芳纶织物整芯阻燃输送带的研制

李朝红 周震宇 汪健

摘 要：本文公开了一种芳纶织物整芯阻燃输送带及其制造方法，该输送带包括覆盖层、芳纶织物整体带芯及带芯浸渍胶料：覆盖层采用PVC/CM/TPU共混热塑性弹性体，阻燃性能好、拉伸强度高、弹性优异、耐磨性能好，与浸胶塑化后的整体带芯黏合强度高；织物整体带芯径向受力线采用芳纶纤维，强度高、带体薄、重量轻，可使输送带运行过程中的能耗大幅度降低。

关键词：芳纶织物；输送带；热塑性弹性体；制造方法

中图分类号：TQ336.2 文献标识码：A 文章编号：1008-4428（2019）02-0172-02

一、 引言

煤矿井下使用的输送带主要是织物整芯阻燃输送带和钢丝绳芯阻燃输送带。现有技术的织物整芯阻燃输送带阻燃性能好、重量轻、价格便宜、接头速度快，安装维修方便，且能源消耗低，所以用量特别大，占煤矿井下输送带用量的75%左右，但现有技术的织物整芯阻燃输送带使用尼龙、涤纶和棉纤维作为整体带芯的编织材料，受编织材料强度的限制。当阻燃带强度超过2000N/mm时，整体带芯需编织成5层及以上结构，厚度在15mm以上，浸渍浆料困难，影响阻燃带的阻燃性能、内部黏合性能、成槽性能和使用寿命。因此，目前煤矿井下使用的整芯阻燃输送带的最高强度为2500N/mm，强度超过2500N/mm的整芯阻燃输送带未见使用报道。本文选用芳纶纤维作为整体带芯的径向受力线、PVC/CM/TPU共混热塑性弹性体作为覆盖层、采用挤出机贴面成型、动态硫化工艺生产宽度1000mm，纵向全厚度拉伸强度≥2500N/mm整芯阻燃输送带。

二、 整体带芯设计

根据对试验带宽度和强度的要求，为了降低带芯厚度，选择芳纶纤维作为整体带芯的径向受力线，将织物整体带芯设计三层结构，整体带芯宽度1080mm；经线由芳纶纤维与棉纤维组成，含棉量12%，经向受力线拉伸强度为2000N/根，密度为160根/10cm；纬线由尼龙纤维与棉纤维组成，含棉量35%，纬向受力线的拉伸强度为400N/根，密度160根/10cm。

三、 带芯浸胶塑化

（一）浸渍胶料的设计

根据对浸胶塑化整体带芯低硬度、高弹性，且与覆盖层黏合性能好的要求，浸胶材料选择聚氯乙烯糊树脂（EPVC）为主体材料、邻苯二甲酸二辛酯（DOP）和环氧大豆油为增塑剂，二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）为增黏剂、磷酸三甲苯酯（TCP）为阻燃增塑剂、三氧化二锑和硼酸锌为阻燃剂、液体钡锌复合材料为稳定剂，具体重量比的组成是：EPVC100份，MDI10份，DOP 50份，TCP 40份，三氧化二锑8份，硼酸锌10份，环氧大豆油10份，液体钡锌复合稳定剂2份。

（二）浸渍胶浆的制备

1. 高速搅拌混合

将EPVC、MDI、DOP、TCP、三氧化二锑、硼酸锌、环氧大豆油、液体钡锌复合稳定剂依次加入高速分散机中，常温下高速搅拌，搅拌器速度2500—2900r/min，搅拌时间20—30min，糊料黏度4000—5500Pa·s。

2. 研磨

将Ⅰ步高速搅拌混合后的糊料通过三辊研磨机研磨三遍，研磨机辊距0.15—0.25mm，转速500—750r/min。

3. 脱泡

将Ⅱ步研磨后的糊料通过真空脫泡机脱泡，在真空度-0.05MPa—-0.085MPa的条件下常温脱泡20—30min，然后放入带芯浸渍池中。

（三）带芯浸胶

芳纶织物整体带芯在牵引机的带动下，以1.4—1.6m/min的速度通过充满糊料的浸渍池和真空箱浸渍糊料，真空箱高度11m，真空度0.05—0.085MPa。

（四）带芯塑化

浸胶后的带芯进入塑化箱塑化，塑化温度170—190℃，塑化箱长度30m，带芯在塑化箱中的速度与浸胶速度一致。

四、 制备覆盖层胶料

（一）覆盖层胶料的设计

阻燃带的使用环境要求覆盖层必须具有良好的力学性能、阻燃性能和抗静电性能，且与整体带芯的粘性能好。根据以上要求，本文以聚氯乙烯、氯化聚乙烯橡胶、热塑性聚氨酯弹性体为主体材料，导电炭黑、纳米白炭黑、芳纶浆粕作为补强剂，邻苯二甲酸二辛酯（DOP）为增塑剂，磷酸三甲苯酯（TCP）为阻燃增塑剂，氢氧化铝、三氧化二锑为阻燃剂制备热塑性弹性体作为覆盖层胶料的基本组成。通过反复试验研究，确定覆盖层胶料的基本配方为：PVC 30份，CM 40份，TPU 30份，DCP 2.5份，TAC 2份，促进剂M 0.5份，促进剂DM 1份，防老剂A 1份，防老剂D 1份，导电炭黑10份，纳米白炭黑12份，芳纶浆粕10份，DOP 10份，TCP 20份，氢氧化铝10份，三氧化二锑6份，硬脂酸铅1份，二碱式钛酸铅4份，环氧树脂2份，抗静电剂P 6份。

（二）覆盖层胶料的制备工艺

1. 高速捏合

将PVC、促进剂、防老剂、导电炭黑、纳米白炭黑、芳纶浆粕、DOP、TCP、氢氧化铝，三氧化二锑、硬脂酸铅、二碱式钛酸铅、环氧树脂、抗静电剂按顺序依次加入高速捏合机，捏合机速度1250—1350r/min，温度105℃—115℃，捏合时间8—12min，制得PVC混合料。

2. 冷混合

将高速捏合后的PVC混合料冷却至常温后加入低速混合机中，依次加入CM、TPU、DCP、TAC，常温下混合5—10min，混合机速度150—250r/min，制得PVC/CM/TPU混合料。

3. 造粒

将PVC/CM/TPU混合料通过双螺杆造粒机制成覆盖层用颗粒料，造粒机螺杆转速450—600r/min，温度155℃—165℃。

五、 挤出贴面成型

将制备的覆盖层颗粒料通过两台挤出机及模具动态硫化，直接与浸胶塑化后的整体带芯在热状态下贴合在一起，带芯表面温度145℃—165℃，挤出机温度：160℃—175℃，转速30—50r/min，模具温度160℃—175℃，覆盖层厚度3mm。

六、 性能测试

产品经检测其安全性能，物理机械性能全部符合MT914—2008《煤矿用织物整芯阻燃输送带》标准的要求，部分测试结果与传统的PVG产品性能指标对比如表1所示。

七、 结论

其一，织物整体带芯径向受力线采用芳纶纤维，强度高、带体薄、重量轻，成品带的重量比同规格型号的传统产品降低了36.82%，可使输送带运行过程中的能耗大幅度降低。

其二，浸胶塑化后带体柔软，成槽性能好。

其三，覆盖层采用聚氯乙烯粉树脂、氯化聚乙烯橡胶、热塑性聚氨酯弹性体共混，阻燃性能好、拉伸强度高、弹性优异、耐磨性能好，与浸胶塑化后的整体带芯黏合强度高。

其四，带芯浸渍胶料中含有二苯基甲烷二异氰酸酯增黏剂，使塑化后的整体带芯与覆盖层的黏合强度大幅度提高，确保输送带长期运行不脱层。

其五，采用挤出机贴面成型、动态硫化工艺生产输送带，具有工艺简单、能源消耗低、生产效率高等优点。

参考文献：

[1]宋长江，袁陆海，魏雪梅，等.一种芳纶织物整芯阻燃输送带及其制造方法：中国，CN201710341648.9[P].

[2]宋长江，袁陆海，魏雪梅，等.一种热塑性弹性体及其制备方法和用于输送带的成型工艺：中国，201510011504.8[P].2016-08-17.

[3]吕继明.橡胶面整芯阻燃输送带覆盖层与芯层粘合强度的影响因素分析[J].中国橡胶，2012，28（7）：47-48.

作者简介：

李朝红，男，安徽中意胶带有限责任公司，毕业于淮北煤炭师范学院化学系；

周震宇，男，安徽中意胶带有限责任公司，毕业于安徽师范大学化学与材料科学学院；

汪健，男，安徽中意胶带有限责任公司，毕业于中北大学（原华北工学院）。