一种高伸长率高粘合钢丝绳输送带阻燃中间胶及其制备方法和应用与流程

1.本发明属于阻燃胶技术领域，尤其涉及一种高伸长率高粘合钢丝绳输送带阻燃中间胶及其制备方法和应用。


背景技术：

2.煤矿井下对输送带阻燃性能具有非常苛刻的要求，mt/t 668
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2019标准对酒精喷灯燃烧试验要求为：对6块具有完整覆盖层试件，在移去喷灯后，所有试件的有焰燃烧时间的算术平均值和无焰燃烧时间的算术平均值均不得大于3.0s，其中每块试件的有焰燃烧时间和无焰燃烧时间单值均不得大于10.0s；对6块剥去覆盖层试件，在移去喷灯后，所有试件的有焰燃烧时间的算术平均值和无焰燃烧时间的算术平均值均不得大于5.0s，其中每块试件的有焰燃烧时间和无焰燃烧时间单值均不得大于15.0s。钢丝绳输送带中间胶一般由天然胶、丁苯胶、顺丁胶组成，这三种橡胶的氧指数均在19
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21之间，氧指数较低，而且分解温度较低，很容易发生燃烧。设计符合mt/t 668
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2019标准要求的高阻燃钢丝绳芯中间胶配方，需要加入大量的阻燃剂，大量阻燃剂的加入会降低中间胶与钢丝绳的粘合性能。
3.为解决这一难题，一般都是通过使用多种粘合剂并用，来提高粘合效果。其中钴盐粘合体系、间甲白粘合体系是最为常见的，还有一种不可或缺的粘合剂就是氧化镁，但氧化镁的加入会大大降低硫化胶的伸长率。使用普通的增粘剂进行增塑调节伸长率时，阻燃剂的自由基一般先与芳烃双键结合，造成粘合树脂失效及橡胶自粘力互粘力下降，效率低且不利于阻燃和物理性能。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种高伸长率高粘合钢丝绳输送带阻燃中间胶及其制备方法和应用，该阻燃中间胶具有良好的拉断伸长率。
5.本发明提供一种高伸长率高粘合钢丝绳输送带阻燃中间胶，以重量份计，包括以下组分：
6.天然胶10～50份，丁苯橡胶50～90份，硫化活性剂2～10份，防老剂1～5份，三氧化二锑5～15份，氧化镁1～3份，硼酰化钴1～3份，硅酸铝5～20份，聚磷酸铵5～15份，硼酸锌5～15份，间甲粘合剂2～6份，增粘树脂1～6份，炭黑30～50份，白炭黑5～15份，氯化石蜡25～35份，硫化剂1～3份和促进剂1～3份。
7.在本发明中，所述增粘树脂选自反式异戊二烯和环戊二烯混合物；所述混合物中反式异戊二烯和环戊二烯的质量比为3:(1～2)。每加入1wt％的增粘树脂能够增加钢丝绳芯输送带中间胶30～40％的伸长率。
8.所述间甲粘合剂选自粘合剂a和粘合剂rs。具体实施例中，所述间甲粘合剂中粘合剂a和粘合剂rs的质量比为1：1.2。
9.在本发明中，所述硫化活性剂选自纳米氧化锌和/或硬脂酸。
10.在本发明中，所述防老剂的型号选自rd、4010na和ble中的一种或多种。本发明优选采用rd、4010na和ble的混合物作为防老剂，rd、4010na和ble的质量比为1：1：1.5。防老剂rd与对苯二胺类4010na防老剂并用时，对增强橡胶制品的抗屈挠龟裂性能尤为显著，防老剂ble对钢丝绳的粘合有明显改善作用。
11.在本发明中，所述促进剂的型号选自nobs和/或dm。
12.在本发明中，所述炭黑的型号选自n220和/或n330；本发明选择n330作为补强填充体系，在保证物理强度的基础上，能够减少炭黑的用量，缩短无焰燃烧时间。
13.所述白炭黑选自沉淀法白炭黑；
14.所述硫化剂选自硫磺；
15.所述氯化石蜡中氯含量68～73wt％。
16.在本发明中，所述天然橡胶的牌号为scr5；
17.所述丁苯橡胶的牌号为1502。
18.在本发明中，所述粘合剂a和粘合剂rs的质量比为1:(1.1～1.3)。
19.在本发明中，所述硼酰化钴为主粘合剂，显著提高硫化胶与钢丝绳之间的粘合强度；辅助粘合体系有三种，一是间甲白粘合体系，对粘合起到补充作用，二是氧化镁，可以有效提高粘合强度，但大大降低了伸长率，三是增粘树脂，起到调节伸长率，解决因氧化镁加入而引起的伸长率变小问题。
20.在本发明中，所述氯化石蜡(属于氯系阻燃剂)和三氧化二锑并用，有效减小移去酒精喷灯后的有焰燃烧时间。采用聚磷酸铵和硼酸锌作为阻燃协效剂，聚磷酸铵受热脱水后生成聚磷酸强脱水剂，促使有机物表面脱水后生成碳化物，可以减小移去酒精喷灯后的有焰燃烧时间；硼酸锌在高温条件下发生熔融，形成玻离态包覆体，然后脱水，水的蒸热和其它水汽作用有利于阴燃自熄，能够减小移去酒精喷灯后的无焰燃烧时间。所述硅酸铝作为辅助阻燃剂，在长时间持续火焰燃烧条件下，能够抑制火焰的蔓延。
21.本发明选择硫磺作为硫化剂，与nobs和dm促进剂并用，能够增加中间胶的焦烧时间，利于中间胶向钢丝绳缝隙充分渗透，提高中间胶与钢丝绳的接触面积。
22.综上，本发明提供的中间胶具有高阻燃性、高粘合性和高伸长率。
23.在本发明中，所述阻燃中间胶的原料具体包括以下组分：
24.天然胶40份，丁苯胶60份，氧化锌5份，硬脂酸1份，防老剂rd1份，防老剂4010na 1份，防老剂ble 1.5份，阻燃剂三氧化二锑8份，粘合剂氧化镁2份，粘合剂硼酰化钴2.2份，阻燃剂硅酸铝10份，阻燃剂聚磷酸铵10份，阻燃剂硼酸锌15份，粘合剂rs 2.4份，增粘树脂5份，炭黑35份，白炭黑10份，氯化石蜡35份，硫磺2.5份，促进剂nobs 1.5份，促进剂dm0.5份，粘合剂a2份；增粘树脂中反式异戊二烯和环戊二烯的质量比为3:1；
25.或天然胶20份，丁苯胶80份，氧化锌5份，硬脂酸1份，防老剂rd1份，防老剂4010na 1份，防老剂ble 1.5份，阻燃剂三氧化二锑8份，粘合剂氧化镁2份，粘合剂硼酰化钴2.2份，阻燃剂硅酸铝15份，阻燃剂聚磷酸铵10份，阻燃剂硼酸锌15份，粘合剂rs 1.2份，增粘树脂3份，炭黑40份，白炭黑10份，氯化石蜡35份，硫磺2.5份，促进剂nobs 1.5份，促进剂dm0.5份，粘合剂a1份；增粘树脂中反式异戊二烯和环戊二烯的质量比为3:1.5；
26.或天然胶30份，丁苯胶70份，氧化锌5份，硬脂酸1份，防老剂rd1份，防老剂4010na 1份，防老剂ble 1.5份，阻燃剂三氧化二锑8份，粘合剂氧化镁2份，粘合剂硼酰化钴2.2份，
阻燃剂硅酸铝20份，阻燃剂聚磷酸铵10份，阻燃剂硼酸锌15份，粘合剂rs 1.2份，增粘树脂1份，炭黑40份，白炭黑10份，氯化石蜡35份，硫磺2.8份，促进剂nobs 1.5份，促进剂dm0.5份，粘合剂a1份；增粘树脂中反式异戊二烯和环戊二烯的质量比为3:2。
27.本发明提供了一种上述技术方案所述阻燃中间胶的制备方法，包括以下步骤：
28.将天然胶和丁苯橡胶混炼35～45s后加入硫化活性剂、防老剂、三氧化二锑、氧化镁、硼酰化钴、硅酸铝、聚磷酸铵、硼酸锌、粘合剂rs和增粘树脂混炼85～95s，再加入炭黑、白炭黑、氯化石蜡，125～135℃下排胶，得到一段胶；
29.将所述一段胶停放7～9h后加入硫化剂、促进剂和粘合剂a混炼，95～105℃下排胶，得到高伸长率高粘合钢丝绳输送带阻燃中间胶。
30.本发明提供了一种钢丝绳芯输送带，包括钢丝绳、包裹所述钢丝绳的阻燃中间胶和覆盖所述阻燃中间胶的覆盖胶；
31.所述阻燃中间胶为上述技术方案所述高伸长率高粘合钢丝绳输送带阻燃中间胶或上述技术方案所述制备方法制备的高伸长率高粘合钢丝绳输送带阻燃中间胶。
32.图1为本发明提供的钢丝绳芯输送带的结构示意图；图2为本发明提供的钢丝绳芯输送带的剖面示意图；其中，1代表覆盖胶，2代表中间胶，3代表钢丝绳。
33.本发明提供的高伸长率高粘合钢丝绳输送带阻燃中间胶，以重量份计，包括以下组分：天然胶10～50份，丁苯橡胶50～90份，硫化活性剂2～10份，防老剂1～5份，三氧化二锑5～15份，氧化镁1～3份，硼酰化钴1～3份，硅酸铝5～20份，聚磷酸铵5～15份，硼酸锌5～15份，间甲粘合剂2～6份，增粘树脂1～6份，炭黑30～50份，白炭黑5～15份，氯化石蜡25～35份，硫化剂1～3份和促进剂1～3份；所述增粘树脂选自反式异戊二烯和环戊二烯混合物；所述间甲粘合剂选自粘合剂a和粘合剂rs。本发明提供的中间胶在上述组分的共同作用下，具有良好的伸长率；还具有较高的粘合强度；优异的抗疲劳性。
附图说明
34.图1为本发明提供的钢丝绳芯输送带的结构示意图；
35.图2为本发明提供的钢丝绳芯输送带的剖面示意图。
具体实施方式
36.为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种高伸长率高粘合钢丝绳输送带阻燃中间胶及其制备方法和应用进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
37.实施例1
38.以重量份数计，配方组成：scr5天然胶40份，牌号为1502丁苯橡胶60份，氧化锌5份，硬脂酸1份，防老剂rd1份，防老剂4010na 1份，防老剂ble 1.5份，阻燃剂三氧化二锑8份，粘合剂氧化镁2份，粘合剂硼酰化钴2.2份，阻燃剂硅酸铝10份，阻燃剂聚磷酸铵10份，阻燃剂硼酸锌15份，粘合剂rs 2.4份，增粘树脂5份，炭黑35份，白炭黑10份，氯化石蜡(氯含量70wt％)35份，硫磺2.5份，促进剂nobs 1.5份，促进剂dm0.5份，粘合剂a 2份；所述增粘树脂中反式异戊二烯和环戊二烯的质量比为3:1；
39.将天然胶和丁苯胶投入密炼机混炼40s，然后加入硫化活性剂、防老剂、阻燃剂三
氧化二锑、粘合剂氧化镁、粘合剂硼酰化钴、阻燃剂硅酸铝、阻燃剂聚磷酸铵、阻燃剂硼酸锌、粘合剂rs，增粘树脂小料混炼90s，然后加入炭黑、白炭黑、氯化石蜡，温控130℃排胶，制成一段胶。一段胶停放8小时后，投入密炼机加入硫磺、促进剂nobs、促进剂dm，粘合剂a混炼到100℃温控排胶。
40.表1实施例1制备出的钢丝绳芯输送带性能指标如下：
[0041][0042][0043]
实施例1配方拥有优异的拉断伸长率及动态钢丝绳粘合抗疲劳性，适用于输送距离100
‑
500米的环境条件下。
[0044]
实施例2：
[0045]
以重量份数计，配方组成：scr5天然胶20份，牌号1502丁苯橡胶80份，氧化锌5份，硬脂酸1份，防老剂rd1份，防老剂4010na 1份，防老剂ble 1.5份，阻燃剂三氧化二锑8份，粘合剂氧化镁2份，粘合剂硼酰化钴2.2份，阻燃剂硅酸铝15份，阻燃剂聚磷酸铵10份，阻燃剂硼酸锌15份，粘合剂rs 1.2份，增粘树脂3份，炭黑40份，白炭黑10份，氯化石蜡(氯含量70wt％)35份，硫磺2.5份，促进剂nobs 1.5份，促进剂dm0.5份，粘合剂a1份；所述增粘树脂中反式异戊二烯和环戊二烯的质量比为3:1.5；
[0046]
将天然胶和丁苯胶投入密炼机混炼40s，然后加入硫化活性剂、防老剂、阻燃剂三氧化二锑、粘合剂氧化镁、粘合剂硼酰化钴、阻燃剂硅酸铝、阻燃剂聚磷酸铵、阻燃剂硼酸锌、粘合剂rs，增粘树脂小料混炼90s，然后加入炭黑、白炭黑、氯化石蜡，温控130℃排胶，制成一段胶。一段胶停放8小时后，投入密炼机加入硫磺、促进剂nobs、促进剂dm，粘合剂a混炼到100℃温控排胶。
[0047]
表2实施例2制备出的钢丝绳芯输送带性能指标如下：
[0048][0049][0050]
实施例2配方拥有较高的拉断伸长率及动态钢丝绳粘合抗疲劳性，适用于输送距离500
‑
1000米的环境条件下。
[0051]
实施例3：
[0052]
以重量份数计，配方组成：天然胶scr530份，1502丁苯橡胶70份，氧化锌5份，硬脂酸1份，防老剂rd 1份，防老剂4010na1份，防老剂ble1.5份，阻燃剂三氧化二锑8份，粘合剂氧化镁2份，粘合剂硼酰化钴2.2份，阻燃剂硅酸铝20份，阻燃剂聚磷酸铵10份，阻燃剂硼酸锌15份，粘合剂rs 1.2份，增粘树脂1份，炭黑40份，白炭黑10份，氯化石蜡(氯含量70wt％)35份，硫磺2.8份，促进剂nobs 1.5份，促进剂dm 0.5份，粘合剂a1份；所述增粘树脂中反式异戊二烯和环戊二烯的质量比为3:2；
[0053]
将天然胶和丁苯胶投入密炼机混炼40s，然后加入硫化活性剂、防老剂、阻燃剂三氧化二锑、粘合剂氧化镁、粘合剂硼酰化钴、阻燃剂硅酸铝、阻燃剂聚磷酸铵、阻燃剂硼酸锌、粘合剂rs，增粘树脂小料混炼90s，然后加入炭黑、白炭黑、氯化石蜡，温控130℃排胶，制成一段胶。一段胶停放8小时后，投入密炼机加入硫磺、促进剂nobs、促进剂dm，粘合剂a混炼到100℃温控排胶。
[0054]
表3实施例3制备出的钢丝绳芯输送带性能指标如下：
[0055]
[0056][0057]
实施例3配方拥有良好的拉断伸长率及动态钢丝绳粘合抗疲劳性，适用于输送距离1000米以上的环境条件下。
[0058]
由以上实施例可知，本发明提供的高伸长率高粘合钢丝绳输送带阻燃中间胶，以重量份计，包括以下组分：天然胶10～50份，丁苯橡胶50～90份，硫化活性剂2～10份，防老剂1～5份，三氧化二锑5～15份，氧化镁1～3份，硼酰化钴1～3份，硅酸铝5～20份，聚磷酸铵5～15份，硼酸锌5～15份，间甲粘合剂2～6份，增粘树脂1～6份，炭黑30～50份，白炭黑5～15份，氯化石蜡25～35份，硫化剂1～3份和促进剂1～3份；所述增粘树脂选自反式异戊二烯和环戊二烯混合物；所述间甲粘合剂选自粘合剂a和粘合剂rs。本发明提供的中间胶在上述组分的共同作用下，实现高阻燃的基础上，同时具有良好的伸长率；还具有较高的粘合强度；优异的抗疲劳性。实验结果表明：
[0059]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。