一种煤矿井下用阻燃叠层带覆盖层用混炼胶及其制备方法

技术领域

本发明具体涉及一种煤矿井下用阻燃叠层带覆盖层用混炼胶及其制备方法，属于煤矿井下用阻燃输送带技术领域。

背景技术

阻燃输送带是煤矿井下输送煤炭的主要工具之一，为确保运输安全，国内外对于矿井下用输送带均具有很高的物理机械和阻燃抗静电要求；按骨架材料不同，阻燃输送带一般可分为：阻燃钢丝绳芯输送带、阻燃整芯带和阻燃叠层带；用于煤矿井下的阻燃输送带主要为阻燃钢丝绳芯输送带和阻燃整芯带，阻燃钢丝绳芯输送带强度高、各项性能较好，但制作成本高、运行不稳定，阻燃整芯带阻燃性能好、带体轻，但生产效率低、承载能力差、使用寿命短；叠层带兼具有钢丝绳芯输送带及整芯带的优点，强度高、带体更轻、使用寿命长，且制作成本低、生产效率高，但煤矿井下用阻燃叠层带有严格的标准要求，需满足MT/T 914标准中物理机械性能及阻燃要求；因阻燃性能难以达到标准要求，尤其是标准中滚筒摩擦试验要求带体在试验中必须磨断且最高温度不超过325℃，这一阻燃要求已成为矿用阻燃输送带行业中的技术难题，使得目前国内阻燃叠层带在煤矿井下的使用几乎还是空白；究其原因是由于橡胶基材混炼胶硫化后结构与性能发生巨大变化，由塑性的混炼胶变为高弹性的交联橡胶，结构从线型的橡胶大分子交联成立体网状结构的大分子，从而获得更完善的物理机械性能和化学性能，但该种结构的变化，使得橡胶失去塑炼性，在高温环境下硫化橡胶会逐渐碳化，使得叠层输送带在滚筒摩擦试验过程中覆盖层胶料随摩擦升温碳化变硬；碳化后的橡胶一方面起到隔热作用，一方面会降低摩擦系数，使得温度不能继续升高进而达到骨架材料的耐温极限，使得叠层输送带不能磨断。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出了一种煤矿井下用阻燃叠层带覆盖层用混炼胶及其制备方法，在混炼胶体系中加入橡塑合金和低熔点塑料树脂，高温条件下橡塑合金中塑料组分、低熔点塑料树脂会由玻璃态转变为高弹态或粘流态，使得硫化后混炼胶在高温状态下兼具有塑料树脂的特性，在滚筒摩擦试验过程中，塑料成分受热状态发生转变，使得叠层带覆盖层胶流动性提升，碳化层不再致密结实且易随滚筒转动而破裂，进而能够更快的使得带体磨断，且最高温度低于325℃。

本发明的煤矿井下用阻燃叠层带覆盖层用混炼胶，由以下组份重量份组成：丁苯橡胶40~60份、顺丁橡胶20~40份、橡塑合金10~20份、EVA10~20份、活性剂5~10份、热稳定剂0.5~1.5份、促进剂1~3份、防老剂2~4份、橡胶防护蜡1~3份、补强剂40~55份、阻燃填充剂70~90份、均匀分散剂3~5份和硫化剂2~4份。

进一步地，所述的混炼胶的主体基材为丁苯橡胶（SBR）、顺丁橡胶（BR）、橡塑合金和EVA的混合物，所述的丁苯橡胶为丁二烯和苯乙烯的共聚物，其物理机械性能、加工性能及制品的使用性能接近于天然橡胶，耐磨、耐热、耐老化优于天然橡胶，可与天然橡胶及多种合成橡胶并用，广泛用于轮胎、胶带、胶管及各种橡胶制品的生产等领域，另外，丁苯橡胶价格远低于氯丁橡胶，加工工艺性能优于氯丁橡胶，不易焦烧、粘辊等。配以具有高柔性分子链的顺丁橡胶，使得混炼胶硫化后具有优异的物理机械性能。

进一步地，所述的橡塑合金为丁腈橡胶（NBR）与聚氯乙烯（PVC）在熔融状态下通过化学接枝反应而成的合金胶，产品拥有NBR与PVC的双重特性，具有良好的耐油、阻燃、耐磨、耐臭氧和耐气候老化性能。橡塑合金中丁腈橡胶组分与丁苯橡胶有良好的相容性，使得橡塑合金能够更好的与橡胶部分共混相容。

进一步地，所述的EVA为低熔点的乙烯-乙酸乙烯共聚物（乙烯-醋酸乙烯共聚物），是一种塑料树脂，EVA树脂具有良好的柔软性、橡胶般的弹性，在密炼机中，低熔点EVA可以很好的与丁苯橡胶共混相容。

进一步地，所述的活性剂为氧化锌、氧化镁中的一种或两种的混合物。

进一步地，所述的热稳定剂为钙锌复合热稳定剂。

进一步地，所述的促进剂为DM（二硫化苯并噻唑）、CBS（N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺）中的一种或两种的混合物。

进一步地，所述的防老剂为防老剂4020（N-(1,3-二甲基)丁基-N′-苯基对苯二胺）、防老剂RD（2，2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合物）中的一种或两种的混合物；所述的橡胶防护蜡为微晶蜡或普通石蜡中的一种或两种的混合物；所述的补强剂为炭黑N220；所述的阻燃填充剂为MB202（三聚氰胺氰尿酸盐）、APP（聚磷酸铵）、CP70（氯化石蜡）、三氧化二锑、硼酸锌、超细硅酸铝的混合物；通过一定比例的混合及各类阻燃剂之间的协效配合，使得盖胶具有优异的阻燃性能；所述均匀分散剂为均匀分散树脂CSH-100，主要由不同极性的低分子树脂组成的混合物，可以促进橡塑合金、EVA与丁苯橡胶、顺丁橡胶的相容性，并可通过软化和湿润聚合物的界面来促进混合，进而改善胶料工艺及物理机械性能。所述硫化剂为硫磺。

一种煤矿井下用阻燃叠层带覆盖层用混炼胶制备方法，包括以下步骤：

A、将40—60份丁苯橡胶、20~40份顺丁橡胶、10~20份橡塑合金、10~20份EVA，投入到密炼机中，转子转速30~35r/min，顶栓压力2.5~4bar，混炼100~150S；

B、加入活性剂5~10份，热稳定剂0.5~1.5份，促进剂1~3份，防老剂2~4份，橡胶防护蜡1~3份，阻燃剂70~90份，均匀分散剂3~5份，继续混炼60~90S；

C、加入补强剂炭黑40~60份，继续混炼60~90S，控制排胶温度≤130℃，排胶；经开炼机进一步混炼（两遍切落、三遍翻胶）后压延下片，过隔离剂槽后进入风房冷却至室温，一段母炼胶制作完成；

D、上述一段母炼胶停放6~8h后，将2~4份硫化剂与一段母炼胶投入到密炼机中，转子转速20~25r/min，顶栓压力2.5~4bar，混炼150~210S，控制排胶温度≤95℃，排胶；经开炼机进一步混炼（两遍切落、三遍翻胶）后压延下片，过隔离剂槽后进入风房冷却至室温，阻燃叠层带覆盖层用混炼胶制作完成；

E、将上述步骤D制得的混炼胶与阻燃贴胶、骨架布层材料（EP或EE材质帆布）贴合后，经平板硫化机硫化即可制得阻燃叠层带。

与现有技术相比，本发明的煤矿井下用阻燃叠层带覆盖层用混炼胶及其制备方法，具有以下优点：

本发明采用丁苯橡胶、顺丁橡胶与橡塑合金、EVA并用为主体基材，使得硫化后混炼胶既具有橡胶高弹性、高耐磨的特性，高温条件下橡塑合金中塑料组分、低熔点塑料树脂会由玻璃态转变为高弹态或粘流态，使得硫化后混炼胶在高温状态下兼具有塑料树脂的特性，流动性提升，解决了煤矿井下用阻燃叠层带经滚筒摩擦试验必须磨断且最高温度低于325℃的技术难题；

2、采用该混炼胶制得的阻燃叠层带，与钢丝绳芯带及整芯带相比，工艺简单，具有耐曲挠、耐撕裂、成槽性好、接头安全牢固、承载能力强、使用寿命长、安全系数高等优点，可大大降低输送带更换频次、提高过煤量、降低输送成本，给企业带来显著的经济效益和不可估量的安全效益。

附图说明

图1为本发明的实施例和对比例实验性能测试示意图。

具体实施方式

本发明的煤矿井下用阻燃叠层带覆盖层用混炼胶，由以下组份重量份组成：丁苯橡胶40~60份、顺丁橡胶20~40份、橡塑合金10~20份、EVA10~20份、活性剂5~10份、热稳定剂0.5~1.5份、促进剂1~3份、防老剂2~4份、橡胶防护蜡1~3份、补强剂40~55份、阻燃填充剂70~90份、均匀分散剂3~5份和硫化剂2~4份。

其中，混炼胶的主体基材为丁苯橡胶（SBR）、顺丁橡胶（BR）、橡塑合金和EVA的混合物，所述的丁苯橡胶为丁二烯和苯乙烯的共聚物，其物理机械性能、加工性能及制品的使用性能接近于天然橡胶，耐磨、耐热和耐老化优于天然橡胶，可与天然橡胶及多种合成橡胶并用，另外，丁苯橡胶价格远低于氯丁橡胶，加工工艺性能优于氯丁橡胶，不易焦烧、粘辊等；配以具有高柔性分子链的顺丁橡胶，使得混炼胶硫化后具有优异的物理机械性能；所述的橡塑合金为丁腈橡胶（NBR）与聚氯乙烯（PVC）在熔融状态下通过化学接枝反应而成的合金胶，产品拥有NBR与PVC的双重特性，具有良好的耐油、阻燃、耐磨、耐臭氧和耐气候老化性能；橡塑合金中丁腈橡胶组分与丁苯橡胶有良好的相容性，使得橡塑合金能够更好的与橡胶部分共混相容；所述的EVA为低熔点的乙烯-乙酸乙烯共聚物（乙烯-醋酸乙烯共聚物），其是一种塑料树脂，EVA树脂具有良好的柔软性和橡胶般的弹性，在密炼机中，低熔点EVA可以很好的与丁苯橡胶共混相容；所述的活性剂为氧化锌、氧化镁中的一种或两种的混合物；所述的热稳定剂为钙锌复合热稳定剂；所述的促进剂为DM（二硫化苯并噻唑）、CBS（N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺）中的一种或两种的混合物；所述的防老剂为防老剂4020（N-(1,3-二甲基)丁基-N′-苯基对苯二胺）、防老剂RD（2，2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合物）中的一种或两种的混合物；所述的橡胶防护蜡为微晶蜡或普通石蜡中的一种或两种的混合物，所述的补强剂为炭黑N220；所述的阻燃填充剂为MB202（三聚氰胺氰尿酸盐）、APP（聚磷酸铵）、CP70（氯化石蜡）、三氧化二锑、硼酸锌和超细硅酸铝的混合物；通过一定比例的混合及各类阻燃剂之间的协效配合，使得盖胶具有优异的阻燃性能；所述均匀分散剂为均匀分散树脂CSH-100，主要由不同极性的低分子树脂组成的混合物，可以促进橡塑合金、EVA与丁苯橡胶、顺丁橡胶的相容性，并可通过软化和湿润聚合物的界面来促进混合，进而改善胶料工艺及物理机械性能；所述硫化剂为硫磺。

一种煤矿井下用阻燃叠层带覆盖层用混炼胶制备方法，包括以下步骤：

A、将40~60份丁苯橡胶、20~40份顺丁橡胶、10~20份橡塑合金、10~20份EVA，投入到密炼机中，转子转速30~35r/min，顶栓压力2.5~4bar，混炼100~150S；

B、加入活性剂5~10份，热稳定剂0.5~1.5份，促进剂1~3份，防老剂2~4份，橡胶防护蜡1~3份，阻燃剂70~90份，均匀分散剂3~5份，继续混炼60~90S；

C、加入补强剂炭黑40~60份，继续混炼60~90S，控制排胶温度≤130℃，排胶；经开炼机进一步混炼（两遍切落、三遍翻胶）后压延下片，过隔离剂槽后进入风房冷却至室温，一段母炼胶制作完成；

D、上述一段母炼胶停放6~8h后，将2~4份硫化剂与一段母炼胶投入到密炼机中，转子转速20~25r/min，顶栓压力2.5~4bar，混炼150~210S，控制排胶温度≤95℃，排胶；经开炼机进一步混炼（两遍切落、三遍翻胶）后压延下片，过隔离剂槽后进入风房冷却至室温，阻燃叠层带覆盖层用混炼胶制作完成；

E、将上述步骤D制得的混炼胶与阻燃贴胶、骨架布层材料（EP或EE材质帆布）贴合后，经平板硫化机硫化即可制得阻燃叠层带。

实施例1：

本发明的煤矿井下用阻燃叠层带覆盖层用混炼胶，组份重量份如下：丁苯橡胶50份、顺丁橡胶20份、橡塑合金20份、EVA 10份，氧化锌6份、氧化镁2份，热稳定剂钙锌复合热稳定剂1份， CBS 1.2份、DM 0.6份， RD 1份、4020 2份，微晶蜡1份、普通石蜡1份，补强剂炭黑N220 45份， MB202 5份、APP 5份、CP70 45份、三氧化二锑 8份、硼酸锌5份、超细硅酸铝10份，均匀分散树脂CSH-100 3份，硫化剂硫磺2.5份。

本发明的煤矿井下用阻燃叠层带覆盖层用混炼胶制备方法，包括以下步骤：

A、将50份丁苯橡胶、20份顺丁橡胶、20份橡塑合金、10份EVA，投入到密炼机中，转子转速30r/min，顶栓压力3.5bar，混炼120S；

B、加入氧化锌6份、氧化镁2份，热稳定剂钙锌复合稳定剂1份， CBS 1.2份、DM 0.6份， RD 1份、4020 2份，微晶蜡1份、普通石蜡1份，均匀分散剂3份，继续混炼70S；

C、加入补强剂炭黑N220 45份，继续混炼70S，控制排胶温度≤130℃，排胶。经开炼机进一步混炼（两遍切落、三遍翻胶）后压延下片，过隔离剂槽后进入风房冷却至室温，一段母炼胶制作完成；

D、上述一段母炼胶停放8h后，将2.5份硫化剂硫磺与一段母炼胶投入到密炼机中，转子转速25r/min，顶栓压力3.5bar，混炼180S，控制排胶温度≤95℃，排胶。经开炼机进一步混炼（两遍切落、三遍翻胶）后压延下片，过隔离剂槽后进入风房冷却至室温，阻燃叠层带覆盖层用混炼胶制作完成；取步骤D所得混炼胶制成标准测试样，用于各项性能测试。

实施例2：

本发明的煤矿井下用阻燃叠层带覆盖层用混炼胶，组份重量份如下：丁苯橡胶50份、顺丁橡胶20份、橡塑合金15份、EVA 15份，氧化锌6份、氧化镁2份，热稳定剂钙锌复合稳定剂1份， CBS 1.2份、DM 0.6份， RD 1份、4020 2份微晶蜡1份、普通石蜡1份，补强剂炭黑N220 45份， MB202 5份、APP 5份、CP70 45份、三氧化二锑 8份、硼酸锌5份、超细硅酸铝 10份，均匀分散剂均匀分散树脂CSH-100 3份，硫化剂硫磺2.5份。

本发明的煤矿井下用阻燃叠层带覆盖层用混炼胶制备方法，包括以下步骤：

A、将50份丁苯橡胶、20份顺丁橡胶、15份橡塑合金、15份EVA，投入到密炼机中，转子转速30r/min，顶栓压力3.5bar，混炼120S；

B、加入氧化锌6份、氧化镁2份，热稳定剂钙锌复合稳定剂1份， CBS 1.2份、DM 0.6份， RD 1份、4020 2份，微晶蜡1份、普通石蜡1份，均匀分散剂3份，继续混炼70S；

C、加入补强剂炭黑N220 45份，继续混炼70S，控制排胶温度≤130℃，排胶。经开炼机进一步混炼（两遍切落、三遍翻胶）后压延下片，过隔离剂槽后进入风房冷却至室温，一段母炼胶制作完成；

D、上述一段母炼胶停放8h后，将2.5份硫化剂硫磺与一段母炼胶投入到密炼机中，转子转速25r/min，顶栓压力3.5bar，混炼180S，控制排胶温度≤95℃，排胶；经开炼机进一步混炼（两遍切落、三遍翻胶）后压延下片，过隔离剂槽后进入风房冷却至室温，阻燃叠层带覆盖层用混炼胶制作完成；取步骤D所得混炼胶制成标准测试样，用于各项性能测试。

实施例3：

本发明的煤矿井下用阻燃叠层带覆盖层用混炼胶，组份重量份如下：丁苯橡胶50份、顺丁橡胶20份、橡塑合金10份、EVA 20份，氧化锌6份、氧化镁2份，热稳定剂钙锌复合稳定剂1份， CBS 1.2份、DM 0.6份， RD 1份、4020 2份，微晶蜡1份、普通石蜡1份，补强剂炭黑N220 45份， MB202 5份、APP 5份、CP70 45份、三氧化二锑 8份、硼酸锌5份、超细硅酸铝 10份，均匀分散树脂CSH-100 3份，硫化剂硫磺2.5份。

本发明的煤矿井下用阻燃叠层带覆盖层用混炼胶制备方法，包括以下步骤：

A、将50份丁苯橡胶、20份顺丁橡胶、10份橡塑合金、20份EVA，投入到密炼机中，转子转速30r/min，顶栓压力3.5bar，混炼120S；

B、加入活性剂8份（氧化锌6份、氧化镁2份），热稳定剂钙锌复合稳定剂1份，促进剂1.8份（CBS 1.2份、DM 0.6份），防老剂3份（RD 1份、4020 2份），橡胶防护蜡2份（微晶蜡1份、普通石蜡1份），均匀分散剂3份，继续混炼70S；

C、加入补强剂炭黑N220 45份，继续混炼70S，控制排胶温度≤130℃，排胶。经开炼机进一步混炼（两遍切落、三遍翻胶）后压延下片，过隔离剂槽后进入风房冷却至室温，一段母炼胶制作完成；

D、上述一段母炼胶停放8h后，将2.5份硫化剂硫磺与一段母炼胶投入到密炼机中，转子转速25r/min，顶栓压力3.5bar，混炼180S，控制排胶温度≤95℃，排胶。经开炼机进一步混炼（两遍切落、三遍翻胶）后压延下片，过隔离剂槽后进入风房冷却至室温，阻燃叠层带覆盖层用混炼胶制作完成；取步骤D所得混炼胶制成标准测试样，用于各项性能测试。

对比例1：

混炼胶配方比例按重量份如下：丁苯橡胶60份、顺丁橡胶20份、橡塑合金20份、氧化锌6份、氧化镁2份，热稳定剂钙锌复合稳定剂1份， CBS 1.2份、DM 0.6份， RD 1份、40202份，微晶蜡1份、普通石蜡1份，补强剂炭黑N220 45份， MB202 5份、APP 5份、CP70 45份、三氧化二锑 8份、硼酸锌5份、超细硅酸铝 10份，均匀分散树脂CSH-100 3份，硫化剂硫磺2.5份；

本对比例的具体制作步骤如下：

A、将60份丁苯橡胶、20份顺丁橡胶、20份橡塑合金，投入到密炼机中，转子转速30r/min，顶栓压力3.5bar，混炼120S；

B、加入活性剂8份（氧化锌6份、氧化镁2份），热稳定剂钙锌复合稳定剂1份，促进剂1.8份（CBS 1.2份、DM 0.6份），防老剂3份（RD 1份、4020 2份），橡胶防护蜡2份（微晶蜡1份、普通石蜡1份），均匀分散剂3份，继续混炼70S；

C、加入补强剂炭黑N220 45份，继续混炼70S，控制排胶温度≤130℃，排胶。经开炼机进一步混炼（两遍切落、三遍翻胶）后压延下片，过隔离剂槽后进入风房冷却至室温，一段母炼胶制作完成；

D、上述一段母炼胶停放8h后，将2.5份硫化剂硫磺与一段母炼胶投入到密炼机中，转子转速25r/min，顶栓压力3.5bar，混炼180S，控制排胶温度≤95℃，排胶。经开炼机进一步混炼（两遍切落、三遍翻胶）后压延下片，过隔离剂槽后进入风房冷却至室温，阻燃叠层带覆盖层用混炼胶制作完成；取步骤D所得混炼胶制成标准测试样，用于各项性能测试。

由图1可知，实施例1~3制得的阻燃叠层带覆盖层用混炼胶各项性能良好，采用实施例1~3所制得的混炼胶制作的阻燃叠层带能够通过滚筒摩擦试验要求，对比例1中制得的混炼胶虽然物理机械性能较好，但采用对比例1制得的混炼胶做成的阻燃叠层带无法通过滚筒摩擦试验；以上实施例表明，纯橡胶基材的混炼胶硫化后失去塑性，在高温环境下硫化橡胶逐渐碳化，使得叠层输送带在滚筒摩擦试验过程中覆盖层胶料随摩擦升温碳化变硬，碳化后的橡胶起到隔热作用，并降低摩擦系数，使得温度不能继续升高，进而破坏骨架材料，使得叠层输送带不能磨断；另外，表明本发明中所采用的橡塑合金、EVA塑料树脂可以很好的改善胶料性质，高温条件下橡塑合金中塑料组分、低熔点塑料树脂由玻璃态转变为高弹态或粘流态，使得硫化后混炼胶在高温状态下兼具有塑料树脂的特性，在滚筒摩擦试验过程中，塑料成分受热状态发生转变，使得叠层带覆盖层胶流动性提升，碳化层不再致密结实且易随滚筒转动而破裂，进而能够更快的使得带体磨断。

上述实施例，仅是本发明的较佳实施方式，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。