[发明专利]一种输送带覆盖层用低烟无卤阻燃橡胶材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种输送带覆盖层用低烟无卤阻燃橡胶材料及其制备方法。

背景技术

煤矿物料输送主要采用阻燃输送带，特别是煤矿井下，由于大量的可燃瓦斯气体和空气流通性差的有限空间，对阻燃输送带的安全性能要求非常高。目前煤矿井下使用的输送带多以PVC或PVG(PVC/NBR并用)等含卤素的基体或通过添加含卤的阻燃体系为主，虽然取得了良好的阻燃效果并且能够基本实现阻燃性能和力学性能、加工性能的平衡。但是仍存在着强度低，使用寿命短，输送效率低的缺点，并且使用含卤素的输送带材料在着火燃烧过程会产生较多的卤化氢气体，由于其发烟量大，产生的气体有毒，从而给人员带来更大的危险。同时卤化氢气体易吸水形成强腐蚀性的氢卤酸，对设备造成腐蚀，带来二次公害。同时整芯浸渍PVC胶浆涉及大量有机溶剂和铅类稳定剂，以及配方设计使用大量卤-锑阻燃剂，生产和使用都将对环境造成严重污染。

国际上新一代阻燃输送带的要求是高阻燃、环保和长寿命(8-10年)。新一代低烟低卤环保阻燃输送带的结构设计和普通分层织物芯橡胶输送带类似，使用强度更高的化纤织物替代PVC整芯带的棉帆布，结合带体分层结构设计显著提高输送带的强度，同时采用硫化胶接接头，接头强度可达到皮带本体强度的90％以上，使使用寿命比整体芯PVG阻燃带提高1倍以上，大大提高输送容量。关键技术难点在于覆盖层橡胶的优良阻燃性能与力学性能、加工性能的平衡、织物芯的阻燃和粘合涂层技术以及带层的结构设计。尽管有许多国内知名输送带生产厂家进行研制开发10余年，仍然未突破上述关键技术瓶颈，至今未有产品问世。针对于覆盖层橡胶在低烟无卤条件下实现优良阻燃性能与力学性能、加工性能的平衡是本发明关注的要点。

由于象氢氧化镁、氢氧化铝等无机氢氧化物材料在抑烟和阻燃方面均有良好的表现以及其无卤的特性，逐渐成为制备无卤阻燃材料所关注的焦点。以目前的研究来看，要想达到较好的阻燃使用要求，使用无机氢氧化物材料的添加量至少在60％以上，大量的添加后导致了材料尤其是橡胶材料的力学性能、加工性能大幅度的下降。目前大多数使用无机氢氧化物阻燃体系都是使用在塑料体系中，从以前的研究结果来看，通过添加无机氢氧化物以达到无卤或低卤阻燃的要求同时还要较好的保证橡胶材料本身的特性还有待于进一步的研究。

通过对无机氢氧化物进行表面改性或者在基体中引入弹性或者官能化的聚合物可以有效改善阻燃材料的力学性能，尹德荟等人在“无卤阻燃橡胶的生产方法”(ZL01113261.2)中公开了一种使用甲基丙烯酸(MMA)作为改性剂，对大量填充氢氧化镁和氢氧化铝的丁苯和乙丙橡胶体系可以有效的保持其力学性能。但是采用这方法并没有从根本上解决无机氢氧化物添加量很大所引起的力学性能很差难以到达输送带的使用要求的问题，并且大量添加导致了材料的硬度很高的问题并不能通过这种方法得以改善，从而很大程度上限制了其使用范围。所以通过表面改性的方法虽然可以有效的保持材料的力学性能，但是力学性能损失还是很大，仍然很难满足现实生产过程中的诸多要求。

青岛科技大学肖建斌等人在《微胶囊化技术及其阻燃剂在橡胶中的应用》[特种橡胶制品，2005，26(6)：17-20]中介绍了以微胶囊化红磷作为无机氢氧化物协效剂对阻燃性能作用比较大，而且对力学性能的影响比较小。所以可以通过选择合适的协效剂减少无机氢氧化物的用量从而减小其对力学性能的影响。目前对于具体的橡胶体系中通过协效剂的合理的配比来实现最优化的阻燃和力学性能效果还有待于进一步的研究，并且对于一般的橡胶材料使用协效剂并不能大量的减少无机氢氧化物的添加量，这样仍然无法从根本上解决体系的强度较低、硬度偏高等问题，并且存在着阻燃协效剂在实现阻燃性能的同时导致了燃烧过程中会产生较多的烟气。

所有这些采用表面改性、添加协效剂等方法都可以提高材料的阻燃性能，从而能适当减少无机氢氧化物的添加量以有效地改善材料的力学性能，但是并没有从根本上解决橡胶强度偏低的问题，仍需要另外添加大量具有很好增强性能的细粒子炭黑，如N330、N110等。