港口用鋼絲繩芯輸送帶的覆蓋膠耐磨性配方設(shè)計(jì)研究

王幫慶

（陽(yáng)泉煤業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司奧倫膠帶分公司,山西 陽(yáng)泉 045000）

引 言

港口用鋼絲繩芯輸送帶,由于長(zhǎng)期連續(xù)化作業(yè)生產(chǎn),對(duì)其有較高的耐磨性要求［1］。在正常使用情況下,輸送帶會(huì)磨損,當(dāng)覆蓋膠被磨掉,露出骨架結(jié)構(gòu)時(shí),即可認(rèn)為該輸送帶已經(jīng)達(dá)到使用壽命。若繼續(xù)使用,輸送帶體將被磨損,芯層遭到破壞,工作條件不變的情況下,其應(yīng)力會(huì)隨著磨損量的增大而增加,超過(guò)其許用值時(shí),輸送帶將被拉斷［2－3］。所以,本文進(jìn)行了輸送帶耐磨性的配方研究。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 原材料

BR,牌號(hào)9000,中國(guó)石油天然氣股份有限公司；1＃煙片膠,馬拉西亞進(jìn)口；炭黑N220、N330,山西三強(qiáng)炭黑集團(tuán)；其他原材料均為市售工業(yè)品。

1.2 主要設(shè)備和儀器

電加熱平板硫化機(jī),XLB－400/3（D）64T,青島雙凌科技設(shè)備有限公司；硬度計(jì)（邵氏A）,上海化工機(jī)械四廠；磨耗機(jī),GT－7012－D,高鐵檢測(cè)儀器有限公司；電子拉力機(jī),GT－AI－3000,高鐵科技股份有限公司；開煉機(jī),XK200－50型,青島雙凌科技設(shè)備有限公司；光電天平,GT－XB－320－M,高鐵檢測(cè)儀器有限公司。

1.3 試樣制備

混煉膠按照常規(guī)混煉工藝在開煉機(jī)上制備,硫化膠在雙平板硫化機(jī)上制備,硫化條件為165℃、12min。

1.4 性能測(cè)試

膠料各項(xiàng)性能能均按照應(yīng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試。

2 結(jié)果與討論

2.1 主體材料

天然膠分子鏈柔順,耐疲勞性和耐磨性能優(yōu)異,順丁膠具有良好的彈性,是通用橡膠中彈性最好的一種,優(yōu)異的耐老化性能,動(dòng)態(tài)生熱低,因此,選擇BR/NR并用膠作為耐磨輸送帶的覆蓋膠主體材料。基本配方為生膠100,硫磺2.5,納米氧化鋅5,硬脂酸1,防老劑2,炭黑 N220 55,促進(jìn)劑 NS 1,增塑劑5。BR/NR并用效果如表1所示。

表1 煙片膠/順丁膠并用對(duì)膠料性能的影響

綜合來(lái)看,煙片膠/順丁膠配比份數(shù)為30/70時(shí),硫化膠拉伸強(qiáng)度和標(biāo)準(zhǔn)接近,并且優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 補(bǔ)強(qiáng)體系

不同種類的炭黑和白炭黑,用量和份數(shù)對(duì)硫化膠的耐磨性有很大的影響。通過(guò)補(bǔ)強(qiáng)劑份數(shù)和種類的調(diào)整對(duì)比實(shí)驗(yàn),選擇最優(yōu)方案?；九浞剑ǚ輸?shù)）為：煙片膠30,順丁膠70,硫磺2.5,納米氧化鋅5,硬脂酸1,防老劑2,防焦劑0.5,促進(jìn)劑 NS 1,增塑劑5。

從表2可以看出,在相同用量前提下,炭黑N220的補(bǔ)強(qiáng)效果優(yōu)于N330,白炭黑表面積大、活性高,對(duì)硫化膠拉伸強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度和耐磨性都有幫助,但炭黑N220用量過(guò)大或者過(guò)小都降低膠料耐磨性。最終確定補(bǔ)強(qiáng)體系采用炭黑N220 45份,白炭黑用量10份。

表2 補(bǔ)強(qiáng)劑不同品種和用量對(duì)膠料性能的影響

2.3 硫化體系

從配方設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō),引起焦燒的主要原因是硫化體系選擇不當(dāng)。本實(shí)驗(yàn)為了使膠料有足夠的加工安全性,選擇促進(jìn)劑NS。并且加入防焦劑0.5份,延長(zhǎng)焦燒時(shí)間和正硫化時(shí)間?；九浞剑ǚ輸?shù)）為煙片膠30,順丁膠70,炭黑N220 45,白炭黑10,納米氧化鋅5,硬脂酸1,防老劑2,防焦劑0.5,增塑劑5。

從表3可以看出,當(dāng)硫磺用量為2份,促進(jìn)劑NS用量1份時(shí),硫化膠的磨耗量最小,強(qiáng)度也符合要求［4］。

表3 硫磺與促進(jìn)劑不同份數(shù)對(duì)膠料性能的影響

2.4 增塑劑

配方研發(fā)中,選擇增塑劑：軟化重油、DOP、芳烴油和松焦油進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。通過(guò)比較獲得表4結(jié)果,從而選擇DOP作為增塑劑。

表4 不同種類增塑劑對(duì)膠料性能的影響

由于加工工藝性的要求,DOP份數(shù)不能過(guò)大,所有配方中使用3份。從表4可以看出,使用DOP混煉膠的磨耗量最小,所以,配方確定使用DOP,份數(shù)為3份。

2.5 防護(hù)體系

港口用鋼絲繩芯輸送帶,由于日照、紫外線等作用,易發(fā)生橡膠老化,減少使用壽命,所以應(yīng)進(jìn)行防護(hù)體系配合。防老劑最好采用能防止疲勞老化的品種。具有優(yōu)異的防臭氧老化的對(duì)苯二胺類防老劑,尤其4010NA效果最好。而后,加入抗熱氧劑FG101進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。本實(shí)驗(yàn)加入4010NA 2份,FG101 1份。

通過(guò)對(duì)配方的主材料、硫化體系、補(bǔ)強(qiáng)體系和防護(hù)體系等的研究,最終選擇覆蓋膠的配方（份數(shù)）為：煙片膠30,順丁膠70,硫磺2,促進(jìn)劑1份,炭黑N220 45,白炭黑10,納米氧化鋅5,硬脂酸1,防老劑4010NA 2,防焦劑0.5,增塑劑5,DOP 3,FG101 1。配方的性能如表5所示。

表5 優(yōu)選配方混煉膠性能

從表5可以看出,覆蓋膠的拉伸強(qiáng)度和磨耗量都達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

3 結(jié)語(yǔ)

采用優(yōu)選配方能夠達(dá)到很好的耐磨性,對(duì)港口用輸送帶有很大的幫助。

參考文獻(xiàn)：

［1］ 張殿榮,辛振祥.現(xiàn)代橡膠配方設(shè)計(jì)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2001.

［2］ 楊清芝.現(xiàn)代橡膠工藝學(xué)［M］.北京：中國(guó)石化出版社,2004.

［3］ 梁星宇.橡膠工業(yè)手冊(cè)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社,1992.

［4］ 鄧本誠(chéng),紀(jì)奎江.橡膠工藝原理［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社,1984.