超細(xì)復(fù)合礦物無機(jī)填料在輸送帶膠料中的應(yīng)用研究

張春蕾，李樹喆

[阜新環(huán)宇橡膠（集團(tuán)）有限公司，遼寧 阜新 123000]

炭黑和白炭黑是輪胎和橡膠制品膠料的高性能補(bǔ)強(qiáng)填料。超細(xì)復(fù)合礦物無機(jī)填料是以煤炭開采中的廢棄物煤矸石為主要原料，利用超細(xì)粉碎、分級及表面改性等技術(shù)制成的一種用于高分子聚合物的功能性補(bǔ)強(qiáng)填料，其主要組分為復(fù)合硅鹽，其次為復(fù)合鋁鹽，并含有三氧化二鐵、氧化鈣、氧化鎂、氧化鈉、氧化鉀、五氧化二磷、三氧化硫以及微量稀有元素（鎵、釩、鈦、鈷）。超細(xì)復(fù)合礦物無機(jī)填料由于表面覆蓋了一層有機(jī)分子基團(tuán)而不同于一般無機(jī)礦物填料，可全部或部分代替炭黑和白炭黑用于橡膠制品膠料中，以降低膠料的成本。由于可通過調(diào)整組分和配比而改變復(fù)合礦物填料的功能，因此復(fù)合礦物無機(jī)填料已成為無機(jī)礦物填料的發(fā)展方向之一。

本工作研究超細(xì)復(fù)合礦物無機(jī)填料替代炭黑或白炭黑在輸送帶覆蓋膠、織物芯輸送帶貼膠、鋼絲繩芯輸送帶粘合膠中的應(yīng)用。

1 實驗

1.1 主要原材料

天然橡膠（NR），SCR10，云南農(nóng)墾集團(tuán)有限責(zé)任公司產(chǎn)品。丁苯橡膠（SBR），牌號1500和1502；順丁橡膠（BR），牌號9000，中國石油吉林石化分公司產(chǎn)品。炭黑N220，N330和N660，天津海豚炭黑發(fā)展有限公司產(chǎn)品。白炭黑，牌號955，濮陽市光璞石化有限責(zé)任公司產(chǎn)品。超細(xì)復(fù)合礦物無機(jī)填料，遼寧工程技術(shù)大學(xué)提供。

1.2 主要設(shè)備和儀器

XK-160型雙輥開煉機(jī)，上海橡膠機(jī)械廠產(chǎn)品；GT-M2000-A型硫化儀，高鐵科技股份有限公司產(chǎn)品；25 t雙層平板硫化機(jī)，呼和浩特中橡橡膠機(jī)械有限公司產(chǎn)品；LX-A型邵氏硬度計，江蘇明珠試驗機(jī)械有限公司產(chǎn)品；MICRO350型萬能材料試驗機(jī)，英國Testometric公司產(chǎn)品。

1.3 膠料混煉工藝

膠料在開煉機(jī)上混煉?；鞜捁に嚍椋荷z（包括再生橡膠）→活性劑和防老劑→補(bǔ)強(qiáng)劑、增塑劑和剩余小料→硫化劑和促進(jìn)劑→下片。

1.4 性能測試

膠料性能按相應(yīng)國家標(biāo)準(zhǔn)測試。

2 結(jié)果與討論

2.1 輸送帶覆蓋膠

在SBR和NR/BR/再生橡膠（90份再生橡膠相當(dāng)于35份新橡膠）輸送帶覆蓋膠中用超細(xì)復(fù)合礦物無機(jī)填料替代20%，30%和50%的炭黑N330，試驗結(jié)果分別如表1和2所示。

從表1可以看出，隨著超細(xì)復(fù)合礦物無機(jī)填料替代炭黑N330比例的增大，SBR覆蓋膠的定伸應(yīng)力和拉伸強(qiáng)度降低，拉斷伸長率略有增大。

從表2可以看出，隨著超細(xì)復(fù)合礦物無機(jī)填料替代炭黑N330比例的增大，NR/BR/再生橡膠覆蓋膠的定伸應(yīng)力和拉伸強(qiáng)度略有下降，拉斷伸長率變化不大。

表2 超細(xì)復(fù)合礦物無機(jī)填料在NR/BR/再生橡膠覆蓋膠中的應(yīng)用試驗結(jié)果

綜合表1和2可以得出，在SBR和NR/BR/再生橡膠輸送帶覆蓋膠中超細(xì)復(fù)合礦物無機(jī)填料替代炭黑N330的比例分別以不超過20%和30%為宜。

表1 超細(xì)復(fù)合礦物無機(jī)填料在SBR覆蓋膠中的應(yīng)用試驗結(jié)果

2.2 織物芯輸送帶貼膠

在NR/SBR/再生橡膠（80份再生橡膠相當(dāng)于35份新橡膠）織物芯輸送帶貼膠中用超細(xì)復(fù)合礦物無機(jī)填料替代10%，30%和50%的炭黑N660，試驗結(jié)果如表3所示。

表3 超細(xì)復(fù)合礦物無機(jī)填料在NR/SBR/再生橡膠貼膠中的應(yīng)用試驗結(jié)果

從表3可以看出，超細(xì)復(fù)合礦物無機(jī)填料替代炭黑N660時，NR/SBR/再生橡膠貼膠的定伸應(yīng)力、拉伸強(qiáng)度和拉斷伸長率變化不大，輸送帶布層間粘合強(qiáng)度呈下降趨勢。

綜合得出，在NR/SBR/再生橡膠織物芯輸送帶貼膠中超細(xì)復(fù)合礦物無機(jī)填料替代炭黑N660的比例以不超過10%為宜。

2.3 鋼絲繩芯輸送帶粘合膠

2.3.1 環(huán)烷酸鈷體系粘合膠

在NR/SBR/BR鋼絲繩芯輸送帶環(huán)烷酸鈷體系粘合膠中用超細(xì)復(fù)合礦物無機(jī)填料替代10%，30%和50%的白炭黑，試驗結(jié)果如表4所示。

從表4可以看出，超細(xì)復(fù)合礦物無機(jī)填料替代白炭黑時，環(huán)烷酸鈷體系粘合膠的定伸應(yīng)力、拉伸強(qiáng)度和拉斷伸長率變化不大，但與鋼絲繩芯的粘合強(qiáng)度，尤其是老化后粘合強(qiáng)度大幅提高。

表4 超細(xì)復(fù)合礦物無機(jī)填料在NR/SBR/BR環(huán)烷酸鈷體系粘合膠中的應(yīng)用試驗結(jié)果

2.3.2 硼?；掦w系粘合膠

在NR/SBR/BR鋼絲繩芯輸送帶硼?；掦w系粘合膠中用超細(xì)復(fù)合礦物無機(jī)填料替代10%，30%和50%的白炭黑，試驗結(jié)果如表5所示。

表5 超細(xì)復(fù)合礦物無機(jī)填料在NR/SBR/BR硼?；掦w系粘合膠中的應(yīng)用試驗結(jié)果

從表5可以看出，超細(xì)復(fù)合礦物無機(jī)填料替代炭黑N220時，硼酰化鈷體系粘合膠的定伸應(yīng)力不變，拉伸強(qiáng)度、拉斷伸長率以及與鋼絲繩芯粘合強(qiáng)度，尤其是老化后粘合強(qiáng)度呈升高趨勢。

綜合得出，在NR/SBR/BR鋼絲繩芯輸送帶粘合膠中超細(xì)復(fù)合礦物無機(jī)填料可以替代30%～50%的白炭黑，有利于改善粘合膠與鋼絲繩芯的粘合強(qiáng)度。

3 結(jié)語

超細(xì)復(fù)合礦物無機(jī)填料可以適當(dāng)?shù)谋壤娲亢诨虬滋亢谠谳斔蛶Ц采w膠、織物芯輸送帶貼膠和鋼絲繩芯輸送帶粘合膠中應(yīng)用，以有效降低膠料成本。