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PVC整芯阻燃输送带覆盖胶配方的优化设计

作者：程艳华王克峰张蕙萍时间：2009/3/3019:41:27来源：本站原创点击数：328
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0引言
聚氯乙烯(PVC)整芯阻燃输送带是煤矿井下主要运输工具,它是由涤/棉整体带芯浸渍PVC糊塑化后,贴合PVC覆盖胶片经平板塑化成型而成。具有带体轻、强力高、不脱层、抗撕裂等特点。但由于生产技术更新比较缓慢,生产配方中存在各组分的配比不太合理而造成的原料浪费现象,致使产品成本偏高。为了降低生产成本,提高经济效益,增强产品的市场竞争能力,我们对PVC阻燃输送带覆盖胶配方进行了综合的理论分析和研究,对其原有的阻燃体系、增塑体系和稳定体系进行了重新优化设计,制定了具体的覆盖胶生产配方的改进方案。
1实验
1.1主要原材料
各种试剂均为工业产品:聚氯乙烯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯、氯化石蜡、三氧化二锑、二盐基亚磷酸铅、三盐基亚硫酸铅、硬脂酸铅、硬脂酸钡、硬脂酸、三氯乙基磷酸酯、轻质碳酸钙、抗静电剂、乙炔炭黑、特导电炭黑、复合阻燃剂。
1.2实验设备、仪器
双滚筒塑炼机,SXK-160A型,上海轻工机械技术研究所;平板硫化机,QLB-Q型,江苏省海门县轻工机械厂;高阻计,ZC-46型,上海精密科学仪器有限公司;拉力试验机,LD250型,广州材料试验机厂;酒精喷灯,河南省南阳镇平县高中工厂;温湿度表,WH-1型,河北省东光气象仪器厂。
1.3性能测试
所有测试方法均按现行相应国家标准进行。
2实验与结果分析
2.1PVC覆盖胶配方的确定
煤矿用PVC整芯输送带主要生产原料是聚氯乙烯(PVC)树脂和各种加工助剂,而PVC覆盖胶是输送带的面层材料,它完全包覆着带芯,起着保护带芯延长输送带使用寿命的作用,其主要技术指标为阻燃性和抗静电性。以往,我们通常采用加入大量阻燃剂和抗静电剂的方法,来保证这两项性能指标满足国家标准要求,而忽略了各组分之间协同作用的有效发挥,造成原料浪费,生产成本居高不下。为此,我们重新对PVC覆盖胶配方进行了研究和试验。
2.1.1阻燃体系的选择
PVC覆盖胶所用的主体材料是聚氯乙烯(PVC)高分子材料,其氯含量达到57%,氧指数达到45%,是一种离火自熄的难燃材料,但由于生产PVC覆盖胶过程中加入了大量的增塑剂以提高其加工性能,使得PVC氯含量大幅度降低,氧指数随之降低,以至失去自身的阻燃性,成为易燃材料,故提高PVC覆盖胶的阻燃性能是保证PVC输送带阻燃的重要前提。
在原PVC覆盖胶配方中,我们采用加入三氧化二锑(Sb2O3)、复合阻燃剂和三氯乙基磷酸酯(TCEP)的方法来达到阻燃目的。通过分析,发现原PVC覆盖胶配方中存在阻燃剂重复使用现象,各种阻燃剂之间的协同效应没有充分发挥出来,导致原材料浪费,生产成本居高不下。因此,我们对原配方采用的阻燃体系进行了理论分析和优化选择,决定使用卤系阻燃剂52%氯化石蜡来替代原配方中的TCEP阻燃剂,与Sb2O3阻燃剂配合使用构成卤-锑协同阻燃体系。其阻燃机理为:①利用卤-氧化锑的吸热分解,降低PVC聚合物的燃烧温度和分解速度;②卤化锑蒸汽覆盖在PVC聚合物表面形成隔热、隔氧的“毯子”效应;③促进成炭反应,减缓PVC聚合物分解生成可燃气体的速度,生成的炭层阻止可燃气体逸出和进入燃烧区;④捕获燃烧区气相中维持燃烧链式反应的活性自由基,改变气相中的反应模式,减少反应热量来使火焰猝灭,达到良好的阻燃效果。
2.1.2抗静电剂的选择
由于PVC是良好的绝缘体,表面电阻大、导电性能差,用PVC材料制成的阻燃输送带在使用过程中会因摩擦造成带体上正、负电荷失去平衡而产生静电荷,在煤矿这一富含瓦斯的场所产生放电火花,引起火灾或瓦斯爆炸。因此,我们选择了合适的抗静电剂和导电材料来降低PVC阻燃覆盖胶的表面电阻,确保输送带的表面电阻不大于3×108Ω。针对原PVC覆盖胶配方中的季铵盐阳离子型抗静电剂CN-3本身耐热性差,容易受热分解,从而降低PVC热稳定性的缺点,我们采用减少其用量,加入导电材料特导电炭黑的方法,使PVC阻燃输送带具有良好的抗静电性能。通过两者的合理搭配使用,既能利用抗静电剂CN-3的亲水基团增加PVC输送带表面的吸湿性,形成一个单分子的导电膜,来提高PVC输送带表面电导率;同时,又能利用特导电炭黑粒子在剪切力作用下,变成粘结粒子在覆盖胶中彼此接触形成大量导电网络,通过л电子在网状链中的移动以及电子跃迁而发生导电,来降低PVC阻燃输送带的体积电阻。
2.1.3填料的选择
在PVC阻燃输送带的生产成本中,原辅材料的成本占整个生产成本的70%以上,因此,原辅材料的成本降低直接关系到利润的高低。加入无机填料,是降低材料成本的最佳途径。为此,我们在保证覆盖胶各项物理性