中国的煤矿已经向高产、高效方向发展,为了适应这种高产、高效、集约化生产的需要,长距离、高带速、大运量、大功率的带式输送机成为了此类矿井运输技术的必然发展方向,同时也对输送带这种既是物料承载体又是驱动力载体的输送机配件提出了更高的要求,包括物理机械性能的要求和安全性能即阻燃抗静电性的要求。本文介绍了达到煤炭部标准MT66821997《煤矿用阻燃钢丝绳芯输送带技术条件》中阻燃抗静电性要求配方的几种阻燃体系,使用这几种阻燃体系的配方完全达到了MT668标准阻燃抗静电要求,给煤矿井下输送带使用提供了足够的安全保障。
1卤2锑复合体系这一阻燃体系是一种比较经典的阻燃体系,主要机理在于橡胶燃烧过程中释放出卤素游离基及卤化氢。卤素游离基可以捕捉因燃烧分解出来的可燃性活泼羟基,抑制燃烧时的连锁反应,起到阻燃作用,同时卤化氢还可稀释可燃性气体。另外,卤化氢气体不可燃、密度大,可以覆盖在火焰区屏蔽可燃性气体与空气的接触,增强阻燃效果。一般使用氯化石蜡与三氧化二锑复配,在以氯丁橡胶为主体的配方中重量比大概为18:5较为合适,可使用高效溴系阻燃剂如八溴醚等,效果更好。
2氮系阻燃体系氮系阻燃剂相对其他阻燃剂而言发展较晚,它的阻燃性不是很好,多与其他阻燃剂复配使用。氮系的加入可以促进磷系的炭化,有增效作用。氮系阻燃剂主要有三聚氰胺和三聚氰胺氰脲酸酯,该产品的最大优点是具有良好的润滑性能和耐高温。三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)具有与石墨相似的层状结构和良好的润滑性能,含氮量大于49%,在300℃以下热稳定性优良,热损失很低。MCA具有阻燃效果好、加工烟雾少,无毒、无味的特点,用在MT668输送带覆盖胶中的最大优点是其在高温、高速,低温、低速或温差急剧变化的条件下具有稳定的润滑特性。它在输送带滚筒磨擦试验初期显示出优异的润滑性,待炭化层形成后达到高温,且又是一种良好的阻燃剂,所以在MT668型输送带覆盖胶的配方中是一种非常必要的阻燃剂。
3磷系阻燃体系磷系阻燃剂包含有机磷系和无机磷系阻燃剂,品种比较多,如比较常用的磷酸酯等,其阻燃一般认为可在凝聚相和气相同时发挥作用,但可能以凝聚相为主,其阻燃机理依所用的磷阻燃剂的化学结构、聚合物类型及燃烧条件而异。无机磷系阻燃剂聚磷酸铵是近30年来国外迅速发展起来的一种重要的高效无机阻燃剂,系无支链聚合物,外观呈白色粉末状,低毒,分解温度为256℃,聚合度n>20为水难溶性的长链APP。聚磷酸铵是一种磷氮系特效膨胀型无机阻燃剂,聚磷酸铵P-N阻燃元素含量高,热稳定性好,产品近乎中性,能与其他物质配伍,阻燃性能持久,无毒抑烟。APP的阻燃机理是受热脱水后生成聚磷酸强脱水剂,促使有机物表面脱水生成炭化物,加之生成的非挥发性磷的氧化物及聚磷酸对基材表面进行覆盖,隔绝空气而达到阻燃的目的,同时由于APP含有氮元素,受热分解释放出CO2、N2、NH3等气体,这些气体不易燃烧,阻断了氧的供应,达到了阻燃增效和协同效应的目的。
4无机阻燃剂主要使用的是氢氧化铝,它通常含35%的结晶水,吸热量为每克1.97kJ,分解1mol的氢氧化铝要吸收91.25kJ的热量,同时水蒸气还能吸收热量,使整个体系降温,还可冲淡可燃气体浓度,使燃烧停止。水蒸气还能捕捉到有害气体,减少烟雾。利用偶联剂改善氢氧化铝的表面性质可以提高加工性能、耐水性等,通过超细化加工可以提高其脱水温度,改善加工性。氢氧化铝与某些无机化合物复合并用,可以提高阻燃性和抑烟性,如与钼酸铵、氧化锌、氧化锑、红磷等复合。氢氧化镁在340～490℃时分解,吸热量为每克783J,需较高温度才起脱水反应,吸热量较小,对抑制材料温度上升比氢氧化铝差,但对聚合物的炭化作用优于氢氧化铝。通过卤-锑复合体系、氮系、磷系和无机阻燃剂的复配,我们虽然获得了阻燃效果良好的MT668型覆盖胶配方,但是应该看到的是,随着全球安全环保意识的日益加强,人们对防火安全及制品阻燃的要求越来越高。欧美等经济发达国家已限制使用含卤阻燃剂,无卤、低烟、低毒的环保型阻燃剂已成为人们追求的目标。
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