吕欢欢, 毕松梅, 谢艳霞，朱泽贺

(1. 安徽工程大学 纺织服装学院，安徽 芜湖241000;2. 芜湖华烨工业用布有限公司，安徽 芜湖 241000)

中国是矿业大国，庞大的煤炭消耗带动着煤炭产业的蓬勃发展.煤矿生产的安全隐患较大，对煤炭生产中各个环节的安全问题应高度重视.输送带是煤炭运输中不可缺少的工具，输送带问题造成的安全事故时有发生，给国家和企业造成了大量损失.

目前，煤矿井下用的阻燃输送带以采用整芯PVC、PVG带和钢丝绳带为主.钢丝绳带以钢丝绳芯为经向骨架，强度高、载重量大，但其成本高、重量大、易纵向撕裂.PVC和PVG带的带芯为整体编织结构，带芯的经线和纬线弯曲，线绳强度利用率和抗拉强度低，受拉后伸长量大、覆盖胶易磨损并且耐热性差、寿命短.为了解决现有井下用输送带的带芯织物线绳强度利用率和拉伸强度低、耐热性差、寿命短的问题，对阻燃帆布芯叠层输送带进行研究显得尤为重要.在帆布芯叠层输送带的研究中，帆布的黏合性能和阻燃性能是阻燃输送带成型的前提.阻燃输送带的带芯一般采用2～6层的结构，较多的层数设计给予了输送带较强的抗拉强度和较好的弯曲性能，但也给帆布带芯的黏合性能和阻燃提出了更高的要求[1].

为了提高橡胶与纤维织物间的黏结力，一般纤维织物在压延挂胶前要进行浸胶.如帆布浸胶后，除了能加强帆布纤维、浸胶层与橡胶之间的附着力之外，还可增加帆布纤维间的附着力，使帆布在动态疲劳下不易松动和摩擦、降低疲劳生热，能显著延长产品的使用寿命.浸胶体系种类较多，如酪素-胶乳浸液、间苯二酚-甲醛-胶乳浸液、溶剂型氯化胶乳浸液.酪素-胶乳浸液在帆布浸胶中的作用小，黏合强度低.间苯二酚-甲醛-胶乳浸液是被广泛应用的帆布浸胶方法，但是此法生产的浸胶帆布阻燃性能差，极限氧指数(以下简称LOI)为19～21，很难满足输送带阻燃性能的要求.溶剂型氯化胶乳浸液在黏合性上不及间苯二酚-甲醛-胶乳浸液，但它的阻燃性能较好.由于溶剂型氯化胶乳浸液的生产成本较高、生产工艺较为复杂且对环境的污染较大，所以短期内很难实现大规模的开发应用.综上所述，本研究选用间苯二酚-甲醛-胶乳浸液来进行实验研究，对其黏合性能和阻燃性能进行研究，以期能有所进展.

1 实验

1.1 实验材料

氯化胶乳CL-50EF，含固量为40%，阴离子型，日本电器化学工业株式会社； 丁吡胶乳VPL-5218FS, 含固量为40%,阴离子型，日本瑞翁公司；三氧化二锑，纳米级，益阳市恒昌锑业有限公司；涤纶帆布EE-100，安徽芜湖市华烨工业用布有限公司；氢氧化钠，分析纯(AR)，国药集团化学试剂有限公司；间苯二酚，南京恒诺有限公司；甲醛，河北省霸州市全兴化工有限公司；蒸馏水；氨水.

1.2 实验仪器

PHB-5型便携式酸度计，杭州雷磁分析仪器厂；JD5002型电子天平，上海华得衡器有限公司；D2004W型电动搅拌器,上海梅颖浦仪器仪表有限公司；DHG-9053型电热恒温鼓风干燥箱,上海三发科学仪器有限公司；LYF-606氧指数测定仪，山东纺织科学研究院；YG026D型电子织物强力机，温州方圆仪器有限公司.

1.3 实验方法

1.3.1 黏合体系的确定

间苯二酚-甲醛-胶乳浸液适用于棉、涤纶和锦纶等织物的浸渍.此种浸液由间苯二酚和甲醛缩合而成的酚醛树脂和胶乳提供黏合性.胶乳的种类较多，常用的胶乳有天然胶乳、丁苯胶乳、丁吡胶乳、羧基胶乳等.胶乳能在纤维的表面上形成一层胶膜起黏结作用，其成分对黏结起着决定性作用.从黏结角度看，有机高聚物之间的黏结主要是靠分子间力和化学键合的作用.此外，胶乳胶体的化学性质，如粒子大小、黏度、pH值、表面张力以及稳定性等均是影响浸胶工艺的因素，应加以控制.为了获得良好的浸胶质量，一般胶乳粒子要小、浸润性要好[2-3].胶乳的配合在黏合和阻燃性能上有较大的作用.综合多种胶乳的应用情况，采用氯化胶乳-丁吡胶乳配合组成浸液，在黏合性和阻燃性上都有良好效果.以间苯二酚、甲醛为原料，氢氧化钠为催化剂聚合线性间苯二酚-甲醛，获得的酚醛树脂黏合性能好.但聚合反应较为复杂，在适当的摩尔比下，反应时间过长，酚醛树脂会生成醚键，醚键会导致溶液黏度的急剧增加，另一方面也会增加树脂与橡胶之间交联的柔韧性，使两者间的黏合效果变差.为确保酚醛树脂生成和防止醚键的生成，一般选取甲醛/间苯二酚的摩尔比为2∶1[4].

表1 浸液配方Tab.1 Formula of dipping liquid

图1 丁吡胶乳含量对浸液性能的影响Fig.1 The amount of latex affect on dipping liquid

1.3.2 浸液配方设计

为了防止时间过长产生的酚醛树脂过度交联，一般采用氨水滴定的方法来测试.每2 h在50 mL酚醛树脂液中加入10 mL氨水，混合液呈透明状为合格.浸液的总固体量应控制在一定范围内，一般为10%～20%.浸液的pH值应该控制在9～10，使其具有足够的稳定性.浸液的配制是先将间苯二酚和甲醛配制成基本液，然后再使之与胶乳混合.酚醛树脂液与胶乳混合后，要静置12 h之后才能使用.浸液配方见表1.

2 结果与讨论

2.1 丁吡胶乳-氯化胶乳用量对浸液的影响

按照配方配制浸液，在不加入阻燃剂的情况下进行实验.把浸胶获得的帆布分别进行LOI测试和输送带小样制作以测试剥离力，测试结果如图1所示.

由图1可知，胶乳组成为丁吡胶乳和氯化胶乳且总含量相对固定，随着丁吡胶乳含量的上升和氯化胶乳含量的下降，浸胶帆布的剥离力在逐步提高，而LOI在降低.当丁吡胶乳含量为42%左右时，剥离力和阻燃性能均在较高的水平上，所以丁吡胶乳和氯化胶乳的用量比选取为1∶1.3.

2.2 阻燃剂用量对浸液的影响

三氧化二锑主要作为协效阻燃剂应用于阻燃体系中，它与卤素阻燃剂有优异的协效阻燃作用.三氧化二锑本身无阻燃能力，单用三氧化二锑作为阻燃剂并不能显著提高阻燃性能，但与其他阻燃剂尤其是氯、溴等卤素阻燃剂并用，可起到助阻燃效果，使卤素系阻燃剂的阻燃水平大幅提高.因此，三氧化二锑作为协效阻燃剂，在高分子与纺织等领域得到了广泛的应用.

图2 三氧化二锑用量对浸液性能的影响Fig.2 The amount of antimony trioxide affect on dipping liquid

在上述实验条件下配制间苯二酚-甲醛-胶乳浸液，采用逐步加量法来测试三氧化二锑的加入量对浸胶帆布阻燃性能和黏合性能的影响，结果见图2.

由图2可知，胶乳的黏合性能开始时趋于稳定，随着阻燃剂添加量的增加，剥离力变小且趋势变得显著.LOI随着加入量的增加而增加，继续添加则LOI增加的趋势降低.取阻燃性能和黏合性能的较高点，此时三氧化二锑的添加量为35 g左右，三氧化二锑的加入量与氯化胶乳的配比略小于三氧化二锑与氯化胶乳燃烧反应的摩尔配比1∶0.55.尿素的添加量小，故没有定量研究.在这种条件下，帆布测试的极限氧指数和剥离力均达到了较好的水平，能满足输送带的运用要求.

3 结论

采用常见的间苯二酚-甲醛-胶乳浸液作为基本液，在提高其阻燃性能的条件下进行改进.运用卤素-三氧化二锑协效阻燃剂来提高浸胶帆布的阻燃性能，在胶乳中丁吡胶乳含量为42%时，加入35 g三氧化二锑，浸胶帆布的阻燃性能和黏合性能均能达到要求.此法制备浸胶帆布，工艺简单且效率高，成本比其他浸胶方法有所降低.

参考文献：

[1] 徐墩，顾征宇.输送带的综合性能与浸胶帆布的关系[J].橡胶工业, 2002(11): 666-673.

[2] 徐永杰,周达飞.阻燃剂复配技术在高分子材料中的应用[J].现代塑料加工应用, 1997(2): 43-46.

[3] 席莺，李旭祥.国内外胶乳行业发展现状[J].石化技术与应用, 2001(1): 9-14.

[4] 覃小红,申明霞,张辉，等.甲苯二酚-甲醛树脂聚合反应的研究[J].橡胶工业, 2004(5): 345-347.