抗疲勞劑KX-600在鋼絲繩芯輸送帶粘合膠中的應用

蘇鯤鵬，孟 陽，戚玉顯，曲成東

（無錫寶通科技股份有限公司，江蘇 無錫 214112）

鋼絲繩芯輸送帶由于強力高、抗沖擊性好、伸長率小等優點，在煤礦等長距離、大運程的工作場合應用十分廣泛[1]。但是鋼絲繩芯輸送帶的膠與鋼絲繩粘合性能直接影響輸送帶的使用壽命，同時鋼絲繩芯輸送帶粘合膠的耐疲勞性能對輸送帶的使用壽命有較大的影響。延長輸送帶的使用壽命可以有效降低成本，因此研發具有較好粘合性能和耐疲勞性能的鋼絲繩芯輸送帶粘合膠很有意義。

1 實驗

1.1 主要原材料

丁苯橡膠（SBR），牌號1502，杭州浙晨橡膠有限公司產品；天然橡膠（NR），SCR10，東莞市同舟化工有限公司產品；抗疲勞劑KX-600（活性酚醛樹脂和間-甲-白粘合體系復合材料），南京庫橡化工科技有限公司產品。

1.2 配方

1.2.1 普通鋼絲繩芯輸送帶粘合膠

通過調整抗疲勞劑KX-600用量并配合使用間-甲（亞甲基給予體粘合劑RA和亞甲基接受體粘合劑RS）粘合體系以及采用粘合增進劑XS-132來改善普通鋼絲繩芯輸送帶粘合膠性能，試驗配方如表1所示。

表1 普通鋼絲繩芯輸送帶粘合膠試驗配方 份

1.2.2 阻燃鋼絲繩芯輸送帶粘合膠

阻燃鋼絲繩芯輸送帶粘合膠試驗配方：SBR/NR 100，炭黑N220 50，白炭黑 10，活性劑7.4，防老劑 3，鈷鹽 2，阻燃劑 86.5，抗疲勞劑KX-600 3，硫黃 3，促進劑 1.3。

1.3 主要設備和儀器

XSM-2/80型試驗密煉機，上海科創橡塑機械設備有限公司產品；XK-160型開煉機，無錫市晨光橡塑機械廠產品；XLB-D350×350×2電加熱平板硫化機，湖州東方機械有限公司產品；M3000A型無轉子硫化儀，高特威爾檢測儀器（青島）有限公司產品；ALA-7000LA30型伺服控制電腦拉力試驗機，高鐵檢測儀器（東莞）有限公司產品。

1.4 試樣制備

普通鋼絲繩芯輸送帶粘合膠和阻燃鋼絲繩芯輸送帶粘合膠均采用兩段混煉。在密煉機（轉子轉速為60 r·min-1）中進行一段混煉，加料順序為生膠、小料、炭黑、硫黃和促進劑，混煉約7 min，80℃排膠；在開煉機上進行二段混煉，保證配合劑分散均勻。膠料硫化條件為150 ℃×40 min。

1.5 性能測試

膠料各項性能均按照相應國家標準測試。

2 結果與討論

2.1 普通鋼絲繩芯輸送帶粘合膠

2.1.1 硫化特性

普通鋼絲繩芯輸送帶粘合膠的硫化特性對比如表2所示。

表2 普通鋼絲繩芯輸送帶粘合膠的硫化特性對比

從表2可以看出，抗疲勞劑KX-600的用量增大，膠料的硫化特性基本不變，這說明抗疲勞劑KX-600對膠料硫化沒有不良影響，并不參與膠料的硫化。相比于只使用抗疲勞劑KX-600的膠料，在使用抗疲勞劑KX-600的基礎上配合使用間-甲粘合體系的膠料硫化特性也沒有明顯的改變；而使用粘合增進劑XS-132的膠料獲得了較長的硫化誘導期和正硫化時間，同時Fmax也較大，這些充分說明了粘合增進劑XS-132對硫化有較大的影響。

2.1.2 物理性能

普通鋼絲繩芯輸送帶粘合膠的物理性能對比如表3所示。

表3 普通鋼絲繩芯輸送帶粘合膠的物理性能對比

從表3可以看出：隨著抗疲勞劑KX-600用量的增大，膠料的拉伸強度增大；當抗疲勞劑KX-600用量為3份時，膠料的拉斷伸長率有所提高，硬度有所下降。結合表2中硫化特性數據，分析造成這種結果的原因可能是抗疲勞劑KX-600雖未參與交聯，但在膠料中形成了網狀結構，從而提高了膠料的拉伸強度。相比于只使用抗疲勞劑KX-600的膠料，在使用抗疲勞劑KX-600的基礎上配合使用間-甲粘合體系的膠料300%定伸應力有所下降，拉斷伸長率有所提高；而使用粘合增進劑XS-132的膠料拉伸強度偏低，拉斷伸長率明顯減小。

2.1.3 粘合性能和耐疲勞性能

普通鋼絲繩芯輸送帶粘合膠的粘合性能對比如表4所示。

表4 普通鋼絲繩芯輸送帶粘合膠的粘合性能對比

從表4可以看出：隨著抗疲勞劑KX-600用量的增大，膠料的抽出力明顯增大，同時鋼絲繩表面覆膠量也不斷增大；使用抗疲勞劑KX-600膠料的老化后抽出力保持性明顯優于配合使用粘合劑RA和RS以及使用粘合增進劑XS-132的膠料。

鋼絲繩芯輸送帶的耐疲勞性能對使用壽命有較大影響，隨著耐疲勞性能的提高，使用壽命不斷延長。1#，2#和5#配方膠料的疲勞壽命測試結果分別為10 098，45 300，23 522次，3#和4#配方膠料均超過60 000次。

由此可見，隨著抗疲勞劑KX-600用量的不斷增大，膠料的耐疲勞性能不斷提高，抗疲勞劑KX-600用量為3份時膠料的疲勞壽命超過了60 000次，遠超過國家標準要求，可以極大地延長輸送帶的使用壽命。

總體而言，使用3份抗疲勞劑KX-600可以達到與配合使用間-甲粘合體系或者等量使用粘合增進劑XS-132同樣的效果。抗疲勞劑KX-600、間-甲粘合體系和粘合增進劑本質上屬于粘合體系，所不同的是抗疲勞劑KX-600為交聯和間-甲-白粘合體系，間-甲粘合體系由亞甲基給予體與樹脂型間苯二酚給予體發生縮合反應或形成氫鍵而對骨架材料與橡膠起交聯、粘合作用[2]；粘合增進劑XS-132自身發生縮聚反應而起交聯、粘合作用。

從成本上考慮，抗疲勞劑KX-600的成本高于粘合增進劑XS-132，但低于間-甲粘合體系。綜合考慮，為了有效延長普通鋼絲繩芯輸送帶的使用壽命，選擇使用抗疲勞劑KX-600。

2.2 阻燃鋼絲繩芯輸送帶粘合膠

根據普通鋼絲繩芯輸送帶粘合膠的試驗結果，確定在阻燃鋼絲繩芯輸送帶粘合膠中使用3份抗疲勞劑KX-600進行試驗（參比配方不加抗疲勞劑KX-600，配方其余組分和用量與試驗配方相同）。

2.2.1 物理性能

阻燃鋼絲繩芯輸送帶粘合膠的物理性能對比如表5所示。

表5 阻燃鋼絲繩芯輸送帶粘合膠的物理性能對比

阻燃鋼絲繩芯輸送帶粘合膠中填充的大量無機阻燃劑對物理性能產生很大的影響[3]。從表5可以看出，參比配方膠料的拉伸強度明顯較低，但是加入抗疲勞劑KX-600可使高阻燃劑填充量的粘合膠的拉伸強度提高，且拉斷伸長率也有所提高。

2.2.2 粘合性能和耐疲勞性能

阻燃鋼絲繩芯輸送帶粘合膠的粘合性能對比如表6所示。

表6 阻燃鋼絲繩芯輸送帶粘合膠的粘合性能對比

從表6可以看出，無機阻燃劑對膠料粘合性能有不良的影響，但是加入抗疲勞劑KX-600可使膠料獲得較大的抽出力，并且覆膠狀況良好，同時老化后膠料的抽出力保持性較好。

試驗配方膠料的疲勞壽命超過60 000次，參比配方膠料為35 868次。由此可見，試驗配方膠料耐疲勞性能較好。

3 結論

（1）隨著抗疲勞劑KX-600用量的增大，普通鋼絲繩芯輸送帶粘合膠的硫化特性和物理性能變化不大，粘合性能及老化后粘合性能保持性、耐疲勞性能提高，在試驗范圍內抗疲勞劑KX-600用量為3份時效果最佳。

（2）加入抗疲勞劑KX-600可以克服阻燃鋼絲繩芯輸送帶粘合膠因填充大量無機阻燃劑對其物理性能和粘合性能的影響，提高粘合膠的耐疲勞性能。