織物整芯輸送帶阻燃方法研究理工論文

時間：2020-08-09 16:38:13 理工畢業(yè)論文我要投稿

織物整芯輸送帶阻燃方法研究理工論文

　　介紹了煤礦用織物整芯輸送帶的阻燃原理、配方,分析了主要阻燃組分對阻燃性能的影響。實踐證明,采用協(xié)同效應(yīng)好的阻燃體系組合,能夠達(dá)到良好的阻燃效果,大幅度提高煤礦織物整芯輸送帶的阻燃性能。

織物整芯輸送帶阻燃方法研究理工論文

　　關(guān)鍵詞:整芯輸送帶阻燃方法,研究

　　1前言

　　目前,織物整芯輸送帶成為煤礦井下主要運輸工具,它具有重量輕、壽命長、耐磨性好、抗撕裂性好、防腐蝕等特點。但由于織物整芯輸送帶所用的整體帶芯材質(zhì)多為滌綸和錦綸工業(yè)絲以及棉線,因滌綸、錦綸絲和棉線易于燃燒,故織物整芯輸送帶的阻燃性能很難得到保證,嚴(yán)重威脅煤礦的安全生產(chǎn)。因此,煤礦用織物整芯輸送帶的阻燃問題越來越引起人們的重視和關(guān)注。本文主要探討煤礦用織物整芯輸送帶如何實現(xiàn)阻燃的方法,以期指導(dǎo)煤礦用織物整芯阻燃輸送帶的生產(chǎn)。

　　2輸送帶材料的著火燃燒經(jīng)過、阻燃機理以及解決方法

　　2.1輸送帶材料的著火燃燒經(jīng)過

　　生產(chǎn)煤礦用織物整芯輸送帶的主要原料是以聚氯乙烯(PVC)為主的高分子材料,為了達(dá)到阻燃的目的,首先必須弄清這些材料的燃燒經(jīng)過。

　　生產(chǎn)輸送帶所用高分子材料的燃燒是一個非常復(fù)雜、激烈的氧化反應(yīng),其燃燒的過程是在外界熱源不斷加熱下,輸送帶材料先與空氣中的氧發(fā)生自由基鏈?zhǔn)浇到夥磻?yīng),產(chǎn)生揮發(fā)性可燃物,當(dāng)達(dá)到一定溫度和濃度時,就開始燃燒。燃燒一般都經(jīng)過(1)材料的分解;(2)揮發(fā)性燃燒氣體的液相擴散;(3)燃燒氣體的氣相擴散;(4)燃燒氣體進(jìn)行氧化反應(yīng);(5)燃燒熱進(jìn)行輻射;(6)在材料內(nèi)經(jīng)傳熱繼續(xù)進(jìn)行氧化反應(yīng)而繼續(xù)燃燒。

　　2.2輸送帶材料的阻燃機理

　　針對上述生產(chǎn)煤礦用織物整芯輸送帶所用材料燃燒所經(jīng)歷的過程,輸送帶材料的阻燃機理,不外乎干擾氧、熱和可燃物這三個維持燃燒的基本要素,一般通過以下途徑來實現(xiàn):

　　1) 阻燃劑產(chǎn)生較重的不燃?xì)怏w或高沸點液體,覆蓋于輸送帶材料表面,將氧和可燃物的聯(lián)系阻斷。科技論文,研究。

　　2) 阻燃劑產(chǎn)生大量不燃?xì)怏w,沖淡燃燒區(qū)域的可燃性氣體的濃度和氧的濃度。

　　3) 通過阻燃劑的吸熱分解和吸熱升華,降低聚合物表面的溫度,使之難燃或延緩燃燒過程。

　　4) 阻燃劑捕捉燃燒鏈鎖反應(yīng)中的活性自由基,中斷鏈?zhǔn)窖趸磻?yīng),抑制燃燒。[1]

　　2.3煤礦用織物整芯輸送帶的阻燃方法

　　為使煤礦用整芯輸送帶達(dá)到所需的阻燃性能,確保煤礦井下使用的安全性,選用自身阻燃性能良好的PVC作生產(chǎn)輸送帶的主要原材料,并且采用一組協(xié)同性和相容性很好的阻燃體系組合�？萍颊撐�,研究。

　　2.3.1 煤礦用織物整芯阻燃輸送帶主要原材料PVC的選擇

　　為了獲得良好的物理機械性能以及優(yōu)良的阻燃性能,以滿足煤礦井下安全生產(chǎn)的需要,我們采用PVC作為生產(chǎn)整芯阻燃輸送帶的主要原材料。PVC不僅具有較好的力學(xué)性能,而且還具有良好的阻燃性,因為PVC含氯量高,受熱發(fā)生分解時,首先脫出氯化氫(HCl)和活性氯原子,活性氯原子又與燃燒反應(yīng)的活性氫原子結(jié)合,而終止一個燃燒鏈,并生成一個氯化氫分子(HCl),生成的氯化氫氣體沖淡燃燒區(qū)域的可燃性氣體的濃度以及氧的濃度,同時隔離氧氣,達(dá)到阻礙燃燒的目的。

　　2.3.2 阻燃體系組合

　　PVC本身的氧指數(shù)是很高的,硬質(zhì)PVC塑料的氧指數(shù)在46以上。但在PVC整芯輸送帶加工過程中,大量增塑劑的加入使其氧指數(shù)大大下降,降低了PVC整芯阻燃輸送帶的阻燃性能。[2]

　　1.鑒于上述情況,并兼顧PVC的加工性能,本次煤礦用織物整芯阻燃輸送帶的阻燃體系組合主要為鹵系阻燃劑+含銻阻燃劑+水合硼酸鋅+磷酸酯類阻燃增塑劑+氫氧化鋁阻燃劑等。科技論文,研究。含鹵化合物的阻燃

　　在高溫下含鹵阻燃劑分解產(chǎn)生的鹵原子(Br或Cl)與PVC聚合物反應(yīng)生成鹵化氫,鹵化氫與高活性羧基自由基反應(yīng)生成水,從而中斷鏈?zhǔn)窖趸^程,使燃燒減緩,以至停止。同時生成的水又形成水蒸汽帶走大量熱量,降低PVC聚合物表面溫度,防止火焰的蔓延。[1]其燃燒反應(yīng)式如下:

　　含鹵阻燃劑 M (M代表Br或Cl)

　　M + RHR + HM

　　OH + HMH2O + M

　　2.三氧化二銻與含鹵化合物并用的阻燃

　　三氧化二銻本身并無阻燃作用,但在鹵化物的存在下卻顯示出很大的協(xié)同效應(yīng),因其在高溫下與鹵化物反應(yīng)生成揮發(fā)性的鹵化銻和鹵氧化銻,鹵氧化銻受熱后繼續(xù)反應(yīng)生成鹵化銻,它們的揮發(fā)吸收了大量熱量;同時產(chǎn)生的鹵化銻又是一種比重較大的不可燃?xì)怏w,它從輸送帶燃燒物中分解出來后就形成濃密的煙霧緊緊的覆蓋在輸送帶燃燒物表面,隔絕氧氣和沖稀可燃?xì)怏w以達(dá)到滅火作用。其反應(yīng)式如下:

　　Sb2O3 + 6HM 2SbM3+ 3H2O (M代表Br或Cl)

　　Sb2O3 + 2HM 2 SbOM +H2O

　　5SbOM Sb4O5M2 + SbM3

　　4 Sb4O5M2 5 Sb3O4M + SbM3

　　3 Sb3O4M 4 Sb2O3 + SbM3 [3]

　　3.水合硼酸鋅與含鹵化合物并用的阻燃

　　水合硼酸鋅含有結(jié)晶水,它在吸熱分解脫水時能夠吸取大量熱量,抑制輸送帶燃燒部分及其附近的溫度上升;分解出的水蒸汽反過來阻止可燃?xì)怏w的釋放,使輸送帶在燃燒時產(chǎn)生的熱量和表面溫度降低。同時硼酸鋅又與鹵系阻燃劑反應(yīng)生成不可燃固體鹵化硼和鹵化鋅,殘存在輸送帶燃燒物表面,這兩種物質(zhì)熱熔狀態(tài)下是一種致密的玻璃狀熔融物,在輸送帶燃燒物表面形成一層保護(hù)覆蓋層,把可燃物質(zhì)封閉在內(nèi)部,隔絕氧氣,起到良好的阻燃作用。其燃燒反應(yīng)如下:

　　2ZnO·3B2O3·3.5H2O + 22RM 2ZnM2+ 6BM3 + 11R2O + 3.5H2O [3]

　　(M代表Br或Cl)

　　4.磷化合物和氫氧化鋁的阻燃

　　首先,磷酸酯類阻燃增塑劑的加入,不僅使PVC樹脂變得易于加工,制得的.輸送帶成品有良好的物理機械性能,更為重要的是它的阻燃效果相當(dāng)好。因為磷化合物燃燒生成的聚偏磷酸是一種不易揮發(fā)的穩(wěn)定化合物,在輸送帶燃燒物表面形成隔離層,隔絕氧和可燃物,并且聚偏磷酸的脫水作用,也促使輸送帶表面材料炭化形成碳化層,隔斷氧和可燃物的聯(lián)系。燃燒時磷與鹵素反應(yīng)生成的鹵化磷具有較大蒸汽密度,它覆蓋于火焰表面,起到了隔絕氧氣和沖淡可燃物作用,同時產(chǎn)生的鹵化氫捕捉活性自由基,中斷了鏈?zhǔn)窖趸磻?yīng)。科技論文,研究。[1]

　　其次,環(huán)保型無機阻燃劑氫氧化鋁[Al(OH)3]的加入,在大大降低生產(chǎn)成本的同時,起到了一定的阻燃作用�？萍颊撐�,研究。氫氧化鋁受熱分解時,放出結(jié)晶水,吸收大量的熱,降低燃燒物表面的溫度,從而防止PVC輸送帶的著火和火焰的蔓延,同時氫氧化鋁又能減少煙霧和有毒氣體的產(chǎn)生�？萍颊撐�,研究。

　　2.4 阻燃體系組合在煤礦用織物整芯阻燃輸送帶中的應(yīng)用試驗

　　煤礦用織物整芯阻燃輸送帶的阻燃體系組合的配比見表1:

　　表1 阻燃體系組合配比表

　　原料名稱 EPVC 氯溴化石蠟三氧化二銻硼酸鋅 TCEP 氫氧化鋁

　　配比 100 25 8 7 10 15

　　通過實踐證明,此阻燃體系組合在燃燒時產(chǎn)生大量不可燃?xì)怏w和不可燃?xì)堄辔?在氣相上起到了抑制效應(yīng)和復(fù)蓋效應(yīng),固相上起到了封閉隔離效應(yīng),達(dá)到了非常理想的阻燃效果,酒精噴燈燃燒試驗結(jié)果見表2:

　　試驗條件:火焰溫度 960±60℃試驗燃燒時間30S

　　表2 酒精噴燈燃燒試驗結(jié)果

　　測試值項目標(biāo)準(zhǔn) 試驗結(jié)果

　　1 2 3 4 5 6

　　無覆蓋膠層試樣 6塊縱向試樣單個值 (S) ≤15 0.62 1.45 0.88 0.97 1.5 1.11

　　平均值(S) ≤5 1.09