- 相關推薦
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,采用協同效應好的阻燃體系組合,能夠達到良好的阻燃效果,大幅度提高煤礦織物整芯輸送帶的阻燃性能。
關鍵詞: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多為滌綸和錦綸工業絲以及棉線,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,嚴重威脅煤礦的安全生產。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注。本文主要探討煤礦用織物整芯輸送帶如何實現阻燃的方法,以期指導煤礦用織物整芯阻燃輸送帶的生產。
2輸送帶材料的著火燃燒經過、阻燃機理以及解決方法
2.1輸送帶材料的著火燃燒經過
生產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,為了達到阻燃的目的,首先必須弄清這些材料的燃燒經過。
生產輸送帶所用高分子材料的燃燒是一個非常復雜、激烈的氧化反應,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生自由基鏈式降解反應,產生揮發性可燃物,當達到一定溫度和濃度時,就開始燃燒。燃燒一般都經過(1)材料的分解;(2)揮發性燃燒氣體的液相擴散;(3)燃燒氣體的氣相擴散;(4)燃燒氣體進行氧化反應;(5)燃燒熱進行輻射;(6)在材料內經傳熱繼續進行氧化反應而繼續燃燒。
2.2輸送帶材料的阻燃機理
針對上述生產煤礦用織物整芯輸送帶所用材料燃燒所經歷的過程,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:
1) 阻燃劑產生較重的不燃氣體或高沸點液體,覆蓋于輸送帶材料表面,將氧和可燃物的聯系阻斷。科技論文,研究。
2) 阻燃劑產生大量不燃氣體,沖淡燃燒區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中的活性自由基,中斷鏈式氧化反應,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作生產輸送帶的主要原材料,并且采用一組協同性和相容性很好的阻燃體系組合。科技論文,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良的阻燃性能,以滿足煤礦井下安全生產的需要,我們采用PVC作為生產整芯阻燃輸送帶的主要原材料。PVC不僅具有較好的力學性能,而且還具有良好的阻燃性,因為PVC含氯量高,受熱發生分解時,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的活性氫原子結合,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域的可燃性氣體的濃度以及氧的濃度,同時隔離氧氣,達到阻礙燃燒的目的。
2.3.2 阻燃體系組合
PVC本身的氧指數是很高的,硬質PVC塑料的氧指數在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生的鹵原子(Br或Cl)與PVC聚合物反應生成鹵化氫,鹵化氫與高活性羧基自由基反應生成水,從而中斷鏈式氧化過程,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同效應,因其在高溫下與鹵化物反應生成揮發性的鹵化銻和鹵氧化銻,鹵氧化銻受熱后繼續反應生成鹵化銻,它們的揮發吸收了大量熱量;同時產生的鹵化銻又是一種比重較大的不可燃氣體,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氣體以達到滅火作用。其反應式如下:
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氣體的釋放,使輸送帶在燃燒時產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,這兩種物質熱熔狀態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覆蓋層,把可燃物質封閉在內部,隔絕氧氣,起到良好的阻燃作用。其燃燒反應如下:
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好。因為磷化合物燃燒生成的聚偏磷酸是一種不易揮發的穩定化合物,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系。燃燒時磷與鹵素反應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,同時產生的鹵化氫捕捉活性自由基,中斷了鏈式氧化反應。科技論文,研究。[1]
其次,環保型無機阻燃劑氫氧化鋁[Al(OH)3]的加入,在大大降低生產成本的同時,起到了一定的阻燃作用。科技論文,研究。氫氧化鋁受熱分解時,放出結晶水,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生。科技論文,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生大量不可燃氣體和不可燃殘余物,在氣相上起到了抑制效應和復蓋效應,固相上起到了封閉隔離效應,達到了非常理想的阻燃效果,酒精噴燈燃燒試驗結果見表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果
測試值 項 目 標準 試驗結果
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
6塊橫向試樣 單個值(S) ≤15 1.12 0.96 0.73 1.28 1.63 0.7
平均值(S) ≤5 1.07
3結束語
在生產煤礦井下用織物整芯阻燃輸送帶的過程中,采用協同效應非常好的阻燃體系組合,能夠在降低生產成本的同時,大幅度提高織物整芯輸送帶的阻燃性能,并使其具有良好的物理機械性能。
【織物整芯輸送帶阻燃方法研究理工論文】相關文章：
乙烯基磷酸酯對絲織物的阻燃改性08-22
納米阻燃材料的研究進展論文（通用6篇）06-14
論文寫作的研究方法09-10
論文寫作的常用研究方法10-22
本科論文開題范文研究方法06-01
研究生發表論文的方法09-12
翻譯研究論文寫作方法09-03
學術論文寫作的研究方法07-12
學術論文寫作研究方法06-30