提高簾線-膠粘劑體系的熱穩(wěn)定性

江畹蘭 編譯

（華南理工大學(xué) 材料學(xué)院，廣東 廣州 510641）

提高簾線-膠粘劑體系的熱穩(wěn)定性

江畹蘭 編譯

（華南理工大學(xué) 材料學(xué)院，廣東 廣州 510641）

研究了用不同膠粘劑浸膠的芳綸簾線及聚酰胺（尼龍66）簾線，在空氣中于120 ℃下熱老化后的粘合特性。

合成簾線；浸膠；膠粘劑；熱老化；粘合特性

目前，高強度芳綸及尼龍66簾布常被用作橡膠簾布膠囊的強力骨架材料。為了提高橡膠簾布膠囊各部件之間的粘合強度，要選擇適宜的膠粘劑和研制新品種。隨著橡膠簾布膠囊日益廣泛的應(yīng)用，迫切需要提高其在高溫下使用的牢固性和穩(wěn)定性。

眾所周知，橡膠-簾線體系的工作性能是由貼合表面接觸區(qū)域的化學(xué)、物理及力學(xué)過程綜合決定的。此時，簾布與橡膠之間的化學(xué)過程起決定性作用。為了增強這一作用，必須使用膠粘劑及帶活性官能團的改性劑。

現(xiàn)在，人們常使用含炭黑或不含炭黑的間苯二酚甲醛膠乳ДБA-1和CКД-1C，作為芳綸簾線和尼龍66（聚酰胺）簾線的浸膠組分材料。

文中研究了在高溫條件下，浸膠組分（膠粘劑）材料對芳綸簾線及尼龍66（聚酰胺）簾線粘合性能的影響。

實驗中選用丁二烯-丙烯酸丁酯-甲基丙稀酸胺膠乳（ДБA-1）、二乙烯基苯基-2-乙烯基吡啶（Яpлaткopд BП-15）及羧基丁二烯膠乳（CКД-1C）等作為浸膠組分材料。浸膠簾線在恒溫箱（120 ℃）中放置2 h，然后按H-抽出法制備橡膠簾布試樣，并測定橡膠與簾線的粘合強度，再與原浸膠（未經(jīng)熱處理）橡膠簾布試樣進行對比，所得結(jié)果示于表1。浸膠簾線粘合性能保持系數(shù)K按下式計算：

式中，H1及H2分別為簾線與橡膠在熱老化前后的粘合強度。

分析所得粘合特性的數(shù)據(jù)表明，由于熱作用于浸膠簾線，用浸膠組分材料ДБA-1+CКД-1C+炭黑分散體（1.03）及Яpлaткopд BП-15+CКД-1C（1.01）浸膠的芳綸簾線粘合性能保持系數(shù)K大于1。

往ДБA-1+CКД-1C組分材料中添加N550炭黑分散體，能使55AДУ簾線粘合體系的粘合性能保持系數(shù)，從0.68提高至0.92（其它牌號的炭黑，如K354、N330等也有類似作用）。

用Яpлaткopд BП-15（試樣4）代替膠乳ДБA-1（試樣1），用作尼龍66（聚酰胺）簾線的浸膠組分材料，可以提高簾線-膠粘劑體系的耐熱性（由0.68增至0.84）。當將ДБA-1膠乳的含量由50份增至70份時，系數(shù)K由0.68提高至0.71（試樣2）。

由此，按提高簾線-膠粘劑體系耐熱性的能力，可將浸膠組分材料按以下次序排列：ДБA-1+CКД-1C+炭黑分散體；Яpлaткopд BП-15+CКД-1C；ДБA-1+CКД-1C。

按照所獲得的制備橡膠簾布膠囊（符合高耐熱性要求）的數(shù)據(jù)，建議采用含炭黑分散體的丁二烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酰胺膠乳與羧基丁二烯膠乳的并用浸膠組分材料，或者是不含炭黑分散體的丁二烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酰胺膠乳與乙烯基吡啶膠乳和羧基膠乳并用的浸膠組分材料。

芳綸簾線-ДБA-1+CКД-1C+炭黑分散體體系的高耐熱性，可由以下事實證明，在用此種體系浸膠的芳綸簾線Pycap-75儲存過程中，其粘合性能有所提高。隨后，由于空氣中的氧對簾線及橡膠的作用，粘合性能又略有下降。

表1 浸膠芳綸簾線及聚酰胺簾線的粘合特性

需要指出的是，用膠乳ДБA-1+CКД-1C組分材料浸膠后的聚酰胺纖維，可用于生產(chǎn)有規(guī)定使用期限的耐熱橡膠簾布膠囊，盡管在熱作用下簾線粘合性能會大大下降。但由于此種簾線與橡膠的粘合強度高于芳綸簾線，故在生產(chǎn)中也常被用來生產(chǎn)耐熱橡膠簾布膠囊。甚至經(jīng)2 h高溫作用后，其與橡膠的粘合強度仍然大大高于芳綸簾線。

以上實驗結(jié)果證明，芳綸簾線-膠粘劑體系內(nèi)部的化學(xué)作用，有別于其他合成簾線-膠粘劑體系，這可能是由于芳綸分子中的芳香環(huán)所致。

當使用含芳香環(huán)大分子結(jié)構(gòu)的膠粘劑（乙烯基苯基2-乙烯基吡啶膠乳或者膠乳ДБA-1+CКД-1C+炭黑分散體）時，在體系中除官能團之間生成氫鍵外，還存在著分子間芳香鏈段與所生成的牢固的耐熱鍵（具有浸膠簾線的高粘合性能）之間的相互作用。此時，甚至在經(jīng)受高溫作用后，橡膠與簾線的粘合強度也不會下降。此外，炭黑表面上的苯酚基團在粘合組分材料老化過程中，還可起防老劑的作用。這或許是用膠粘劑ДБA-1+CКД-1C+炭黑分散體浸膠的簾線55AДУ，比用ДБA-1+CКД-1C膠乳浸膠的簾線，更能保持其粘合性能的原因所在。

以上研究了用不同膠粘劑浸膠的芳綸簾線和聚酰胺簾線，在空氣介質(zhì)中經(jīng)120 ℃的熱老化后其粘合性能的變化情況。

綜上所述，可以認為，膠乳的種類及其中的炭黑含量會影響高溫下聚酰胺（尼龍66）簾線和芳綸簾線（用不同膠粘劑浸膠）與橡膠的粘合強度。用含炭黑的膠粘劑浸膠的簾線，在高溫作用下其粘合性能保持系數(shù)K的提高，是由于在炭黑表面上有苯酚基團存在所致。所以，可以這樣推斷，由于分子中芳香環(huán)的作用，芳綸簾線與膠粘劑之間生成了耐熱的化合價鍵。

[1] Aнgpeйкoвa У H. ПO(jiān)BЫШEHИE TEПЛOCTOЙКOCTИ CИCTEMЫ КOPД-AДГEЗИB[J]. ППИИЭ，2013(01):18-19.

[責(zé)任編輯：張啟躍]

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1671-8232(2016)10-0035-02

2014-12-15