提高帘线-胶粘剂体系的热稳定性

江畹兰 编译

（华南理工大学 材料学院，广东 广州 510641）

提高帘线-胶粘剂体系的热稳定性

江畹兰 编译

（华南理工大学 材料学院，广东 广州 510641）

研究了用不同胶粘剂浸胶的芳纶帘线及聚酰胺（尼龙66）帘线，在空气中于120 ℃下热老化后的粘合特性。

合成帘线；浸胶；胶粘剂；热老化；粘合特性

目前，高强度芳纶及尼龙66帘布常被用作橡胶帘布胶囊的强力骨架材料。为了提高橡胶帘布胶囊各部件之间的粘合强度，要选择适宜的胶粘剂和研制新品种。随着橡胶帘布胶囊日益广泛的应用，迫切需要提高其在高温下使用的牢固性和稳定性。

众所周知，橡胶-帘线体系的工作性能是由贴合表面接触区域的化学、物理及力学过程综合决定的。此时，帘布与橡胶之间的化学过程起决定性作用。为了增强这一作用，必须使用胶粘剂及带活性官能团的改性剂。

现在，人们常使用含炭黑或不含炭黑的间苯二酚甲醛胶乳ДБA-1和CКД-1C，作为芳纶帘线和尼龙66（聚酰胺）帘线的浸胶组分材料。

文中研究了在高温条件下，浸胶组分（胶粘剂）材料对芳纶帘线及尼龙66（聚酰胺）帘线粘合性能的影响。

实验中选用丁二烯-丙烯酸丁酯-甲基丙稀酸胺胶乳（ДБA-1）、二乙烯基苯基-2-乙烯基吡啶（Яpлaткopд BП-15）及羧基丁二烯胶乳（CКД-1C）等作为浸胶组分材料。浸胶帘线在恒温箱（120 ℃）中放置2 h，然后按H-抽出法制备橡胶帘布试样，并测定橡胶与帘线的粘合强度，再与原浸胶（未经热处理）橡胶帘布试样进行对比，所得结果示于表1。浸胶帘线粘合性能保持系数K按下式计算：

式中，H1及H2分别为帘线与橡胶在热老化前后的粘合强度。

分析所得粘合特性的数据表明，由于热作用于浸胶帘线，用浸胶组分材料ДБA-1+CКД-1C+炭黑分散体（1.03）及Яpлaткopд BП-15+CКД-1C（1.01）浸胶的芳纶帘线粘合性能保持系数K大于1。

往ДБA-1+CКД-1C组分材料中添加N550炭黑分散体，能使55AДУ帘线粘合体系的粘合性能保持系数，从0.68提高至0.92（其它牌号的炭黑，如K354、N330等也有类似作用）。

用Яpлaткopд BП-15（试样4）代替胶乳ДБA-1（试样1），用作尼龙66（聚酰胺）帘线的浸胶组分材料，可以提高帘线-胶粘剂体系的耐热性（由0.68增至0.84）。当将ДБA-1胶乳的含量由50份增至70份时，系数K由0.68提高至0.71（试样2）。

由此，按提高帘线-胶粘剂体系耐热性的能力，可将浸胶组分材料按以下次序排列：ДБA-1+CКД-1C+炭黑分散体；Яpлaткopд BП-15+CКД-1C；ДБA-1+CКД-1C。

按照所获得的制备橡胶帘布胶囊（符合高耐热性要求）的数据，建议采用含炭黑分散体的丁二烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酰胺胶乳与羧基丁二烯胶乳的并用浸胶组分材料，或者是不含炭黑分散体的丁二烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酰胺胶乳与乙烯基吡啶胶乳和羧基胶乳并用的浸胶组分材料。

芳纶帘线-ДБA-1+CКД-1C+炭黑分散体体系的高耐热性，可由以下事实证明，在用此种体系浸胶的芳纶帘线Pycap-75储存过程中，其粘合性能有所提高。随后，由于空气中的氧对帘线及橡胶的作用，粘合性能又略有下降。

表1 浸胶芳纶帘线及聚酰胺帘线的粘合特性

需要指出的是，用胶乳ДБA-1+CКД-1C组分材料浸胶后的聚酰胺纤维，可用于生产有规定使用期限的耐热橡胶帘布胶囊，尽管在热作用下帘线粘合性能会大大下降。但由于此种帘线与橡胶的粘合强度高于芳纶帘线，故在生产中也常被用来生产耐热橡胶帘布胶囊。甚至经2 h高温作用后，其与橡胶的粘合强度仍然大大高于芳纶帘线。

以上实验结果证明，芳纶帘线-胶粘剂体系内部的化学作用，有别于其他合成帘线-胶粘剂体系，这可能是由于芳纶分子中的芳香环所致。

当使用含芳香环大分子结构的胶粘剂（乙烯基苯基2-乙烯基吡啶胶乳或者胶乳ДБA-1+CКД-1C+炭黑分散体）时，在体系中除官能团之间生成氢键外，还存在着分子间芳香链段与所生成的牢固的耐热键（具有浸胶帘线的高粘合性能）之间的相互作用。此时，甚至在经受高温作用后，橡胶与帘线的粘合强度也不会下降。此外，炭黑表面上的苯酚基团在粘合组分材料老化过程中，还可起防老剂的作用。这或许是用胶粘剂ДБA-1+CКД-1C+炭黑分散体浸胶的帘线55AДУ，比用ДБA-1+CКД-1C胶乳浸胶的帘线，更能保持其粘合性能的原因所在。

以上研究了用不同胶粘剂浸胶的芳纶帘线和聚酰胺帘线，在空气介质中经120 ℃的热老化后其粘合性能的变化情况。

综上所述，可以认为，胶乳的种类及其中的炭黑含量会影响高温下聚酰胺（尼龙66）帘线和芳纶帘线（用不同胶粘剂浸胶）与橡胶的粘合强度。用含炭黑的胶粘剂浸胶的帘线，在高温作用下其粘合性能保持系数K的提高，是由于在炭黑表面上有苯酚基团存在所致。所以，可以这样推断，由于分子中芳香环的作用，芳纶帘线与胶粘剂之间生成了耐热的化合价键。

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

[责任编辑：张启跃]

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1671-8232(2016)10-0035-02

2014-12-15