提高鋼絲編織膠管粘合性能的膠料制備

齊景霞，高紅

（天津渤海職業(yè)技術(shù)學(xué)院，天津 300402）

·科研與生產(chǎn)·

提高鋼絲編織膠管粘合性能的膠料制備

齊景霞，高紅

（天津渤海職業(yè)技術(shù)學(xué)院，天津 300402）

本文通過(guò)對(duì)鋼絲編織液壓膠管中膠層膠料及粘合體系的配方試驗(yàn)與研究，找到了最佳配方及工藝制備過(guò)程，提高了中膠層與鋼絲層粘著性。制備出了綜合性能好，高粘合性適于在高壓、低溫、脈沖性能等苛刻環(huán)境下使用的膠料。關(guān)鍵詞：膠管；粘合性；膠料

對(duì)于使用鋼絲做增強(qiáng)材料的膠管，鋼絲與橡膠的粘合質(zhì)量直接影響膠管耐壓、耐低溫、耐脈沖性能。提高橡膠與鋼絲的粘合性能，除考慮鍍層中的Gn/Zn比例、鍍層厚度及表面ZnO量之外，更重要的是橡膠的類(lèi)型、配合劑種類(lèi)、各種配合劑用量以及硫化條件等確定。本文主要通過(guò)對(duì)中膠層膠料及粘合體系的配方試驗(yàn)與研究，找到最佳配方及膠料工藝制備過(guò)程，以增加中膠層與鋼絲層粘著性，提高鋼絲編織膠管綜合使用性能和壽命。

1 中膠層的配方設(shè)計(jì)

鋼絲編織液壓膠管的中膠層，必須具備良好的流動(dòng)性和粘合性能，使層間能緊密結(jié)合并填充空隙，同時(shí)還具有綜合好的物理機(jī)械性能、較高的定伸強(qiáng)度，并且硫化速度必須與各層匹配。

1.1 膠種的選擇

通常極性橡膠的粘合性能好，極性越大，粘合指數(shù)越高，所以在膠種上可選擇極性好的丁腈膠（NBR）。丁腈膠具有良好的耐非極性溶劑性能且耐熱性比氯丁橡膠好，同時(shí)氣密性、耐腐蝕也好，耐油性好，故選擇用NBR。但NBR中丙稀腈含量的不同直接影響整個(gè)膠種的性能，丙稀腈含量愈高，耐寒性和彈性差，但耐熱性好，耐油、耐溶性好且強(qiáng)力高；丙稀腈含量愈低，耐熱、耐油和耐溶劑差，強(qiáng)力低，但耐寒性和彈性好。

通過(guò)分析比較，為滿(mǎn)足中膠的綜合性能的要求，選用中等丙稀腈含量的丁腈膠。但是，同等丙稀腈含量不同產(chǎn)地的丁腈膠其物理機(jī)械性能也有差異（見(jiàn)表1）。

為滿(mǎn)足生產(chǎn)加工性能的需要，本試驗(yàn)采用的橡膠是工藝加工性能好的日本合成橡膠JSRN240s。基本配方：JSRN240s100、RS3、古馬隆15、硬脂酸1.5、促進(jìn)劑CZ1.6、氧化鋅、變量、老防劑甲1、通用炭黑65、白炭黑15、陶土29、二辛酯9、粘合劑A 2.5、硫磺變量。

表1 不同產(chǎn)地的丁腈膠物理機(jī)械性能對(duì)比

1.2 硫化體系

丁腈橡膠的硫化體系當(dāng)采用硫磺，無(wú)硫體系（TMTD），過(guò)氧化物等不同的硫化體系時(shí)所獲得的粘合性能不同，為：硫磺是56kg·cm-2、TMTD未結(jié)合、DCP是27 kg/cm-2。

看出丁腈橡膠采用硫磺做硫化劑粘合性能最好，但與不同的促進(jìn)劑并用時(shí)具有不同的粘合性能。試驗(yàn)證明硫磺與促進(jìn)劑CZ并用粘合性能最好，當(dāng)采用后效性促進(jìn)劑CZ時(shí)具有焦化時(shí)間長(zhǎng)，硫化曲線(xiàn)平坦及工藝操作穩(wěn)定等特點(diǎn)。硫磺與之并用一方面可提高膠料的強(qiáng)伸性和壓縮永久變形小，另一方面可達(dá)到同步硫化目的。通過(guò)試驗(yàn)證明，硫磺用量的不同對(duì)膠料的粘著性也有著影響（見(jiàn)表2），當(dāng)硫磺配合量多一些時(shí)，有利于提高膠體的粘合性能及其它性能。但超過(guò)3份時(shí)，膠料在加工過(guò)程中易發(fā)生焦燒現(xiàn)象，考慮制品的加工安全性，用量3份為好。

表2 硫磺用量對(duì)膠料性能的影響

在硫化體系中氧化鋅既能加快硫化速度提高硫化度，用量不同對(duì)粘著性等也有影響。當(dāng)氧化鋅用量增加到10份時(shí)，粘合性能及其它性能最好（見(jiàn)表3）。

表3 氧化鋅用量不同對(duì)粘著性的影響

1.3 補(bǔ)強(qiáng)填充體系

通用炭黑結(jié)構(gòu)較高，粒徑較粗，屬半補(bǔ)強(qiáng)型炭黑，在膠料中易分散，硫化膠的扯斷強(qiáng)度和定伸強(qiáng)度較高，變形小，生熱低，彈性好，耐曲撓。所以在不影響膠料的強(qiáng)伸性能下采用65份炭黑，以減少體積溶漲。

白炭黑具有粒子細(xì)，多孔性和表面積大的特點(diǎn)，補(bǔ)強(qiáng)效果僅次于補(bǔ)強(qiáng)型炭黑。在本配方中，白炭黑是直接粘合劑A與RS相互反應(yīng)的載體，同時(shí)其表面羥基吸附促進(jìn)劑起到遲延硫化的作用，使膠料的定型點(diǎn)后移，有利于粘合性的提高，同時(shí)對(duì)極性橡膠的補(bǔ)強(qiáng)效果大，所以采用白炭黑15份。采用硬質(zhì)陶土，粒子較小，補(bǔ)強(qiáng)效果較好，且硬度較大增加粘性效果好。

1.4 加工助劑

適當(dāng)增加軟化劑的用量，不但能改善膠料的工藝性能，同時(shí)可增加膠料的流動(dòng)性能，有利于膠料滲透到鋼絲編織層縫隙之中，有效地提高粘合強(qiáng)度。采用耐寒性?xún)?yōu)良的二辛酯9份，效果好。丁腈膠是極性橡膠，加工性差，加入古馬隆可提高加工性能，并且古馬隆是溶劑型軟化劑，不易被溶劑抽出，能增加膠料的粘著性，但其耐寒性較差，所以本試驗(yàn)采取并用二辛酯來(lái)提高其耐寒性，效果好。

1.5 防護(hù)體系

選用防老劑甲，它適用于耐油配方，并且對(duì)熱、氧、曲撓老化均有良好的防護(hù)作用且較難抽出，用量為1份。

1.6 粘合劑

（1）粘合劑RS是間苯二酚和硬脂酸2：1的共熔物，為次甲基接受體；粘合劑A是六羥甲基三聚氰胺六甲醚，為次甲基（甲醛）給予體，它們一起混入膠料中，勿需對(duì)骨架材料進(jìn)行浸膠處理，通過(guò)硫化就能獲得良好的粘合效果。（2）鈷鹽粘合劑采用硼酰化鈷：RC—B16 其鈷含量為15%。

采用不同的粘合體系對(duì)粘合性能的影響不同，見(jiàn)表4。

表4 不同粘合體系綜合性能

2 加工工藝

膠料混煉設(shè)備采用的是直徑160×320mm實(shí)驗(yàn)室開(kāi)煉機(jī)，由于丁腈膠混煉比較困難，不易包輥，粉料分散困難，膠料生熱大，因此需要低溫混煉，輥溫為35～45℃之間效果最佳。

操作程序?yàn)椋海?）用小輥距0.5～1mm，冷輥先將膠塊壓軟，使之包輥，薄通10次；（2）把輥距適當(dāng)放大到1.5mm，加RS和古馬隆混煉；（3）加硬脂酸、氧化鋅、防老劑、促進(jìn)劑CZ混煉；（4）緩慢加入1/3～1/4補(bǔ)強(qiáng)填充劑，輥距在1.5～2mm之間混煉；（5）將剩下的補(bǔ)強(qiáng)填充劑和增塑劑同時(shí)加入，左右交替割膠翻煉數(shù)次；（6）加酯類(lèi)軟化劑和粘合劑混煉；（7）最后加硫磺，繼續(xù)割膠翻煉，待均勻后在后輥部薄通四次，下片。

整個(gè)混煉時(shí)間控制在20min左右。

3 結(jié)果討論

通過(guò)對(duì)中膠層膠料和粘合體系配方的改進(jìn)，以及對(duì)膠料合理的加工工藝的編排，提高了膠料的粘合性及鋼絲編織膠管綜合使用性能和壽命。并得出結(jié)論：

（1）當(dāng)硫磺配合量多一些時(shí)，有利于提高膠體的粘合性能；

（2）少量硬脂酸，而氧化鋅的配合量大些，有利于粘合性能的提高；（3）間甲白與粘合劑鈷鹽并用時(shí)的粘合性能最佳。

book=2010,ebook=122

10.3969/j.issn.1008-1267.2010.03.015

TQ320.72+4

A

1008-1267（2010）03-040-03

2010-01-20