環(huán)保型浸膠液的應(yīng)用性能研究

許其軍，賀惠英，王曉龍，華潤稼，顏學(xué)龍，秦年榮

（1.江蘇太極實(shí)業(yè)新材料有限公司，江蘇 揚(yáng)州 225006；2.杭州中策橡膠有限公司，浙江 杭州 310008）

為了提高纖維與橡膠材料之間的粘合作用，人們在1935年研究發(fā)明了間苯二酚-甲醛膠乳（RFL）粘合體系。由于RFL體系可以在纖維與橡膠材料之間形成良好的粘合效果，并且具有良好的經(jīng)濟(jì)性，因此得到了廣泛應(yīng)用，一直沿用至今。

隨著人們環(huán)保和職業(yè)健康安全意識的覺醒，對間苯二酚、甲醛等化學(xué)品的關(guān)注度越來越高。世界各國開始從法律法規(guī)、行業(yè)規(guī)范等方面向減少、甚至杜絕使用化學(xué)有害品的方向發(fā)展。越來越多有前瞻性的公司開始研究對環(huán)境、生物無害的無間苯二酚、無甲醛等的粘合配方體系。

江蘇太極實(shí)業(yè)新材料有限公司近年來緊跟國際橡膠纖維骨架材料粘合技術(shù)發(fā)展趨勢，開展了環(huán)保型浸膠液的開發(fā)，并取得了突破性進(jìn)展，研制的新型環(huán)保型浸膠液（已申請了國家發(fā)明專利）無甲醛、間苯二酚和氨水，無需反應(yīng)，直接調(diào)配后使用。本工作研究環(huán)保型浸膠液的應(yīng)用性能。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 主要原材料

2200dtex/2-330S和1670dtex/2-370S聚酯PET白坯簾線，環(huán)保型浸膠液（EPD），江蘇太極實(shí)業(yè)新材料有限公司產(chǎn)品；1670dtex/2-360S聚酯PEN和1670dtex/2-315S芳綸白坯簾線，日本帝人公司產(chǎn)品；1440dtex/2-370S錦綸66白坯簾線，神馬實(shí)業(yè)股份有限公司產(chǎn)品。

1.2 主要設(shè)備和儀器

單線浸膠機(jī)、簾線繞線機(jī)、H-抽出模板、開煉機(jī)、硫化機(jī)、強(qiáng)力機(jī)、剝離測試模板、單根簾線屈撓疲勞試驗(yàn)機(jī)、帶式疲勞試驗(yàn)機(jī)。

1.3 性能測試

粘合力剝離評價測試用膠為杭州中策橡膠有限公司提供，H抽出力測試用膠為GB/T 19390—2014中規(guī)定的配方膠料。實(shí)驗(yàn)室浸膠剝離測試中間膠厚度為1.20 mm，車間大配合浸膠布剝離測試中間膠厚度為0.90 mm。剝離表面判定采用百分率制，100%相當(dāng)于5級，小于100%為接近5級，依此類推。

2 結(jié)果與討論

2.1 靜態(tài)粘合性能

EPD一浴或二浴浸膠及常規(guī)D417＋RFL浸膠處理后的簾線粘合性能見表1。

由表1可見：聚酯PET簾線經(jīng)過EPD二浴浸膠處理后，160 ℃×15 min硫化條件下簾線剝離初始表面接近5級水平，且H抽出力大于常規(guī)浸膠液處理簾線；聚酯PET和PEN、錦綸66和芳綸簾線經(jīng)過EPD二浴浸膠處理后簾線H抽出力比一浴浸膠有所提高。

表1 聚酯、錦綸66和芳綸簾線浸膠處理后的粘合性能

2.2 動態(tài)粘合性能

將EPD與D417＋RFL浸膠聚酯簾線進(jìn)行帶式疲勞試驗(yàn)，條件如下：12.7 mm（1/2英寸）曲軸，3.75萬次，頻率為9 kHz，負(fù)荷為80 kg。浸膠聚酯簾線疲勞后粘合力變化見表2。

由表2可見，EPD一浴浸膠聚酯簾線帶式疲勞后的粘合力保持率高于D417＋RFL二浴浸膠聚酯簾線。

表2 浸膠聚酯簾線帶式疲勞后粘合力變化

2.3 簾線耐熱性能

將浸膠簾線在烘箱中進(jìn)行熱處理以及將浸膠簾線埋入橡膠中進(jìn)行硫化，簾線強(qiáng)力隨熱處理?xiàng)l件和硫化條件的變化見表3。

由表3可見：無論是EPD還是D417＋RFL處理的聚酯簾線都具有很好的耐熱性能；在正常硫化條件下，聚酯簾線強(qiáng)力變化不大，延長硫化時間至4 h時，聚酯簾線的強(qiáng)力下降，但保持率仍在75%以上。

表3 浸膠聚酯簾線熱處理后簾線強(qiáng)力 N

2.4 動態(tài)疲勞性能

將浸膠聚酯簾線在單根簾線屈撓疲勞試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行往復(fù)疲勞試驗(yàn)，頻率為9 kHz，10萬次，負(fù)荷為1.5 kg，疲勞試驗(yàn)結(jié)果見表4。

表4 浸膠聚酯簾線往復(fù)疲勞試驗(yàn)結(jié)果

由表4可見，EPD浸膠簾線往復(fù)疲勞強(qiáng)力保持率與D417＋RFL浸膠簾線處于相同水平。

將EPD和D417＋RFL浸膠聚酯簾線進(jìn)行帶式疲勞試驗(yàn)，試驗(yàn)條件如下：12.7 mm（1/2英寸）曲軸，3.75萬次，頻率為9 kHz，負(fù)荷為80 kg，疲勞后簾線強(qiáng)力變化見表5。

表5 浸膠聚酯簾線帶式疲勞強(qiáng)力變化

由表5可見，帶式疲勞試驗(yàn)后，EPD浸膠簾線疲勞強(qiáng)力保持率較高。

2.5 老化后粘合性能

將浸膠聚酯簾線的剝離試樣在105 ℃烘箱中加熱3和5 d后測其粘合力變化，結(jié)果見表6。

由表6可見，EPD浸膠簾線老化后粘合力保持率高于D417＋RFL浸膠簾線。

表6 聚酯簾線老化后粘合力變化

2.6 粘合力穩(wěn)定性

將浸膠簾線放入黑袋中，不密封，在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)室溫/濕度條件下進(jìn)行平衡，測試H抽出力隨時間的變化，結(jié)果見表7。

表7 聚酯浸膠簾線粘合力隨時間的變化

由表7可見，簾線初期粘合力穩(wěn)定，但存放60 d后粘合力保持率下降至80%左右，且粘合力離散程度增大。對長期存放后的浸膠簾線粘合力穩(wěn)定性還需進(jìn)一步研究。

2.7 浸膠液穩(wěn)定性

EPD停放時間對浸膠聚酯簾線粘合性能的影響見表8。

由表8可見，EPD停放6 d后浸膠簾線粘合性能基本無變化，說明EPD浸膠簾線粘合性能穩(wěn)定性較好。

表8 浸膠液停放時間對聚酯簾線粘合性能的影響

2.8 車間大配合試驗(yàn)

大配合浸膠簾布的粘合性能、動態(tài)疲勞及動態(tài)粘合性能分別見表9和10。

表9 大配合浸膠聚酯簾布粘合性能對比

此外，大配合EPD浸膠的1670/2-370S聚酯簾布初始剝離力（表面判定）、105 ℃×3 d老化后剝離力（表面判定）和保持率、105 ℃×5 d老化后剝離力（表面判定）和保持率分別為364.4 N（＜80%），264.1 N（＜100%）和72.5%，237.7 N（＜100%）和65.2%。

表10 大配合EPD浸膠聚酯簾布帶式動態(tài)疲勞及動態(tài)粘合性能

由以上結(jié)果可以看出，本研究開發(fā)的EPD浸膠處理后的聚酯簾布具有良好的初始粘合性能、動態(tài)粘合性能和老化后粘合性能。不同工藝對粘合表面存在一定影響，環(huán)保型浸膠液應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)還存在一個工藝和配方的優(yōu)化過程。

3 結(jié)論

（1）開發(fā)的EPD浸膠聚酯（PET，PEN）、錦綸66和芳綸簾線具有良好的粘合力及粘合表面，浸膠聚酯簾線的動態(tài)粘合性能達(dá)到常規(guī)D417＋RFL浸膠聚酯簾線水平；

（2）與D417＋RFL浸膠聚酯簾線相比，EPD浸膠聚酯簾線動態(tài)疲勞（單根簾線屈撓疲勞、帶式疲勞）強(qiáng)力保持率較大，熱穩(wěn)定性相當(dāng)，熱老化粘合力保持率提高；

（3）EPD具有良好的停放穩(wěn)定性，EPD浸膠聚酯簾線粘合性能具有良好的初期貯存穩(wěn)定性，但長期粘合性能貯存穩(wěn)定性還需進(jìn)一步改進(jìn)；

（4）車間大配合浸膠機(jī)上的EPD浸膠聚酯簾布粘合性能達(dá)到D417＋RFL浸膠聚酯簾布水平；

（5）EPD應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)還存在一個工藝和配方的優(yōu)化過程，需深入地進(jìn)行系統(tǒng)研究。