功能樹脂在帶束層骨架材料粘合膠中的應(yīng)用

趙之朋，徐霄平，俞正洲，郭 虎，劉玉帥

（1.山東陽谷華泰化工股份有限公司，山東 陽谷 252300；2.國家橡膠助劑工程技術(shù)研究中心，山東 陽谷 252300）

在輪胎、輸送帶和膠管等橡膠制品的加工過程中，需要添加一種或多種具有反應(yīng)活性的化學(xué)物質(zhì)，使橡膠與纖維織物或帶束層骨架材料在硫化溫度下可以發(fā)生化學(xué)鍵合，這類化學(xué)物質(zhì)就是鍵合劑，或稱粘合劑。由于粘合劑是在混煉時(shí)隨其他助劑直接加入膠料中，因此又稱為添加型直接粘合劑[1-2]。

在橡膠工業(yè)中最常用的直接粘合劑主要有鈷鹽、間-甲-白、間-甲-白-鈷和三嗪等粘合體系。粘合體系對(duì)橡膠制品性能的影響至關(guān)重要，包括膠料的物理性能以及橡膠與帶束層骨架材料的粘合性能[3-5]。橡膠與帶束層骨架材料之間的傳統(tǒng)粘合體系為間苯二酚-甲醛給予體樹脂，但因游離的間苯二酚在加工過程中易升華，對(duì)人體造成傷害，因此近年來出現(xiàn)了一些可替代間苯二酚的新型樹脂，它們?cè)诩庸み^程中不會(huì)產(chǎn)生有毒氣體[6-11]。

本工作研究低聚多烯酸聚酯功能樹脂（簡稱功能樹脂）替代間苯二酚在帶束層骨架材料粘合膠中的應(yīng)用。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 主要原材料

天然橡膠（NR），印度尼西亞產(chǎn)品；功能樹脂[牌號(hào)LSR-395，外觀呈黃色粉末狀，軟化點(diǎn)≥50 ℃，加熱減量（65 ℃×2 h）≤1%]、間苯二酚母膠粒R-80（80%間苯二酚，20%特種橡膠與分散劑）、亞甲基給予體HMMM-55、不溶性硫黃HD OT20-80和促進(jìn)劑DZ-80，山東陽谷華泰化工股份有限公司產(chǎn)品；新癸酸鈷，山東陽谷福泰化工有限公司產(chǎn)品；鍍黃銅鋼絲簾線，規(guī)格為3×0.20＋6×0.35HT，貝卡爾特鋼簾線有限公司產(chǎn)品。

1.2 試驗(yàn)配方

試驗(yàn)配方見表1。

表1 試驗(yàn)配方 份

1.3 主要設(shè)備和儀器

XK-160型開煉機(jī)，大連誠信橡塑機(jī)械有限公司產(chǎn)品；XSM-1/10～120型密煉機(jī)，上海科創(chuàng)橡塑機(jī)械設(shè)備有限公司產(chǎn)品；HS-100T-RTMO型平板硫化機(jī)，佳鑫電子設(shè)備科技（深圳）有限公司產(chǎn)品；MV2000型門尼粘度儀和MDR2000型無轉(zhuǎn)子硫化儀，美國阿爾法科技有限公司產(chǎn)品；3365型萬能電子拉力試驗(yàn)機(jī)，美國英斯特朗公司產(chǎn)品；GT-7017-M型老化試驗(yàn)箱，中國臺(tái)灣高鐵檢測(cè)儀器有限公司產(chǎn)品。

1.4 混煉工藝

膠料采用3段混煉工藝。一段和二段混煉均在密煉機(jī)中進(jìn)行，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為40 r·min-1。一段混煉工藝為：NR→炭黑N330、小料、新癸酸鈷、功能樹脂，混煉275 s→排膠[（150±3） ℃]；二段混煉工藝為：一段混煉膠混煉180 s→排膠[（125±3） ℃]；三段混煉在開煉機(jī)上進(jìn)行，加入間苯二酚、亞甲基給予體HMMM-55、不溶性硫黃HD OT20-80、促進(jìn)劑DZ-80等，膠料停放待測(cè)。

1.5 性能測(cè)試

各項(xiàng)性能均按照相應(yīng)的國家或企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試。

2 結(jié)果與討論

2.1 硫化特性

功能樹脂對(duì)膠料硫化特性的影響見表2。

表2 功能樹脂對(duì)膠料硫化特性的影響

從表2可以看出：與正常生產(chǎn)配方膠料相比，加入功能樹脂膠料的門尼焦燒時(shí)間縮短，交聯(lián)密度（Fmax－FL）減小，硫化速度（t90－t10）減慢，抗硫化返原性能提高；當(dāng)間苯二酚用量分別為1.5，1和0.5份時(shí)，隨著功能樹脂用量的增大，膠料的硫化速度略有減慢，整體與正常生產(chǎn)配方膠料相近或因間苯二酚用量減小而略慢。

2.2 物理性能

功能樹脂對(duì)硫化膠物理性能的影響見表3。

從表3可以看出：當(dāng)間苯二酚用量分別為1.5，1和0.5份時(shí)，與正常生產(chǎn)配方膠料相比，加入功能樹脂膠料的硬度變化不大，拉斷永久變形增大；與加入1.5份功能樹脂的膠料相比，加入1份功能樹脂膠料的拉伸強(qiáng)度和拉斷伸長率較大，且均大于正常生產(chǎn)配方膠料；V6配方膠料的定伸應(yīng)力與正常生產(chǎn)配方膠料相當(dāng)，拉伸強(qiáng)度和拉斷伸長率最大；老化后，V4配方膠料的拉伸強(qiáng)度和拉斷伸長率最大。

表3 功能樹脂對(duì)硫化膠物理性能的影響

2.3 粘合性能

功能樹脂對(duì)硫化膠粘合性能的影響見表4。

從表4可以看出：當(dāng)間苯二酚用量分別為1.5，1和0.5份時(shí)，老化前加入1份功能樹脂膠料的鋼絲抽出力大于加入1.5份功能樹脂膠料；老化后加入1份功能樹脂膠料的鋼絲抽出力小于加入1.5份功能樹脂膠料；但通過濕熱老化7 d后的數(shù)據(jù)來看，隨著濕熱老化時(shí)間的延長，加入1.5份功能樹脂膠料的鋼絲抽出力下降速度比加入1份功能樹脂膠料略快。

表4 功能樹脂對(duì)硫化膠粘合性能的影響

3 結(jié)論

綜合3組不同用量間苯二酚的功能樹脂增量試驗(yàn)數(shù)據(jù)得出，功能樹脂的使用對(duì)膠料的硫化速度影響不大，在間苯二酚用量減小的情況下，合理使用功能樹脂能夠提高膠料的拉伸性能和撕裂強(qiáng)度，膠料的鋼絲抽出力和覆膠率也能保持正常配方膠料水平，可有效減小間苯二酚的用量。當(dāng)間苯二酚用量為0.5份、功能樹脂用量為1份時(shí)，功能樹脂可最大發(fā)揮間苯二酚的使用效果，保證膠料具有較優(yōu)的綜合性能。