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.江蘇太極實業(yè)新材料有限公司，江蘇 揚州 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 實驗

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、簾線繞線機、H-抽出模板、開煉機、硫化機、強力機、剝離測試模板、單根簾線屈撓疲勞試驗機、帶式疲勞試驗機。

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。實驗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浸膠聚酯簾線進行帶式疲勞試驗，條件如下：12.7 mm（1/2英寸）曲軸，3.75萬次，頻率為9 kHz，負荷為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行熱處理以及將浸膠簾線埋入橡膠中進行硫化，簾線強力隨熱處理條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，聚酯簾線強力變化不大，延長硫化時間至4 h時，聚酯簾線的強力下降，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機上進行往復(fù)疲勞試驗，頻率為9 kHz，10萬次，負荷為1.5 kg，疲勞試驗結(jié)果見表4。

表4 浸膠聚酯簾線往復(fù)疲勞試驗結(jié)果

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

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

表5 浸膠聚酯簾線帶式疲勞強力變化

由表5可見，帶式疲勞試驗后，EPD浸膠簾線疲勞強力保持率較高。

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，在標準試驗室溫/濕度條件下進行平衡，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

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)定性還需進一步改進；

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

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