李 莊， 李 強(qiáng)， 褚夫強(qiáng)

(洛陽(yáng)船舶材料研究所，河南 洛陽(yáng)471000)

增粘劑PN759在橡膠與鋼絲簾線粘合中的應(yīng)用研究

李 莊， 李 強(qiáng)， 褚夫強(qiáng)

(洛陽(yáng)船舶材料研究所，河南 洛陽(yáng)471000)

PN759是一種新型環(huán)保型增粘劑。文中針對(duì)輪胎行業(yè)橡膠與鋼絲簾線的粘合，通過(guò)使用等量的PN759增粘劑代替間苯二酚，并對(duì)膠料的性能及老化后性能進(jìn)行了測(cè)試分析。結(jié)果表明，PN759較間苯二酚具有更高的熱穩(wěn)定性;在橡膠與鋼絲簾線的粘合中使用等量PN759代替間苯二酚后，膠料基本性能沒(méi)有太大的變化，粘合力提高。經(jīng)相同的老化時(shí)間后，PN759的粘合力保持率也比間苯二酚的高?？梢?jiàn)在一定范圍內(nèi)可以用PN759代替間苯二酚。

PN759;間苯二酚;增粘劑;抽出力

0 引言

近年來(lái)，隨著汽車制造業(yè)和交通運(yùn)輸業(yè)(尤其是高速公路)的迅猛發(fā)展，汽車的性能有了很大的提高，因而對(duì)輪胎的性能也有了更高的要求。傳統(tǒng)的斜交輪胎已經(jīng)不能滿足當(dāng)前汽車行業(yè)的發(fā)展，正逐步被性能優(yōu)越的子午線輪胎所代替。骨架材料與橡膠的粘合質(zhì)量是保證子午線輪胎使用性能的關(guān)鍵。尤其是發(fā)展中國(guó)家，超載現(xiàn)象嚴(yán)重，路面狀況較差，氣候差別大。當(dāng)輪胎被劃傷后，裂口逐漸擴(kuò)展，空氣、水和塵埃等雜質(zhì)就有可能侵蝕裂口，加上輪胎在高速滾動(dòng)中生熱大，這些因素都將影響橡膠與骨架材料的粘接強(qiáng)度。子午線輪胎的生產(chǎn)實(shí)踐表明，鋼絲簾線與橡膠之間具有良好的初始粘合強(qiáng)度，但這并不能保證輪胎的使用性能與使用壽命，還要求在老化和腐蝕發(fā)生后橡膠與鋼絲仍具有較高的粘合力保持率。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，在橡膠中加入增粘劑，可在不同程度上改善橡膠與骨架材料間的粘合性能，但有的增粘劑對(duì)加工性能帶來(lái)不利因素，如間苯二酚在高溫下容易升華，污染環(huán)境，影響操作工人身體健康。增粘劑的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用是子午線輪胎發(fā)展中的重大技術(shù)進(jìn)步，因而增粘劑已成為子午線輪胎生產(chǎn)中不可缺少的組分［1］

本文針對(duì)輪胎行業(yè)中橡膠與鋼絲簾線的粘合，通過(guò)使用等量的PN759增粘劑代替間苯二酚，并對(duì)膠料的性能及老化后性能進(jìn)行測(cè)試分析。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 主要原材料

天然橡膠(NR)，牌號(hào) SMR20，馬來(lái)西亞產(chǎn);炭黑，德固賽公司產(chǎn);氧化鋅(ZnO)，大連氧化鋅廠產(chǎn);硬脂酸(SA)，馬來(lái)西亞立程有限公司產(chǎn);防老劑，南京化學(xué)工程有限公司產(chǎn);間苯二酚，南京化學(xué)工程有限公司產(chǎn);PN759，氰特種表面技術(shù)有限公司產(chǎn);促進(jìn)劑，山東單縣有限公司產(chǎn);固化劑，太原市元太生物化工有限公司產(chǎn);防焦劑，山東陽(yáng)谷華太有限公司產(chǎn);硫磺，無(wú)錫市錢橋橡膠助劑廠產(chǎn)。

1.2 基本配方

本實(shí)驗(yàn)采用對(duì)比法，分別對(duì)基本配方(1#)、添加間苯二酚(2#)、添加 PN759(3#)三種配方進(jìn)行對(duì)比，具體配方見(jiàn)表1。

1.3 主要設(shè)備與儀器

SK-160B 160×320開(kāi)煉機(jī)，上海橡膠機(jī)械廠產(chǎn)品;MD2000型硫化儀，美國(guó)Alpha公司產(chǎn)品;MR2000型黏度計(jì)，美國(guó)Alpha公司產(chǎn)品;真空平板硫化機(jī)，佳鑫電子設(shè)備有限公司產(chǎn)品;AI-7000S電子拉力試驗(yàn)機(jī)，臺(tái)灣高鐵公司產(chǎn)品;401A型老化實(shí)驗(yàn)箱，上海儀器實(shí)驗(yàn)總廠產(chǎn)品。

表1 實(shí)驗(yàn)配方

1.4 試樣制備

采用兩段混煉法煉膠;將停放后的終煉膠片沿垂直于壓延方向剪成65 mm ×12 mm的膠片，將膠片放入模型中，并將準(zhǔn)備好的鋼絲簾線放在膠片上和溝槽里，再把另一塊膠片放到鋼絲簾線上并壓實(shí)，送入平板硫化機(jī)中進(jìn)行硫化，硫化溫度151℃。

1.5 性能測(cè)試

硫化特性測(cè)定按照 ASTMD-2084方法進(jìn)行;門尼焦燒和門尼黏度按ASTMD-1646方法進(jìn)行;拉伸強(qiáng)度及拉斷伸長(zhǎng)率按GB-T528-1998進(jìn)行;抽出力測(cè)試按 ASTM進(jìn)行［2］。

2 結(jié)果與討論

2.1 PN759與間苯二酚的熱重分析

間苯二酚在高溫下容易升華而損失，而且還會(huì)污染環(huán)境;由于間苯二酚有毒，它的有毒氣體嚴(yán)重影響操作人員的身體健康。為此，我們對(duì)間苯二酚和PN 759進(jìn)行了恒溫和變溫條件下的熱重分析，具體如圖1所示。

圖1反映的是間苯二酚與PN759在變溫情況下的質(zhì)量損失情況。實(shí)驗(yàn)溫度的變化范圍為30℃-350℃，加熱速率為2℃ /min。

從圖1可以看出，間苯二酚在120℃時(shí)開(kāi)始出現(xiàn)質(zhì)量損失，溫度達(dá)到218℃時(shí)，間苯二酚的質(zhì)量損失已經(jīng)達(dá)到96%。但是，PN759幾乎沒(méi)有什么變化，這也進(jìn)一步說(shuō)明間苯二酚在高溫下升華或分解，產(chǎn)生大量煙霧，污染環(huán)境，影響操作人員身體健康。PN759在190℃時(shí)出現(xiàn)微量的損失，因此，在煉膠和硫化時(shí)不會(huì)因?yàn)闇囟雀叨a(chǎn)生熱損失。

圖1 PN759與間苯二酚變溫?zé)嶂胤治?/p>

2.2 PN759對(duì)膠料硫化性能的影響

在100℃下采用大轉(zhuǎn)子硫化儀測(cè)定膠料的門尼黏度，在151℃時(shí)測(cè)定膠料的硫化特性［3］，結(jié)果如表2所示。

表2 PN759和間苯二酚對(duì)膠料硫化特性的影響

由表2可以看出，采用PN759膠料的門尼黏度較采用間苯二酚的稍低，膠料的加工性能基本相似;使用間苯二酚和PN759使膠料焦燒時(shí)間均有顯著增加，采用PN759后膠料的硫化速率也有所降低，但是膠料的硫化返原得到了較好的改善。從表2還可以看出，使用PN759后膠料達(dá)到正硫化的時(shí)間加長(zhǎng)了，硫化速度變慢了。

2.3 PN759對(duì)硫化膠性能的影響

分別測(cè)試了硫化20 min、30 min、50 min后硫化膠料的硬度、拉伸強(qiáng)度、拉斷伸長(zhǎng)率。具體結(jié)果見(jiàn)圖2所示。

圖2 硫化膠性能影響

從圖2可以看出，添加間苯二酚和PN759使膠料硬度有明顯提高，特別是PN759對(duì)膠料的硬度影響更大，并且二者隨硫化時(shí)間的增加，硬度也提高，增加的幅度PN759也較間苯二酚大。使用PN759后膠料的拉伸強(qiáng)度有所降低，隨著硫化時(shí)間的增加，降低的速度減慢，間苯二酚硫化時(shí)間較短時(shí)，拉伸強(qiáng)度較大，但隨硫化時(shí)間的增加前者下降的速度加快;使用增粘劑后膠料的拉斷伸長(zhǎng)率下降了，可見(jiàn)加入增粘劑后膠料中產(chǎn)生的交聯(lián)鍵增多，從而使拉斷伸長(zhǎng)率降低。但含PN759膠料較間苯二酚膠料的拉斷伸長(zhǎng)率大，這主要是使用PN759后膠料形成的交聯(lián)鍵較間苯二酚的少，因而拉斷伸長(zhǎng)率大。

2.4 對(duì)粘合性能的影響

將膠料置于151℃下硫化30 min測(cè)定其H抽出力，粘合指數(shù)及覆膠等級(jí)，如表3所示。

表3 膠料的粘合力

從表3可以看出，使用增粘劑后膠料與鋼絲簾線的粘合指數(shù)和覆膠率都有提高，這說(shuō)明膠料與鋼絲簾線的粘合力有了較大的提高，并且采用PN759的膠料較間苯二酚的粘接強(qiáng)度高。為了進(jìn)一步考察PN759對(duì)粘接強(qiáng)度的影響，對(duì)上述試樣在100℃條件下進(jìn)行了老化試驗(yàn)，具體結(jié)果如圖3所示。

圖3 老化對(duì)粘合強(qiáng)度的影響

從圖3可以看出，膠料在硫化30 min后的粘合力隨著老化時(shí)間的增加而下降，使用PN759后膠料的粘合力下降的速度比使用間苯二酚的慢。在相同的老化時(shí)間下，PN759膠料的粘合力較間苯二酚的高。

3 結(jié)論

(1)通過(guò)對(duì)PN759和間苯二酚作熱重分析后發(fā)現(xiàn)，PN759的熱穩(wěn)定性較間苯二酚的高。特別是在120℃左右時(shí)間苯二酚開(kāi)始出現(xiàn)大量熱損失，但PN759基本無(wú)損。

(2)橡膠與鋼絲簾線的粘合中使用等量PN759(1～2份)增粘劑膠料的硫化速率降低，硬度提高，定伸應(yīng)力下降，拉伸強(qiáng)度提高，拉斷伸長(zhǎng)率增大，但粘合力有了很大的提高，并且，在相同老化時(shí)間內(nèi)PN759的粘合力也比間苯二酚的高。

［1］ 林向陽(yáng).預(yù)縮合樹脂RF-90替代間苯二酚的實(shí)驗(yàn)研究［J］.輪胎工業(yè)，2003，2(9)：527-532.

［2］ 任紹文.影響鋼絲簾線與橡膠粘合力測(cè)試的因素分析［J］.輪胎工業(yè)，2003，23(8)：486-488.

［3］ 尚永寧.全鋼載重子午線輪胎鋼絲簾線的使用狀況及發(fā)展趨勢(shì)［J］.輪胎工業(yè)，2006，26(5)：263-265.

［責(zé)任編輯：張啟躍］

Abstract：PN759 is a new environmentally friendly adhesion promoter.In this paper，rubber and tire industry，wire bonding connection，through using the same amount of PN759 adhesion promoter instead of resorcinol，and the performance of rubber and the performance of aging test analysis.The results showed that：PN759 than the resorcinol with higher thermal stability;in the rubber and the adhesion of steel cord used in place of resorcinol equivalent PN759 after the basic properties of rubber is not much change，to improve adhesion ，and in the same aging time，PN759 adhesive will keep rates higher than the resorcinol.Can be seen to some extent can be replaced by resorcinol PN759.

Keywords：alnovol PN759;resorcinol;adhesion-promoter;extract strength

Applied research on adhesive promoter PN759 in the rubber and steel cord adhesion

LI Zhuang， LI Qiang， CHU Fu-qiang

(Luo Yang Ship Material Research insistitute，Luoyang 471039，China)

TQ 330.38+7

B

1671-8232(2010)11-0011-04

2010-03-26