提高钢丝编织胶管粘合性能的胶料制备

2010-08-28齐景霞高红

天津化工 2010年3期

关键词：胶管胶料

齐景霞，高红

（天津渤海职业技术学院，天津 300402）

·科研与生产·

提高钢丝编织胶管粘合性能的胶料制备

齐景霞，高红

（天津渤海职业技术学院，天津 300402）

本文通过对钢丝编织液压胶管中胶层胶料及粘合体系的配方试验与研究，找到了最佳配方及工艺制备过程，提高了中胶层与钢丝层粘着性。制备出了综合性能好，高粘合性适于在高压、低温、脉冲性能等苛刻环境下使用的胶料。关键词：胶管；粘合性；胶料

对于使用钢丝做增强材料的胶管，钢丝与橡胶的粘合质量直接影响胶管耐压、耐低温、耐脉冲性能。提高橡胶与钢丝的粘合性能，除考虑镀层中的Gn/Zn比例、镀层厚度及表面ZnO量之外，更重要的是橡胶的类型、配合剂种类、各种配合剂用量以及硫化条件等确定。本文主要通过对中胶层胶料及粘合体系的配方试验与研究，找到最佳配方及胶料工艺制备过程，以增加中胶层与钢丝层粘着性，提高钢丝编织胶管综合使用性能和寿命。

1 中胶层的配方设计

钢丝编织液压胶管的中胶层，必须具备良好的流动性和粘合性能，使层间能紧密结合并填充空隙，同时还具有综合好的物理机械性能、较高的定伸强度，并且硫化速度必须与各层匹配。

1.1 胶种的选择

通常极性橡胶的粘合性能好，极性越大，粘合指数越高，所以在胶种上可选择极性好的丁腈胶（NBR）。丁腈胶具有良好的耐非极性溶剂性能且耐热性比氯丁橡胶好，同时气密性、耐腐蚀也好，耐油性好，故选择用NBR。但NBR中丙稀腈含量的不同直接影响整个胶种的性能，丙稀腈含量愈高，耐寒性和弹性差，但耐热性好，耐油、耐溶性好且强力高；丙稀腈含量愈低，耐热、耐油和耐溶剂差，强力低，但耐寒性和弹性好。

通过分析比较，为满足中胶的综合性能的要求，选用中等丙稀腈含量的丁腈胶。但是，同等丙稀腈含量不同产地的丁腈胶其物理机械性能也有差异（见表1）。

为满足生产加工性能的需要，本试验采用的橡胶是工艺加工性能好的日本合成橡胶JSRN240s。基本配方：JSRN240s100、RS3、古马隆15、硬脂酸1.5、促进剂CZ1.6、氧化锌、变量、老防剂甲1、通用炭黑65、白炭黑15、陶土29、二辛酯9、粘合剂A 2.5、硫磺变量。

表1 不同产地的丁腈胶物理机械性能对比

1.2 硫化体系

丁腈橡胶的硫化体系当采用硫磺，无硫体系（TMTD），过氧化物等不同的硫化体系时所获得的粘合性能不同，为：硫磺是56kg·cm-2、TMTD未结合、DCP是27 kg/cm-2。

看出丁腈橡胶采用硫磺做硫化剂粘合性能最好，但与不同的促进剂并用时具有不同的粘合性能。试验证明硫磺与促进剂CZ并用粘合性能最好，当采用后效性促进剂CZ时具有焦化时间长，硫化曲线平坦及工艺操作稳定等特点。硫磺与之并用一方面可提高胶料的强伸性和压缩永久变形小，另一方面可达到同步硫化目的。通过试验证明，硫磺用量的不同对胶料的粘着性也有着影响（见表2），当硫磺配合量多一些时，有利于提高胶体的粘合性能及其它性能。但超过3份时，胶料在加工过程中易发生焦烧现象，考虑制品的加工安全性，用量3份为好。

表2 硫磺用量对胶料性能的影响

在硫化体系中氧化锌既能加快硫化速度提高硫化度，用量不同对粘着性等也有影响。当氧化锌用量增加到10份时，粘合性能及其它性能最好（见表3）。

表3 氧化锌用量不同对粘着性的影响

1.3 补强填充体系

通用炭黑结构较高，粒径较粗，属半补强型炭黑，在胶料中易分散，硫化胶的扯断强度和定伸强度较高，变形小，生热低，弹性好，耐曲挠。所以在不影响胶料的强伸性能下采用65份炭黑，以减少体积溶涨。

白炭黑具有粒子细，多孔性和表面积大的特点，补强效果仅次于补强型炭黑。在本配方中，白炭黑是直接粘合剂A与RS相互反应的载体，同时其表面羟基吸附促进剂起到迟延硫化的作用，使胶料的定型点后移，有利于粘合性的提高，同时对极性橡胶的补强效果大，所以采用白炭黑15份。采用硬质陶土，粒子较小，补强效果较好，且硬度较大增加粘性效果好。

1.4 加工助剂

适当增加软化剂的用量，不但能改善胶料的工艺性能，同时可增加胶料的流动性能，有利于胶料渗透到钢丝编织层缝隙之中，有效地提高粘合强度。采用耐寒性优良的二辛酯9份，效果好。丁腈胶是极性橡胶，加工性差，加入古马隆可提高加工性能，并且古马隆是溶剂型软化剂，不易被溶剂抽出，能增加胶料的粘着性，但其耐寒性较差，所以本试验采取并用二辛酯来提高其耐寒性，效果好。

1.5 防护体系

选用防老剂甲，它适用于耐油配方，并且对热、氧、曲挠老化均有良好的防护作用且较难抽出，用量为1份。

1.6 粘合剂

（1）粘合剂RS是间苯二酚和硬脂酸2：1的共熔物，为次甲基接受体；粘合剂A是六羟甲基三聚氰胺六甲醚，为次甲基（甲醛）给予体，它们一起混入胶料中，勿需对骨架材料进行浸胶处理，通过硫化就能获得良好的粘合效果。（2）钴盐粘合剂采用硼酰化钴：RC—B16 其钴含量为15%。

采用不同的粘合体系对粘合性能的影响不同，见表4。

表4 不同粘合体系综合性能

2 加工工艺

胶料混炼设备采用的是直径160×320mm实验室开炼机，由于丁腈胶混炼比较困难，不易包辊，粉料分散困难，胶料生热大，因此需要低温混炼，辊温为35～45℃之间效果最佳。

操作程序为：（1）用小辊距0.5～1mm，冷辊先将胶块压软，使之包辊，薄通10次；（2）把辊距适当放大到1.5mm，加RS和古马隆混炼；（3）加硬脂酸、氧化锌、防老剂、促进剂CZ混炼；（4）缓慢加入1/3～1/4补强填充剂，辊距在1.5～2mm之间混炼；（5）将剩下的补强填充剂和增塑剂同时加入，左右交替割胶翻炼数次；（6）加酯类软化剂和粘合剂混炼；（7）最后加硫磺，继续割胶翻炼，待均匀后在后辊部薄通四次，下片。

整个混炼时间控制在20min左右。