橡胶胶料的自黏性

魏兰兰

（天津渤海职业技术学院海洋化工系，天津 300400）

橡胶胶料的自黏性

魏兰兰

（天津渤海职业技术学院海洋化工系，天津 300400）

介绍各种常用橡胶的自黏性，讨论橡胶在温度、湿度、氧化、炼胶过程、擦溶剂下的自黏力变化，并讨论里配方中各种配合剂对橡胶自黏力的影响

自黏力；橡胶；胶料强度

胶料的自黏性对成型加工和制品的产品质量有着重要关系，例如贴胶、胶管接头、硫化制品的结合面处不易裂开等。

影响胶料自黏性因素很多：

A.橡胶的特性；如天然胶的自黏性最好，使用天然胶时不存在自黏性这个问题，合成胶的自黏性不如天然胶。

B.加工过程的温度、湿度胶料表面性质（老化、喷霜等）。

C.各种配合剂的影响。

D.贴合时的压力，时间和温度。

1 基本理论

依伏尤斯基的学说当无定型的橡胶相互接触时，由于橡胶是线型分子，不存在互溶问题，在界面处发生互相的渗透作用或分之的自行扩张作用。分子扩散的结果，使两快生胶成为一个整体，是为“分子扩散学”。

扩散学说是高聚物自黏与互黏的基本概念，具体问题应由具体实验去解决。在工艺上，自黏力的大小还与生胶胶料的表面状况和生胶胶料的强力有很大关系，就是说有“扩散”和“生胶料强力“的二重关系。在生胶强力很弱的情况下，可将相对分子质量大的与小的参合，前者提高强力，后者有利于扩散。高聚物的互黏和自黏是由于长链分子或其个别链段的扩散，使被黏物之间形成强有力的结合。

胶黏与自黏的主要区别是，自黏是由于相同大分子的扩散，而胶黏是由于两种不同大分子的扩散，因此，自黏可以看作是胶黏的特殊情况，即同类的大分子的扩散。扩散理论的特点是，它建立在高聚物的最本质的特性上，这些特性包括高聚物的链状结构、分子的微布朗运动。

橡胶的扩散与构象有关。橡胶的分子结构不同，构象也不同，分子链内部的空隙和分子间的孔洞也就不同，扩散的可能性就不一样，而扩散作用对橡胶的自黏性起着主要作用。例如，天然橡胶的自黏力为乙丙橡胶的几倍。这是因为在天然橡胶中，几个邻近链段瞬时位置排列使链内空穴互相一致，有利于组成临界尺寸大小的孔洞，使链段的扩散得以顺利进行。乙丙橡胶为饱和的碳链橡胶，整个链是由σ键组成的，碳原子的相对位置因内旋转而变动，在分子链中，（—CH2—）单元没有链内间隙，但由于共聚单体丙烯有（CH3—）基，使乙丙橡胶具有“中等”容积的空穴，仅能收容一个氢原子。这样，其它链段扩散的通道受到了限制，扩散较为困难。因此，乙丙橡胶的黏合性能比天然橡胶要差得多。

2 相对自黏力

相对自黏力原指自黏力与生胶胶料（未硫化胶）的强力的比值，即自黏力/生胶料力。如果扩散作用完满的，这个比值应等于1。实验结果如表1。

表1 橡胶的相对自黏力与达到胶料强力的时间

表明丁基胶的自扩散很快，但丁基胶的自黏力小，接头容易脱出，是因胶料本身的强力低；如果提高丁基胶的自黏力，应从提高胶料的强力着手。天然胶的扩散，但生胶本身的强力高（结晶性橡胶），自黏力还是很大，如果改进胶料的扩散作用，自黏力还会提高。丁腈胶，丁苯胶也是这样。

3 相互过程对自黏力的影响

温度和湿度的影响：根据实验结果，是自黏力随着露空停放（不用垫布）时间和温度的上升而下降。它是由于压胶料强力下降的缘故。湿度的影响相似，湿度高的自黏力下降，这可能由于表面水气薄膜阻碍表面扩散的缘故。

氧化影响：橡胶在氮气中自黏力没有什么变化，在空气中则下降，因为表面生成氧化薄膜，妨碍橡胶扩散。

在日光直晒下自黏力几乎下降到零，因在日光下由于紫外线的作用，氧化特别严重。即使用聚乙烯薄膜包覆，也无成效。

炼胶：天然胶在塑炼时自黏力下降而丁苯胶无任何变化。天然胶在炼胶时分子量变小，自扩散速度增加，生胶胶料强力下降。对比之下，强力的下降比较多，故自黏力下降。丁苯胶对与机械塑料的影响不大，故自黏力没有下降。

擦溶剂的效果：在胶料表面擦溶剂，自黏力增加是熟知的事实，因为这样可除去胶料表面的氧化膜和喷霜，生成新的表面，溶剂的一部分渗入橡胶使表面黏度下降有利于扩散作用，溶剂挥发后，自黏力上升，比原来的高。擦溶剂后自黏力达最高值，停放过久有略下降，这可能是由于内部配合剂喷霜引起。但溶剂不易过多，因多余溶剂硫化后会产生气泡或引起脱层。

4 橡胶配合剂对自黏力的影响

填充料：炭黑，尤其是活性炭黑，能提高胶料的自黏力。一方面炭黑减少了橡胶的接触面积，但能增加橡胶的强力。炼胶的时候，分子链的一端与炭黑分子生成“结合橡胶”，另一端增加了扩散作用，这样结果是增加自黏力。这个自黏力与炭黑的活性有关，亦即与炭黑粒子大小有关。例如天然胶配有40份炭黑后自黏力，见表2。

表2 不同产地的丁腈胶物理机械性能对比

白色填料也是依它的补强性质而变化，例如天然胶配有40份白色填料后自黏力为：空白0.25MPa、白炭黑 0.93MPa、氧化镁 0.53MPa、氧化锌0.37MPa、陶土 0.31MPa。

天然胶配合高耐磨炉黑，炭黑用量增加，自黏力迅速增加，直至80份为最大，顺丁胶也是如此自黏力也随炭黑用量增加而渐增加，到60份时自黏力达到最大。炭黑用量超过一定限度时，橡胶分子的接触面积太少，自黏力下降。天然胶的自黏力比顺丁胶高是因为天然胶的生胶强力，炼胶效应与结合橡胶数量都比顺丁胶高。

增塑剂：增塑剂虽然降低胶料的黏度，有利于橡胶分子的扩散，但也由于它的稀释作用和胶料强力下降，结果自黏力下降。

焦烧的影响：三个配方的胶料在120℃下混炼，在未达到焦烧之前，自黏力无变化；达到焦烧之后自黏力下降很快，因分子链交联阻碍扩散作用。

胶料表面性质：配合剂的喷霜以及表面的氧化生成薄膜，降低自黏力。曾实验过丁苯胶的16个配方，有各自硫化系统和防老剂。停放一天后，自黏力略有增加。除四个胶料外，经过36天的老化，自黏力下降颇多。这四个胶料一个含有0.8份N，N二苯基对苯二胺氮，在136天之后还保持一样的自黏力。其它三个胶料都用1份防老剂D，在36天中损失自黏力25%。在硫化胶的表面，促进剂TMTD最易喷霜，其次是石蜡和硫磺。

在天然胶中，高耐磨炉黑和白炭黑易吸收湿气，这种胶料放在30%～60%相对的空气中，停放一星期则自黏力下降，但在干燥空气中则不会下降。可是自黏力的下降是因胶料表面为一层水膜所覆盖。

增黏剂：橡胶的自黏性或互黏性主要由橡胶的种类决定，合成橡胶如氯丁胶、丁苯胶、顺丁胶等与天然胶并用常可改善其加工性能。

用于天然胶的增黏性有氢化松香及衍生物，古马隆树脂，焦油和松焦油。

用于丁苯胶的增黏性有（叔丁基笨酚与乙炔生成树脂）。虽能增加丁苯胶的自黏力，但更多的是增加黏着力。

除上述各种实验直接证明了扩散理论的正确性，还说明了扩散对自黏性的重要作用。在大量的实践生产中，提高胶料的温度，自黏力下降。相对分子质量及分子形态对自黏力也有影响。根据扩散理论很容易解释橡胶自黏性这一工艺中的实际问题。

10.3969/j.issn.1008-1267.2010.03.022

TQ330.1

E

1008-1267（2010）03-061-02

2009-12-28