高模量芳纶帘线在浸浆过程中性能之改变

江畹兰 编译

（华南理工大学材料学院, 广东 广州 510641）

高模量芳纶帘线在浸浆过程中性能之改变

江畹兰 编译

（华南理工大学材料学院, 广东 广州 510641）

研究了芳纶帘线Русар-75、Русар-175及Русар-200在含炭黑分散体的间苯二酚甲醛胶乳中浸渍时，强度性能发生的变化。文中首次阐述了胶粘剂的附着量对帘线的影响。

芳纶帘线；合成纤维；胶粘剂；工艺；分散体；炭黑

受力骨架材料——帘布的特性会影响橡胶制品的质量。

俄罗斯鄂木斯克城的一家企业Прогресс以高模量芳纶线Русар®这一新型合成帘线作为骨架材料，生产了输送系统的胶管接头。人们对Русар®提出了高力学性能要求，及高循环往复特性要求。

考虑到在制品结构中，帘布要承受高温和高负荷作用，故先用间苯二酚甲醛胶乳浸渍芳纶帘线，然后，再对由芳纶帘线构成的捻线进行全面试验。

可用以下指标来评估浸浆后帘线性能的变化情况，即拉伸强度、定伸应力和拉断伸长率、帘线上的附胶量，帘线与橡胶的粘合强度、帘线厚度、帘线往复强度及水分含量。

文献中列出了帘线Русар-75、Русар-75K的力学特性变化情况，及其浸浆后帘线与橡胶的粘合强度的变化情况。有关高模量芳纶帘线的循环往复强度及浸浆对它的影响的论述，尚未见诸于文献。

该文作者研究了芳纶帘线Русар-75、Русар-175、Русар-200强度性能及其变形性能的变化情况。采用прогресс工厂的工艺，用材料ДБА-1、СКД-1（含间苯二酚甲醛树脂及炭黑分散体的胶乳）浸渍芳纶帘线。

拉伸强度、定伸应力及拉断伸长率按ГОСТ-23785.1（原苏联国家标准）规定测试。试样被夹持的长度为250 mm。根据帘线破坏前循环往复的次数，来测定芳纶帘线的形变特性（往复强度）。帘线负荷的方式为从0～F的垂直负荷。Русар-75的F值为0.15 kN；Русар-175和Русар-200的F值为0.38 kN。帘线被夹持的长度达600 mm。位移频率0.32 Hz。往复强度试验在прогресс工厂自行研制的装置上进行。

按ГОСТ-23785.7测定了浸浆帘线与含有改性体系的日常生产橡胶及其与试验对比橡胶的粘合强度。帘线上的附胶量则用质量法测定。

表1为未浸浆Русар-75芳纶帘线与浸浆后该帘线的力学性能。

由表1可见，浸浆后帘线的强度下降，伸长率增大。可以认为，力学性能发生变化是由于帘线Русар在浸渍胶乳、张力及高温（加工织物或者帘线时）作用下结构老化所致。所有超高强度和超高分子量的帘线在使用过程中都有这一特性。

表1 未浸浆与浸浆后的芳纶帘线Русар-75的力学特性

尽管结构发生了变化，但未浸浆芳纶帘线Русар的高力学性能，仍能使浸浆后的帘线保持正常的性能指标。

研究中曾对混合型芳纶帘线Русар-75K（芳纶+聚酰胺）的耐水性及浸渍胶乳的基本组份进行了分析。实验在干燥至水份含量为2%时进行。该水份含量为浸浆前帘布水份含量的标准值。此处要强调的是，水份作用于帘线时，会使后者的拉伸强度降低约6%，伸长率降低5%。但帘线Русар-75在浸浆并干燥后其拉伸强度得以恢复，并且比原始值要高出2%～3%，显然是其他浸浆组份造成了帘线结构老化。

芳纶帘线循环往复强度指标、沉积在帘线上的胶粘剂的量及它与橡胶的粘合强度均示于表2及表3。

表2 芳纶帘线循环往复强度与浸浆过程的相关性

在浸浆过程中，帘线结构产生老化的同时，循环往复强度急剧增大。这些现象都证明了在高温及高负荷胶乳作用下，帘线Русар®的分子结构和超分子结构进行了重组。在测试帘线循环往复强度时，帘线断裂的特征是帘线的被夹持处产生磨损。可以推断，帘线Русар-75、Русар-175及Русар-200在高温及负荷条件下其性状与玻璃帘线相似，后者在使用过程中乃是玻璃纤维被磨损。为了防止磨损，可在玻璃帘线上涂布聚合物涂层，其涂胶量一般达12%～25%。曾研究了Русар-75、Русар-175及Русар-200帘线上的附胶量，对它们的循环往复强度及与橡胶的粘合强度的影响。结果发现，随帘线上附胶量的增加，芳纶帘线Русар®的循环往复强度及它与对比橡胶的粘合强度增大；而芳纶帘线与日常生产用橡胶的粘合强度却略有下降（见表3）。

表3 芳纶帘线粘合强度与附胶量的相关性

由以上结果可以看出，甚至当帘线上的附胶量不多时，被用于帘线Русар-75、Русар-175及Русар-200浸浆的改性体系的官能团，会直接与Русар®纤维上的官能团相互作用。

因此，在芳纶帘线浸浆的同时，帘线中产生了结构性老化，循环往复强度急剧增大。帘线上的附胶量越多，帘线的循环往复强度越高。

随帘线上附胶量的增加，帘线与日常生产用橡胶的粘合强度下降，而与对比橡胶的粘合强度却增大。这是因为随帘线上胶粘剂膜的厚度增加，帘线上的化学活性聚合物与橡胶中改性剂的作用有所减弱。

在芳纶帘线浸浆过程中，其力学性能（拉伸强度及拉断伸长率）发生变化的特点与传统用于制造橡胶制品及轮胎的受力骨架材料——尼龙帘线及聚酯帘线有所不同，在使用芳纶帘线生产胶布制品时必须考虑到这些差异的存在。

[1] Андреикова Л Н. изменение свойств высокомодуль ного арамидного корда в процесе пропитывания[J]. производство шин, рти и полимерных изделий, 2012(1):28-30.

[责任编辑：张启跃]

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1671-8232(2015)04-0048-02

2013-06-20