功能树脂在带束层骨架材料粘合胶中的应用

赵之朋，徐霄平，俞正洲，郭 虎，刘玉帅

（1.山东阳谷华泰化工股份有限公司，山东 阳谷 252300；2.国家橡胶助剂工程技术研究中心，山东 阳谷 252300）

在轮胎、输送带和胶管等橡胶制品的加工过程中，需要添加一种或多种具有反应活性的化学物质，使橡胶与纤维织物或带束层骨架材料在硫化温度下可以发生化学键合，这类化学物质就是键合剂，或称粘合剂。由于粘合剂是在混炼时随其他助剂直接加入胶料中，因此又称为添加型直接粘合剂[1-2]。

在橡胶工业中最常用的直接粘合剂主要有钴盐、间-甲-白、间-甲-白-钴和三嗪等粘合体系。粘合体系对橡胶制品性能的影响至关重要，包括胶料的物理性能以及橡胶与带束层骨架材料的粘合性能[3-5]。橡胶与带束层骨架材料之间的传统粘合体系为间苯二酚-甲醛给予体树脂，但因游离的间苯二酚在加工过程中易升华，对人体造成伤害，因此近年来出现了一些可替代间苯二酚的新型树脂，它们在加工过程中不会产生有毒气体[6-11]。

本工作研究低聚多烯酸聚酯功能树脂（简称功能树脂）替代间苯二酚在带束层骨架材料粘合胶中的应用。

1 实验

1.1 主要原材料

天然橡胶（NR），印度尼西亚产品；功能树脂[牌号LSR-395，外观呈黄色粉末状，软化点≥50 ℃，加热减量（65 ℃×2 h）≤1%]、间苯二酚母胶粒R-80（80%间苯二酚，20%特种橡胶与分散剂）、亚甲基给予体HMMM-55、不溶性硫黄HD OT20-80和促进剂DZ-80，山东阳谷华泰化工股份有限公司产品；新癸酸钴，山东阳谷福泰化工有限公司产品；镀黄铜钢丝帘线，规格为3×0.20＋6×0.35HT，贝卡尔特钢帘线有限公司产品。

1.2 试验配方

试验配方见表1。

表1 试验配方 份

1.3 主要设备和仪器

XK-160型开炼机，大连诚信橡塑机械有限公司产品；XSM-1/10～120型密炼机，上海科创橡塑机械设备有限公司产品；HS-100T-RTMO型平板硫化机，佳鑫电子设备科技（深圳）有限公司产品；MV2000型门尼粘度仪和MDR2000型无转子硫化仪，美国阿尔法科技有限公司产品；3365型万能电子拉力试验机，美国英斯特朗公司产品；GT-7017-M型老化试验箱，中国台湾高铁检测仪器有限公司产品。

1.4 混炼工艺

胶料采用3段混炼工艺。一段和二段混炼均在密炼机中进行，转子转速为40 r·min-1。一段混炼工艺为：NR→炭黑N330、小料、新癸酸钴、功能树脂，混炼275 s→排胶[（150±3） ℃]；二段混炼工艺为：一段混炼胶混炼180 s→排胶[（125±3） ℃]；三段混炼在开炼机上进行，加入间苯二酚、亚甲基给予体HMMM-55、不溶性硫黄HD OT20-80、促进剂DZ-80等，胶料停放待测。

1.5 性能测试

各项性能均按照相应的国家或企业标准进行测试。

2 结果与讨论

2.1 硫化特性

功能树脂对胶料硫化特性的影响见表2。

表2 功能树脂对胶料硫化特性的影响

从表2可以看出：与正常生产配方胶料相比，加入功能树脂胶料的门尼焦烧时间缩短，交联密度（Fmax－FL）减小，硫化速度（t90－t10）减慢，抗硫化返原性能提高；当间苯二酚用量分别为1.5，1和0.5份时，随着功能树脂用量的增大，胶料的硫化速度略有减慢，整体与正常生产配方胶料相近或因间苯二酚用量减小而略慢。

2.2 物理性能

功能树脂对硫化胶物理性能的影响见表3。

从表3可以看出：当间苯二酚用量分别为1.5，1和0.5份时，与正常生产配方胶料相比，加入功能树脂胶料的硬度变化不大，拉断永久变形增大；与加入1.5份功能树脂的胶料相比，加入1份功能树脂胶料的拉伸强度和拉断伸长率较大，且均大于正常生产配方胶料；V6配方胶料的定伸应力与正常生产配方胶料相当，拉伸强度和拉断伸长率最大；老化后，V4配方胶料的拉伸强度和拉断伸长率最大。

表3 功能树脂对硫化胶物理性能的影响

2.3 粘合性能

功能树脂对硫化胶粘合性能的影响见表4。

从表4可以看出：当间苯二酚用量分别为1.5，1和0.5份时，老化前加入1份功能树脂胶料的钢丝抽出力大于加入1.5份功能树脂胶料；老化后加入1份功能树脂胶料的钢丝抽出力小于加入1.5份功能树脂胶料；但通过湿热老化7 d后的数据来看，随着湿热老化时间的延长，加入1.5份功能树脂胶料的钢丝抽出力下降速度比加入1份功能树脂胶料略快。

表4 功能树脂对硫化胶粘合性能的影响

3 结论

综合3组不同用量间苯二酚的功能树脂增量试验数据得出，功能树脂的使用对胶料的硫化速度影响不大，在间苯二酚用量减小的情况下，合理使用功能树脂能够提高胶料的拉伸性能和撕裂强度，胶料的钢丝抽出力和覆胶率也能保持正常配方胶料水平，可有效减小间苯二酚的用量。当间苯二酚用量为0.5份、功能树脂用量为1份时，功能树脂可最大发挥间苯二酚的使用效果，保证胶料具有较优的综合性能。