丁苯胶乳性能及应用 优选内容

丁苯胶乳性能及应用北京橡胶工业研究设计院二零一一年二月前言丁苯胶乳已在各工业部门广泛应用，而用在轮胎浸渍帘线上还没有合适的产品。随着我国合成橡胶的发展，化工部在1980年给我院下达合成胶乳新品种研究的项目。由兰化院研究一种适合用于轮胎帘线浸渍剂的丁苯胶乳（仿JSR2108）品种，我院采用该新品种丁苯胶乳进行了尼龙、人造丝帘线浸渍剂的配方研究。目前各厂一直采用天然胶乳与丁吡胶乳并用配方。但由于天然胶乳的变异性。造成RFL浸渍剂稳定性不好。因而使浸渍的帘布布面浸胶表面不均匀。甚至有胶皮出现。影响浸胶帘布质量，致使用增加清洗干燥滚的次数。我们对新品种丁苯胶乳着重是改进浸渍剂稳定性及扩大合成胶乳的应用，同时考虑到加工工艺质量以及浸渍剂成本，确定研究三并胶乳配方。RFL浸渍剂与纤维、橡胶作用的机理RF树脂是具有高度表面活性物质，它被吸附在胶乳表面上，同时也被织物表面吸附。RF的酚基与人造丝纤维六圆环的羟基与酚基之间以及与尼龙的羟基或仲胺基之间产生一次结合和氢键。因而起到粘合作用，同时间苯二酚甲酚甲酚形成网状立体结构，对粘合层起补强作用。另外胶乳中的橡胶成份一方面和RF起反应。另一方面还与被粘胶料起共硫化作用而加强粘合效果。一、人造丝浸渍剂配方研究1.F/R克分子比与粘结力稳定性关系：人造丝帘线浸渍剂。根据国外资料介绍认为F/R克分子比在2.02.5/1的浸渍剂粘合性能较好，故选择1.53.0/1克分子进行试验其结果如下：由图1可以看出F/R克分子比在本试验的范围内以3.0/1粘合力比较好，老化后抽出反而偏高，而RFL浸渍剂粘度随着F/R克分子比增大而增加。但RFL浸渍剂粘度放置四天后变化不大。故我们选择F/R克分子比3.0/1。2.RF树脂浓度对粘合力及稳定性关系RF树脂浓度分别采用6.4%、4.4%、3.0%、2.53%，选择适宜的缩合度观测其对粘合剂稳定性影响所得结果。RF%浓度在低浓度（2.533.0%）长时间缩合时粘合力稍高，采取6.4%浓度对RFL浸渍剂粘度稍增大，粘合力稍低。而RF树脂多几份或丁吡胶乳多5份对粘合力提高不明显。82-132、82-133是同批试验，82-132是兰化丁苯胶乳，82-133是日本丁苯胶乳（大样）配制RFL浸渍剂，粘合力兰化丁苯胶乳配方稍高，但总的来看，粘合力都偏低。我们采用RF%浓度为6.4%。仅供借鉴#表一 不同浓度树脂含量以及F/R克分子对比试验编号RF%RF/LVF/SBR/NRRFL%F/RH抽出（kg/根）粘度（厘泊）老化前老化后一天82-1266.417/10040/50/1015.03.011.310.61.79-1234.417/10045/20.6/34.415.52.810.99.92.10-1303.015/10040/50/1015.53.012.011.51.75-1292.5312.5/10040/0/6015.52.8612.712.51.83-1362.5312.5/10040/50/1015.23.012.912.71.71-1383.012.5/10040/50/1015.53.011.812.91.79-1326.417/10040/50/1015.03.010.310.71.74-1336.417/10040/50/1015.03.09.19.51.84（JSR2108）注：硫化条件10048小时3. RF树脂份数对粘合力及稳定性影响从图2数据看出随着RF树脂量增加，人造丝帘线与橡胶之间粘合力也增加，在15份RF粘合力较好1520份粘合力平稳20份以上粘合力略有下降趋势。而RF树脂配制RFL浸渍剂随着份数增加粘度变化不大。故我们既考虑工艺加工条件又考虑粘合力选择，15份树脂为好。4.不同胶乳比例对粘合力影响以下试验数据是采取丁吡胶乳与丁苯胶乳不同比例对粘合力及稳定性影响（天然胶乳为10份）。从图3结果可得出随着丁吡胶乳用量增加粘合力增加而粘度变化不大，但考虑到技术经济效果，既要解决粘合力、稳定性，又要考虑减少成本，故我们选择VP/SBR：50/4040/50范围，天然胶乳选择10份为最宜的配方。5. RFL浸渍剂浓度对粘合力的影响：有图4看出应用小浸胶机浸胶，经过两次干燥、随着RFL浓度提高而粘合力也随着增加。粘度增加附胶量也增加。15%RFL浓度附胶量只能稍高于3%这个范围，而到大浸胶机速度快、带胶量大、渗透好。干燥均匀可能会偏高，故我们考虑到粘合力、粘度变化、附胶量以及价格的关系，选RFL%15.5时为好。6.采用正交设计方法找出主次影响因素选择配方，由于影响粘合力试验因素比较多，如：浸渍剂配方、浸胶工艺、胶料配方、室内相对湿度、以及手工操作等因素，所以试验本身误差就较大，在通过实验数据计算出来的各个量也带有误差，它们都将给准确的分析带来困难，为了克服这些困难，在误差的干扰下仍能做出必要的结论，采用了正交设计进行统计分析。我们采取四个因素二水平对粘合力和粘度的影响进行了试验，试验结果如表三所示。表三： A：NaOH/100克RF溶液：A1=0.11 A2=0.16 B：丁苯吡胶乳成份：B1=40 B2=50 C：RF树脂缩合时间（25）：C1=6小时 C2=8小时 D：干燥温度（）：D1=150 D2=190我们选择的二个水平都接近较好的水平，故从表三数据看出两个水平平均值之差比较小，但也有差异，从计算结果可知，因子D的两个水平平均值之差比较大，说明干燥温度对粘合力影响大，因子B次之，因子A、C对粘合力影响更是次之。因子D以2水平干燥温度在190为好，A水平对RF树脂缩合程度（浸渍剂粘度）影响稍大，当其2水平氢氧化钠为0.16是浸渍剂粘度增大。7配方对比试验（同批试验结果）综合以上较好的条件进行了对比试验，由表四试验数据看出，一个浸胶配方既要考虑粘合力、稳定性，又要考虑成本，我们认为82-137配方在三方面都较好，故我们确定此配方进行大样试验。表三、 四个因素对粘合力、粘度影响编号RF缩合时间（小时）NaOH克100克RF液VP胶乳成份干燥温度()H抽出粘度（厘泊）老化前老化后2天7天160.114015012.713.01.711.74280.114019012.813.41.831.90360.115019012.914.41.701.68480.115015012.113.71.781.82560.164015012.013.21.801.92680.164019012.813.72.262.90760.165019012.913.81.801.89880.165015012.112.62.122.42表四：不同配方条件对比编号F/RRF%RF/LVF/SBR/NRRFL%H抽出（公斤/根）粘度（厘泊）老化前老化后一天82-135*2.862.5312.5/10040/0/6015.512.212.11.76-1363.02.5312.5/10040/50/1015.212.912.71.71-1373.03.015/10040/50/1015.512.814.21.78-1383.03.012.5/10040/50/1015.511.812.91.79-1393.03.012.5/10040/50/1017.012.712.21.89*注：青岛橡胶二厂浸胶配方二、尼龙-6帘线浸渍剂配方研究：试验部分1.不同氮含量对RFL浸渍剂稳定性及粘合性影响：表五、兰化丁苯胶乳RFL含氮量影响氨量/100干胶粘度（厘泊）00.51.01.252.02.5第一天2.345.30稠化稠化4.883.49第二天2.4712.61-12.816.51由表五数据说明，氨含量对单纯兰化丁苯胶乳配制RFL浸渍剂的稳定性影响较大，不加氨稳定性好，加氨到1.0/（100干胶）反而稠化，加氮到2.0/（100干胶）稳定性又转好。故兰化丁苯胶乳配制RFL浸渍剂需要注意氨量。图5结果看出兰化丁苯胶乳与日本丁吡胶乳配制RFL浸渍剂“NR/SBR/VP=10/10/80”。随氨量增加，粘合力有所上升，到1.0/（100干胶）以上粘合力达到平衡，而粘度无影响。图6结果：固定氨量1.25份氨/（100份干胶）变VP与SBR胶乳比例。随SBR（兰化丁苯胶乳）增加RFL浸渍剂粘度也增加，80份SBR粘度增加突出，100份SBR第2天就凝固。2. 甲醛与间苯二酚克分子比的选择：尼龙帘线浸渍用的F/R克分子比，从图7看出，F/R在2.03.0范围内对粘合力比较好，而2.3更为好。3.RFL浸渍剂中RF树脂与干胶之比对粘合力、粘度关系：图8、9复试结果看出采用兰化丁苯胶乳也同样随着RF树脂量增加，尼龙帘线与橡胶之间粘合也增加，但到20份以上时，有下降趋势，故选择RF为1520份/（100份干胶）对粘合力最好，但23份时粘合力下降。RFL粘度也是随着RF树脂量增加而增加，尤其23份粘度上升突出。RFL浸渍剂放置四天粘度变化不大。4.不同品种胶乳比例对粘合力、稳定性影响：图10、11、12、13试验结果看出：（a）VP与NP并用或VP与SBR并用的RFL浸渍剂对尼龙帘线与橡胶H抽出力都较稍差，而三并胶乳VP/SBR/NR：80/5/1580/15/5；70/15/15、70/10/20，在这范围内粘合力皆稍好，尤其80/10/10更好。（b）动态粘合力也是80/10/10为突出好。（c）图12兰化丁苯胶乳（大样）经过冷冻后再化冻配制RFL浸渍剂稳定性及H抽出力都较好。（d）RFL浸渍剂放置四天粘度变化不大。5.RFL浸渍剂放置四天粘度对稳定性、粘合力的关系：图14数据说明随着RFL浓度增加粘合力也增加，粘度也随之增加。但超过20%粘度增加突出。6.RFL浸渍剂成熟天数对粘合力关系：图15、16、17的数据说明有以下几点：（a）兰化丁苯胶乳对尼龙帘线粘合力完全能达到日本JSR2108丁苯胶乳水平。（b）JSR2108丁苯胶乳H抽出试片经过10048小时老化，下降率要大于兰化丁苯胶乳，有时水平接近。（c）兰化丁苯胶乳配制RFL浸渍剂在尼龙帘线熟成三天粘合力不降低，在人造丝帘线熟成四天粘合力下降不明显，而日本JSR2108丁苯胶乳配制RFL在尼龙帘线熟成四天粘合力下降。（d）从图16看出日本JSR2108丁苯胶乳配制的RFL配方胶乳比例仍然是VP/SBR/NR：80/10/10粘合力较好。7.综合配方对比试验：（a）三并胶乳配方中以VP/SBR/NR=80/10/10配比最好。（b）兰化丁苯胶乳与SBR2108丁苯胶乳配制的RFL浸渍剂对尼龙帘线与橡胶粘合力接近，稳定性皆好。（c）三并胶乳配方以3#、7#配方粘合力为好，故我们确定此配方。表六 不同条件对比编号F/RRF%缩合时间（小时）25RF/LVP/SBR/NRRFL%H抽出公斤/根粘度（厘泊）2天4天（81-66）12.36.4717/10080/20/02019.12.322.32（81-70）22.36.4717/10080/15/52018.72.422.46（81-72）32.36.4717/10080/10/102021.42.172.32（81-76）42.36.4717/10080/20/0（JSR2108）2020.32.212.18（79-45）52.06.4617/10080/0/202017.12.301（79-46）62.06.4617/10080/20/02017.02.297（79-47）72.06.4617/10080/10/102018.92.613三、尼龙66帘线浸渍剂配方研究试验部分：1、 不同胶乳比例对粘合力影响：表七 不同胶乳比例及RF缩合温度对粘合关系胶乳比例编号项目VP/SBR/NR80/15/580/10/1070/15/15（1）（2）（1）（2）（1）（2）RF缩合温度24-3220-2824-3220-2824-32H抽出 公斤/根18.216.919.319.318.9粘度（厘泊）1天1.8101.8171.7801.8281.7804天-1.890-1.890- 通过表七试验结果可看出不同胶乳比例对粘合力影响较明显，其中以VP/SBR/NR=80/10/10的配比较佳，存放后粘度变化不显著。2.RF树脂缩合温度对粘合力、粘度影响：表八 固定时间变温度（温度恒定）对粘合力粘合关系缩合条件项目RF缩合温度156小时156小时156小时H抽出公斤/根老化前18.819.218.6老化后14.012.213.1RFL粘度（厘泊）1天1.741.772.074天1.751.822.136天1.741.822.18备注：RF%6.4表九 固定时间逐步升温对粘合力、粘度影响项目试验数据RF缩合温度（）202822302432H抽出（公斤/根）18.918.7 18.418.4 19.7粘度（厘泊）1天1.7231.8501.8904天1.8381.8181.865备注：RF%5.88由表八、九结果看出：（1）RF%浓度6.4缩合条件256小时粘合力较好，浸渍剂粘度变化不大，而356小时下粘合力稍有下降同时粘度也稍有上升。（2）采用逐步升温模拟生产条件进行RF树脂浓缩合，温度低于2432时粘合力稍偏低但也是在误差范围内，粘度变化随温度升高稍加大。3.不同温度热牵伸对粘合力关系：表十 在不同温度下热牵伸对粘合力影响项目试验数据（1） （2）（1） （2） （3）（3）干燥温度（）150160150160150160热牵伸温度（）200230240250H抽出公斤/根老化前17.6 16.518.4 18.8 18.817.9 18.6老化后11.5 12.1备注：0650丁苯吡胶乳与兰化“2108”丁苯胶乳并用浸渍剂表十一 0650VP与5050型并用在不同温度对粘合力关系项目试验数据干燥温度（）150160150160热牵伸温度（）230240250H抽出 公斤/根18.3 18.414.0 15.5备注：5050型丁苯胶乳表十二 0652VP与仿2108SBR并用浸渍剂在不同温度下热牵伸对粘合力影响项目试验数据干燥温度（）150160150160热牵伸温度（）230240250H抽出 公斤/根19.218.0备注：0652VP丁苯吡胶乳从表十、十一、十二试验结果得知热牵伸温度对粘合力影响比较明显，以230对粘合力为好，而温度低或高对粘合力都稍有影响，特别是在表十一看出采用5050型丁苯胶乳热牵伸温度高于230时对粘合力下降很突出，这是5050型丁苯胶乳最弱点，即热老化非常差。四、国产丁苯胶乳扩大应用试验1.丁苯胶乳在人造丝上应用（1）浸胶人造丝帘布物理性能表十三 人造丝帘布物理性能项目兰化丁苯胶乳方案日本丁苯胶乳方案浸胶前浸胶后浸胶前浸胶后D1D2D1D2D1D2D1D2扯断强力 kg15.916.214.915.216.116.015.315.5H抽出 公斤/根/12.412.5/12.412.74.5公斤伸长率 %2.52.42.11.92.32.21.81.8扯断伸长率 %13.213.012.811.912.913.012.812.5强力不匀率 %2.52.52.72.02.52.82.11.6伸长不匀率 %4.03.44.73.33.43.53.73.6含水率 %11.611.71.140.9411.211.51.481.49直径 mm/0.680.68/0.690.68复捻 捻/米/454445/450441室温 2323232322.522.522.522.5相对湿度 %7070707070707070备注（a） 人造丝帘布浸胶扩大试验机纤维子午胎试制在青岛橡胶二厂。D1=V2，D2=V3。（b） 浸渍剂配方采用82-137配方表十四 试制子午线轮胎浸胶帘布物理性能项目兰化丁苯胶乳方案日本丁苯胶乳方案生产方案烘干前烘干后烘干前烘干后烘干前烘干后D1D2D1D2D1D2D1D2D1D2D1D2H抽出公斤/根子6N2胶12.913.613.212.911.411.611.311.312.19.411.410.9检验配方12.812.813.712.811.211.611.911.913.611.412.611.2含水率 （%）13.50.940.850.381.411.591.340.833.44.071.071.46橡研院试验：检验配方H抽出（kg/根）老化前（1）15.615.4/14.614.4/14.614.1/（2）15.5/14.3/老化后（1）13.713.9/13.814.3/14.212.7/（2）13.8/备注烘干前、烘干后为压延前取样进行物理检验（2）试制轮胎的浸胶人造丝帘线在不同处理时间下对粘合力影响表十五 人造丝帘线不同处理条件对粘合力影响项目兰化丁苯胶乳方案日本丁苯胶乳方案D1D2D1D2处理条件105120分30分30分120分30分30分H抽出（kg/根）老化前13.614.614.413.515.615.4老化后14.313.814.314.513.713.9备注（1）标准试验胶；（2）H抽出模具：3.2mm厚；（3）硫化条件：13835分；（4）老化条件：10048小时从表十五试验结果看出浸胶人造丝帘线在H抽出试验前干燥条件以10530分处理对粘合力稍好而采取105120分H抽出力有下降趋势。（3）压延工艺干燥温度：100左右压延速度：30米/分压延胶片厚度：0.40.6mm压延帘布厚度：1.12mm压延情况：压延帘布平整无脱皮现象，与正常产品相同。（4）9.00-20轮胎机床前后附着力性能机床前附着力性能表十六 不同方案机床前附着力性能方案胶乳附着力 公斤/厘米试验日期2-3P3-4P4-5P侧部4生产用9.28.78.37.682.11.285兰化丁苯胶乳7.08.38.48.182.11.2726日本丁苯胶乳8.210.211.89.582.11.28机床后附着力性能表十七 不同方案机床后附着力性能方案胶乳附着力 公斤/厘米机床时间（小时）试验日期2-3P3-4P4-5P侧部4生产用5.46.76.1-250小时未坏82.11.285兰化丁苯胶乳5.06.36.48.8249小时胎面带束层脱82.11.2726日本丁苯胶乳6.86.67.211.9249小时胎面带束层脱82.11.28备注：5、6方案，在新成型机头成型、成型时发现机器不好用，子口压不实。2.浸胶尼龙6帘布物理性能表十八 尼龙-6帘子布浸布质量（一月份）配方规格项目VP/SBR/NR=80/10/10（兰化丁苯胶乳）80/0/20（正常生产）V1V2V3V1V1扯断强力 kg22.622.822.722.922.881年平均扯断伸长率 %22.421.921.122.222.1强力不匀率 %1.82.12.12.61.6伸长不匀率 %3.03.53.43.63.76.8公斤定负荷伸长 %8.08.08.08.07.9含水率 %0.2/0.13/直径 mm0.650.660.650.660.66初捻 捻/米387/390/复捻 捻/米373/372/H抽出 kg/根17.718.517.918.219.118.3附胶量 %5.164.743.904.504.604.92试验条件温度 19.5202019.519.5相对湿度% %6162626161H抽出 kg/根（院试验）老化前17.018.018.616.918.318.7老化后13.013.214.513.715.014.2备注：尼龙-6帘子布浸胶在上海十一化纤厂进行扩大试验。表十九 尼龙6帘布浸胶后物理性能配方规格项目VP/SBR/NR=80/10/1080/0/20兰化丁苯胶乳方案日本丁苯胶乳方案正常生产方案V1V2V3V1V2V3V1V1V1扯断强力 kg22.322.422.622.022.322.822.822.322.2扯断伸长率 %22.621.822.822.422.523.323.022.022.4强力不匀率 %3.02.12.12.02.71.22.32.22.4伸长不匀率 %4.43.81.93.64.03.14.24.34.26.8公斤定负荷伸长 %7.87.77.98.08.07.98.18.07.9含水率 %0.260.370.280.24直径 mm0.650.650.650.660.650.650.650.65/初捻 捻/米377382386复捻 捻/米376368376H抽出 kg/根19.219.018.117.318.118.217.218.7附胶量 %5.675.114.45.215.565.204.964.46试验条件温度 202020202020202020相对湿度 %6565656262626264（2）试制轮胎结果：浸胶尼龙6帘布H抽出力（公斤/根） 兰化丁苯胶乳方案：16.4 正常生产方案：14.4轮胎附着力（公斤/厘米）表十二 轮胎解剖附着力方案项目兰化丁苯胶乳方案正常生产方案胎身缓冲层12.712.1缓冲层缓冲层9.99.9缓冲层胎面12.911.9胎身胎侧11.611.4备注：该批轮胎试制是在上海正太橡胶厂进行轮胎机床结果表二十一 不同方案机床数据试次方案第一次试验第二次试验试验日期兰化丁苯胶乳方案26小时15分27小时55分83.1正常生产方案31小时23分28小时20分82.4日本丁苯胶乳方案32小时40分83.13.丁苯胶乳在尼龙66帘布浸渍剂上应用（1）取大样浸渍剂在小浸胶机浸胶尼龙66帘线物理性能表二十二 试验配方与生产配方对比浸胶日期浸胶批号H抽出（kg/根）83.8.25试验配方19.883.8.26生产配方17.2（2）扩大试验物理性能表二十三 试验配方与生产配方物理性能对比浸胶日期浸胶批号H抽出kg/根扯断强力 kg6.8公斤伸长 %直径 mm热收缩率 %附胶量 %含水率 %83.8.26105-94218.322.48.70.643.54.6/83.8.263115-178818.222.58.50.653.65.00.583.8.267146-222517.022.38