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膠布制品用耐熱耐油膠粘劑的研制
發(fā)布時(shí)間：2020-09-04 查看次數(shù)：3042
摘要：研究了幾種橡膠的并用方案，以適應(yīng)膠布制品用膠粘劑的耐熱和耐油的技術(shù)要求。
關(guān)鍵詞：膠粘劑；橡膠；并用；耐熱；耐油
中圖分類號(hào)：TQ 339 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1671-8232(2013)10-0028-04
工作中，人們要使用制造橡膠制品和膠粘劑用的各種耐熱、耐腐蝕材料，這就對(duì)在腐蝕性介質(zhì)中工作的膠布制品的使用性能提出了更加嚴(yán)格的要求，謀求其使用壽命能達(dá)到25年或更長(zhǎng)。
該項(xiàng)研究的目的是，研制一種熱固型膠粘劑。該膠粘劑用于制造膠布制品時(shí)粘合不同極性的橡膠。這些膠布制品是在高溫且復(fù)雜的使用條件下工作的。即，膠布制品的包覆層要經(jīng)受大氣或者水（海水、淡水等）的作用，其密封層要與腐蝕性油類接觸，這就必須使用不同種類的橡膠。同時(shí)，為了統(tǒng)一裝配不同用途的膠布制品和完成試生產(chǎn)（限量生產(chǎn)）任務(wù)，使用一種橡膠對(duì)簾布進(jìn)行擦膠，這是方案。通常使用的是以非極性二烯類橡膠為基礎(chǔ)的、批量生產(chǎn)的輪胎用膠料。
為了制造耐熱、耐油的高強(qiáng)度膠布制品用膠料（氫化丁腈橡膠），和以通用橡膠擦膠的聚酰胺簾布，粘合劑的研制勢(shì)在必行。為了膠接指定的材料，采用氯丁橡膠。由于溶解性參數(shù)值相互接近，故氯丁橡膠與丁腈橡膠能良好地共混。這樣，氯丁橡膠和二烯類橡膠便可以共硫化了。硫化橡膠的紅外光譜，含氯聚合物膠料和硫化時(shí)間不同的聚異戊二烯的混合物的溶膠-凝膠分析數(shù)據(jù)都證實(shí)了單一的空間網(wǎng)絡(luò)的形成。加入胺會(huì)增強(qiáng)“含氯聚合物+聚異戊二烯”體系的結(jié)構(gòu)化過(guò)程。文中研究了將具有不同結(jié)晶速度的氯丁橡膠，用作膠粘劑的基礎(chǔ)彈性體。為了提高耐油性和增大粘合薄膜與在氯丁膠粘劑組分中作為基質(zhì)的橡膠的粘合強(qiáng)度，選擇了丙烯腈含量（27%~30%左右）與之相接近的丁腈橡膠品種：粉末丁腈橡膠ПБНК-28、СКН-ПВХ和БНКС-28АМН。氯丁橡膠ДенкаМ-40（硫醇調(diào)節(jié)，結(jié)晶速度中等）、ДенкоА-90（高結(jié)晶速度）和Байпрен-611（硫磺調(diào)節(jié)，低結(jié)晶速度）及它們的并用體可用于制備膠粘劑。
按照ISO 6502標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)硫化特性進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，與Байпрен-611相比，提高Денка М-40橡膠的結(jié)晶速度，會(huì)大幅度增大膠料硫化的扭矩和延長(zhǎng)硫化時(shí)間。在一系列丁腈橡膠中，ПБНК粉末橡膠與眾同不同，含有此種粉末橡膠的膠料的扭矩值較低。
此外，Денка М-40橡膠的硫化膠的拉伸強(qiáng)度比Байпрен-611橡膠要高27%，通過(guò)提高粘合薄膜的內(nèi)聚強(qiáng)度，上述現(xiàn)象良好地反映在膠接強(qiáng)度上。這樣，定伸應(yīng)力增大50%，相對(duì)伸長(zhǎng)率減小40%。
為了研究試驗(yàn)用膠粘劑的粘合能力，制備了模仿膠布制品中粘合行為的試樣。測(cè)定了ГБНК橡膠與以СКН-3膠料擦膠的芳族聚酰胺簾布之間的粘接強(qiáng)度，以及ГБНК橡膠與丁腈橡膠СКН-3橡膠之間的粘接強(qiáng)度（表1）。
“ГБНК橡膠+擦膠簾布”標(biāo)準(zhǔn)試樣的粘接強(qiáng)度指標(biāo)，實(shí)際上處在同一水平線上。這和試驗(yàn)時(shí)試樣的“橡膠-浸膠簾線”界面（橡膠簾布系統(tǒng)的薄弱處）上發(fā)生了破壞現(xiàn)象有關(guān)。根據(jù)試驗(yàn)（剝離“ГБНК橡膠+СКИ-3橡膠”試樣）結(jié)果判斷，含有СКН-ПВХ橡膠的膠粘劑能確保獲得的粘接強(qiáng)度?？梢酝茢?，所研究的膠粘劑粘合性能得以提高的原因是，氯丁橡膠和丁腈橡膠相互作用（生成腈基離子）時(shí)形成了補(bǔ)充化學(xué)鍵。
含有Денка М-40橡膠的膠粘劑，能把標(biāo)準(zhǔn)試樣的粘接強(qiáng)度提高20%~60%，這全靠將它與丁腈橡膠并用的結(jié)果。
為制造可在高溫下使用的制品，應(yīng)該使用耐熱性相當(dāng)高的膠粘劑。眾所周知，硫醇調(diào)節(jié)型氯丁橡膠屬于耐熱性橡膠。為了研制能在90~125 ℃高溫條件下長(zhǎng)期工作的膠布制品用膠粘劑，對(duì)Байпрен-611、Денка М-40和Денка А-90氯丁橡膠（硫醇調(diào)節(jié)型，高結(jié)晶速度）的耐高溫性能進(jìn)行了試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，在耐熱老化性方面，Байтрен-611氯丁橡膠比硫醇調(diào)節(jié)型氯丁橡膠Денка А-90和聚合物分子鏈結(jié)構(gòu)規(guī)整性較好的Денка М-40差得多（見(jiàn)表2）。由于Денка А-90橡膠的結(jié)晶度高，以它為基礎(chǔ)的粘合膠料在溶劑中不易溶解，但是，使用含有CKH-26-ПВХ的粘合膠料，在保持其相當(dāng)高的耐熱老化性的前提下，即可彌補(bǔ)這一不足之處。
根據(jù)在Те н зом е т р 2020-SC型拉力試驗(yàn)機(jī)（于溫度為70、100和125 ℃的保溫箱里）上測(cè)得的橡膠力學(xué)性能試驗(yàn)結(jié)果，評(píng)估了氯丁橡膠的耐熱性（見(jiàn)圖1）?？磥?lái)，在所研究的橡膠中，Байпрен-611橡膠的耐熱性。
使用在石油介質(zhì)中工作的膠布制品（由氯丁膠粘劑把橡膠件和膠布件拼裝起來(lái)）時(shí)發(fā)現(xiàn)，拼接處是薄弱的部位。這是因?yàn)槁榷∠鹉z在耐油和耐汽油性方面略遜于丁腈橡膠。為了評(píng)估膠粘劑的耐腐蝕性，研究了石油、Нефрас和Л-02-04柴油對(duì)所研究的粘合膠料硫化膠在72 h內(nèi)溫度為20 ℃時(shí)的溶脹度的影響（見(jiàn)圖2）。
所研究的橡膠的耐腐蝕性按下列順序遞減：Денка А-90，Денка М-40+СКН-ПВХ（并用），Денка М-40，Байпрен-611。
使用以幾種橡膠并用的試驗(yàn)用膠粘劑，對(duì)其標(biāo)準(zhǔn)試樣進(jìn)行試驗(yàn)。結(jié)果表明，使用含有高結(jié)晶橡膠的CKH-26-ПВХ-30膠料，將導(dǎo)致不同橡膠間的粘接強(qiáng)度大大提高（見(jiàn)表3）。
三種橡膠并用，實(shí)際上并不會(huì)改變粘接強(qiáng)度，而是仍然保持其相當(dāng)高的水平。在考慮工藝指標(biāo)（粘合膠料的溶解度，膠粘劑干燥的時(shí)間）和技術(shù)指標(biāo)（耐熱性、粘附指標(biāo)）時(shí)，將三種橡膠（Денка М-40+ДенкаА-90+CKH-26-ПВХ-30）并用是的方案。借助于Matlab和Table Curve 3D的程序，確定了膠粘劑中幾種橡膠的比例。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)試樣中БНКС-40 AMH橡膠與擦膠簾布以及СКИ-3橡膠之間粘接強(qiáng)度的分析結(jié)果，確定了膠粘劑中幾種橡膠的并用比例。結(jié)果證明，所研究的橡膠彼此間表現(xiàn)出明顯的協(xié)同效應(yīng)。以橡膠并用為主的膠粘劑在平均質(zhì)量和定量比的前提下，幾種橡膠并用的膠粘劑的粘附活性（見(jiàn)圖3）。
以上研究表明了丁腈橡膠與氯化聚乙烯的共聚物和硫醇調(diào)節(jié)型具有不同結(jié)晶度的氯丁橡膠共混，并將它用作膠布制品用膠粘劑的合理性。[責(zé)任編輯：張啟躍]
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膠布制品用耐熱耐油膠粘劑的研制
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摘要：研究了幾種橡膠的并用方案，以適應(yīng)膠布制品用膠粘劑的耐熱和耐油的技術(shù)要求。
關(guān)鍵詞：膠粘劑；橡膠；并用；耐熱；耐油
中圖分類號(hào)：TQ 339 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1671-8232(2013)10-0028-04
工作中，人們要使用制造橡膠制品和膠粘劑用的各種耐熱、耐腐蝕材料，這就對(duì)在腐蝕性介質(zhì)中工作的膠布制品的使用性能提出了更加嚴(yán)格的要求，謀求其使用壽命能達(dá)到25年或更長(zhǎng)。
該項(xiàng)研究的目的是，研制一種熱固型膠粘劑。該膠粘劑用于制造膠布制品時(shí)粘合不同極性的橡膠。這些膠布制品是在高溫且復(fù)雜的使用條件下工作的。即，膠布制品的包覆層要經(jīng)受大氣或者水（海水、淡水等）的作用，其密封層要與腐蝕性油類接觸，這就必須使用不同種類的橡膠。同時(shí)，為了統(tǒng)一裝配不同用途的膠布制品和完成試生產(chǎn)（限量生產(chǎn)）任務(wù)，使用一種橡膠對(duì)簾布進(jìn)行擦膠，這是方案。通常使用的是以非極性二烯類橡膠為基礎(chǔ)的、批量生產(chǎn)的輪胎用膠料。
為了制造耐熱、耐油的高強(qiáng)度膠布制品用膠料（氫化丁腈橡膠），和以通用橡膠擦膠的聚酰胺簾布，粘合劑的研制勢(shì)在必行。為了膠接指定的材料，采用氯丁橡膠。由于溶解性參數(shù)值相互接近，故氯丁橡膠與丁腈橡膠能良好地共混。這樣，氯丁橡膠和二烯類橡膠便可以共硫化了。硫化橡膠的紅外光譜，含氯聚合物膠料和硫化時(shí)間不同的聚異戊二烯的混合物的溶膠-凝膠分析數(shù)據(jù)都證實(shí)了單一的空間網(wǎng)絡(luò)的形成。加入胺會(huì)增強(qiáng)“含氯聚合物+聚異戊二烯”體系的結(jié)構(gòu)化過(guò)程。文中研究了將具有不同結(jié)晶速度的氯丁橡膠，用作膠粘劑的基礎(chǔ)彈性體。為了提高耐油性和增大粘合薄膜與在氯丁膠粘劑組分中作為基質(zhì)的橡膠的粘合強(qiáng)度，選擇了丙烯腈含量（27%~30%左右）與之相接近的丁腈橡膠品種：粉末丁腈橡膠ПБНК-28、СКН-ПВХ和БНКС-28АМН。氯丁橡膠ДенкаМ-40（硫醇調(diào)節(jié)，結(jié)晶速度中等）、ДенкоА-90（高結(jié)晶速度）和Байпрен-611（硫磺調(diào)節(jié)，低結(jié)晶速度）及它們的并用體可用于制備膠粘劑。
按照ISO 6502標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)硫化特性進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，與Байпрен-611相比，提高Денка М-40橡膠的結(jié)晶速度，會(huì)大幅度增大膠料硫化的扭矩和延長(zhǎng)硫化時(shí)間。在一系列丁腈橡膠中，ПБНК粉末橡膠與眾同不同，含有此種粉末橡膠的膠料的扭矩值較低。
此外，Денка М-40橡膠的硫化膠的拉伸強(qiáng)度比Байпрен-611橡膠要高27%，通過(guò)提高粘合薄膜的內(nèi)聚強(qiáng)度，上述現(xiàn)象良好地反映在膠接強(qiáng)度上。這樣，定伸應(yīng)力增大50%，相對(duì)伸長(zhǎng)率減小40%。
為了研究試驗(yàn)用膠粘劑的粘合能力，制備了模仿膠布制品中粘合行為的試樣。測(cè)定了ГБНК橡膠與以СКН-3膠料擦膠的芳族聚酰胺簾布之間的粘接強(qiáng)度，以及ГБНК橡膠與丁腈橡膠СКН-3橡膠之間的粘接強(qiáng)度（表1）。
“ГБНК橡膠+擦膠簾布”標(biāo)準(zhǔn)試樣的粘接強(qiáng)度指標(biāo)，實(shí)際上處在同一水平線上。這和試驗(yàn)時(shí)試樣的“橡膠-浸膠簾線”界面（橡膠簾布系統(tǒng)的薄弱處）上發(fā)生了破壞現(xiàn)象有關(guān)。根據(jù)試驗(yàn)（剝離“ГБНК橡膠+СКИ-3橡膠”試樣）結(jié)果判斷，含有СКН-ПВХ橡膠的膠粘劑能確保獲得的粘接強(qiáng)度?？梢酝茢啵芯康哪z粘劑粘合性能得以提高的原因是，氯丁橡膠和丁腈橡膠相互作用（生成腈基離子）時(shí)形成了補(bǔ)充化學(xué)鍵。
含有Денка М-40橡膠的膠粘劑，能把標(biāo)準(zhǔn)試樣的粘接強(qiáng)度提高20%~60%，這全靠將它與丁腈橡膠并用的結(jié)果。
為制造可在高溫下使用的制品，應(yīng)該使用耐熱性相當(dāng)高的膠粘劑。眾所周知，硫醇調(diào)節(jié)型氯丁橡膠屬于耐熱性橡膠。為了研制能在90~125 ℃高溫條件下長(zhǎng)期工作的膠布制品用膠粘劑，對(duì)Байпрен-611、Денка М-40和Денка А-90氯丁橡膠（硫醇調(diào)節(jié)型，高結(jié)晶速度）的耐高溫性能進(jìn)行了試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，在耐熱老化性方面，Байтрен-611氯丁橡膠比硫醇調(diào)節(jié)型氯丁橡膠Денка А-90和聚合物分子鏈結(jié)構(gòu)規(guī)整性較好的Денка М-40差得多（見(jiàn)表2）。由于Денка А-90橡膠的結(jié)晶度高，以它為基礎(chǔ)的粘合膠料在溶劑中不易溶解，但是，使用含有CKH-26-ПВХ的粘合膠料，在保持其相當(dāng)高的耐熱老化性的前提下，即可彌補(bǔ)這一不足之處。
根據(jù)在Те н зом е т р 2020-SC型拉力試驗(yàn)機(jī)（于溫度為70、100和125 ℃的保溫箱里）上測(cè)得的橡膠力學(xué)性能試驗(yàn)結(jié)果，評(píng)估了氯丁橡膠的耐熱性（見(jiàn)圖1）?？磥?lái)，在所研究的橡膠中，Байпрен-611橡膠的耐熱性。
使用在石油介質(zhì)中工作的膠布制品（由氯丁膠粘劑把橡膠件和膠布件拼裝起來(lái)）時(shí)發(fā)現(xiàn)，拼接處是薄弱的部位。這是因?yàn)槁榷∠鹉z在耐油和耐汽油性方面略遜于丁腈橡膠。為了評(píng)估膠粘劑的耐腐蝕性，研究了石油、Нефрас和Л-02-04柴油對(duì)所研究的粘合膠料硫化膠在72 h內(nèi)溫度為20 ℃時(shí)的溶脹度的影響（見(jiàn)圖2）。
所研究的橡膠的耐腐蝕性按下列順序遞減：Денка А-90，Денка М-40+СКН-ПВХ（并用），Денка М-40，Байпрен-611。
使用以幾種橡膠并用的試驗(yàn)用膠粘劑，對(duì)其標(biāo)準(zhǔn)試樣進(jìn)行試驗(yàn)。結(jié)果表明，使用含有高結(jié)晶橡膠的CKH-26-ПВХ-30膠料，將導(dǎo)致不同橡膠間的粘接強(qiáng)度大大提高（見(jiàn)表3）。
三種橡膠并用，實(shí)際上并不會(huì)改變粘接強(qiáng)度，而是仍然保持其相當(dāng)高的水平。在考慮工藝指標(biāo)（粘合膠料的溶解度，膠粘劑干燥的時(shí)間）和技術(shù)指標(biāo)（耐熱性、粘附指標(biāo)）時(shí)，將三種橡膠（Денка М-40+ДенкаА-90+CKH-26-ПВХ-30）并用是的方案。借助于Matlab和Table Curve 3D的程序，確定了膠粘劑中幾種橡膠的比例。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)試樣中БНКС-40 AMH橡膠與擦膠簾布以及СКИ-3橡膠之間粘接強(qiáng)度的分析結(jié)果，確定了膠粘劑中幾種橡膠的并用比例。結(jié)果證明，所研究的橡膠彼此間表現(xiàn)出明顯的協(xié)同效應(yīng)。以橡膠并用為主的膠粘劑在平均質(zhì)量和定量比的前提下，幾種橡膠并用的膠粘劑的粘附活性（見(jiàn)圖3）。
以上研究表明了丁腈橡膠與氯化聚乙烯的共聚物和硫醇調(diào)節(jié)型具有不同結(jié)晶度的氯丁橡膠共混，并將它用作膠布制品用膠粘劑的合理性。[責(zé)任編輯：張啟躍]
