异戊橡胶与改性丁苯橡胶并用胶料的制备与研究

2017-03-08 01:05江畹兰编译
世界橡胶工业 2017年12期
关键词:丁苯橡胶帘线帘布

江畹兰 编译

(华南理工大学材料学院, 广东 广州 510641)

不同用途的橡胶,都是以生胶为基础的复合材料。尽管丁苯橡胶(CKC-30APKM-15)和异戊橡胶(СКИ-3)的共混胶(帘布胶)具有合格的工艺和使用性能,但为了进一步提高帘布胶的质量,目前正努力研究如何以容易得到的原材料加工成新型胶料,用于制备帘布胶。

帘布胶通常应具有高拉伸强度、高弹性、抗多次拉伸变形、耐热老化、低生热等性能,并与帘布有较高的粘接强度。帘布层之间的橡胶会随帘布一起变形,同时,由于相邻层之间的相互移动还要承受剪切变形。帘布与橡胶的粘接强度应尽可能地提高。这样,可以降低轮胎生热,预防帘布分层。此外,帘布胶还参与了帘线及帘布层间负荷的分配,降低作用于帘线上的冲击力,防止帘线间相互磨损及受潮。

目前,为了改善橡胶的力学性能及提高橡胶与帘布的粘接强度,通常要使用改性剂。对于丁苯橡胶与异戊橡胶的并用胶,通常要使用昂贵且稀缺的间苯二酚-六次甲基四胺络合物PY-1,它可以提高帘布胶料与轮胎帘布的粘接强度。但在温度和湿度升高的情况下,并不能保证足够的稳定性。

有鉴于此,该文作者试图将异戊橡胶(СКИ-3)与丁苯橡胶(СКС-30 АРКМ-15)的并用胶配方中所用的РУ-1,用齐聚酯——3-氯1,2-环氧丙烷甲基丙烯酸酯(ОМАЭХГ)的合成反应预聚物(PCO)取代之,该预聚物分子中含有醚键、氯原子及羟端基。

ОМАЗЭГ是在无水TiCl4、苄基氯及作为共催化剂及分子量调节剂的甲基丙烯酸存在条件下,以阳离子聚合机理合成而得。

合成出来的ОМАЭХГ由于分子量不同而呈淡黄色液体状物或粘稠物(树脂状物),它能溶于苯、二噁烷、丙酮及乙醚,但不溶于水、石油醚、氯仿、四氯化碳及各种醇类,其大分子链的末端含有双键及羟基。

用红外光谱分析了ОМАЭХГ,它具有如下化学结构:

为了改性丁苯橡胶,在实验中使用了含36%氯的ОМАЭХГ,用量为2~3份(对100份丁苯橡胶)。

与此同时,对丁苯橡胶还进行了机械-化学改性,并制备了异戊橡胶与用ОМАЭХГ改性的丁苯橡胶并用胶。用ОМАЭХГ改性丁苯橡胶,可直接在制备胶料时进行。为此,丁苯橡胶须事先与预聚物混合,然后再加入异戊橡胶,最后加入其他配合剂。试验胶料在实验室用炼胶机上制备,混炼温度25~30 ℃,混炼时间20~25 min,胶料于150 ℃下硫化15 min。

目前,提高帘线-胶粘剂-橡胶体系粘接强度的有效途径之一,是强化胶粘剂各组分与帘布层橡胶在相界面层上的相互作用,这种强化导致生成牢固的网络结构。粘接强度通常可用强度指标、撕裂强度、屈挠强度及拉伸强度等表征。

胶料的硫化特性在Monsanto公司出品的振荡仪上测试,转子摆动角1°,含分子量为2000及40000的ОМАЭХГ的胶料的性能指标较高。

实验中还研究了异戊橡胶与用ОМАЭХГ改性的丁苯橡胶并用硫化胶的综合性能。研究结果表明,与未改性的丁苯橡胶相比,含改性剂的橡胶达到硫化网络所必需的密度及力学性能指标的速率,较不含改性剂的橡胶要快1倍。

表1列出了胶料配方;表2则列出了硫化胶的力学性能指标。

表1 胶料组成

(表未完)

(表未完)

表2 硫化胶的力学性能指标

研究中,对研制的硫化胶的力学性能及使用性能,与现有的帘布胶料的性能进行了对比。由表2中的数据可以看出,异戊橡胶СКИ-3与用ОМАЭХГ改性的丁苯橡胶СКС-30 АРКМ-15组成的并用硫化胶,其拉伸强度、100%及300%定伸应力、撕裂强度及耐多次压缩疲劳性能,都较未改性胶料要好。

实验结果表明,改性胶料的硫化胶与轮胎帘线25KHTC的粘接强度,甚至在超过120 ℃温度下,仍优于同等条件下试验的对比胶。这样,便可以在胶料中不使用昂贵的改性剂РУ-1,缩短硫化时间,减少硫磺用量,为过量的硫磺会对硫化胶性能产生负面影响。

用ОМАЭХГ改性的橡胶,有助于改善聚合物相间的粘合,防止聚合物相间分离,改善相界面区内聚合物的互容性。由于ОМАЭХГ预聚物分子链中带有酯基及氯原子,故可改善改性橡胶的粘合性能,即提高橡胶与轮胎帘布的粘合性,确保在温度及湿度升高后的粘合稳定性。

[1]Мустафаева Р.З.Получение и иследование резиновой смеси на основе изопренового и модифидированного бутадиен-стирольного каучуков[J]. кауиук п резина,2015(03):18-20

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