环氧改性热固性酚醛树脂在过氧化物硫化氢化丁腈橡胶中的应用

王滕滕，别龙娇

（宁波裕江特种胶带有限公司，浙江 宁波 315000）

汽车同步带又称正时皮带，是用在汽车发动机内部、靠齿啮合起传动作用的一种汽车零部件，属于汽车发动机配气系统的重要组成部分。氢化丁腈橡胶（HNBR）以优异的耐高温、耐油性能[1]成为目前制造汽车同步带的主要胶种。与其他传动带，如多楔带等相比，同步带性能要求更高，一旦出现故障，极易连带造成发动机气门被顶弯、活塞被冲压破坏等，且维修困难，费用很高。汽车同步带主要由橡胶基体、玻璃线绳和齿面包布组成，三者只有牢固粘结在一起，才能保证性能优异，使用寿命长。为满足汽车同步带日益提高的耐高温要求，HNBR硫化体系已逐渐由过氧化物硫化体系替代硫黄硫化体系，但粘合性能会有一定的下降[2]，在常规配合体系下，无法满足同步带粘合性能的要求，需要加入一定量的增粘剂来提高粘合性能。热固性酚醛树脂具有优异的粘合性能和一定的补强性能[3]，采用环氧树脂改性后，HNBR既可保留原有优良性能，又可进一步提高粘合性能[4]。

本工作选择环氧改性热固性酚醛树脂作为增粘剂，研究其用量对HNBR胶料性能的影响，旨在提高过氧化物硫化HNBR胶料的粘合性能，并确保其他性能依然优异。目前关于环氧改性热固性酚醛树脂在HNBR中的应用未见报道。

1 实验

1.1 主要原材料

HNBR，牌号3446，丙烯腈质量分数为0.34，德国朗盛公司产品；炭黑N550，美国卡博特炭黑有限公司产品；氧化锌，上海京华化工有限公司产品；甲基丙烯酸锌（ZDMA），南京友好助剂化工有限责任公司产品；环氧改性热固性酚醛树脂（含六次甲基四胺），牌号SG3378，美国圣莱科特公司产品；过氧化二异丙苯（DCP），荷兰阿克苏诺贝尔公司产品；T0303型尼龙布，吴江海角工业用布有限公司产品；玻璃线绳，日本板销子公司产品。

1.2 配方

HNBR 100，炭黑N550 50，氧化锌 5，硬脂酸 1，防老剂RD 2，防老剂MBZ 0.5，增塑剂D810 10，ZDMA 8，硫化剂DCP 5.5，树脂SG3378 变量。

1.3 主要设备和仪器

S（X）K-160A型两辊开炼机和QLB-D 350×350×2型平板硫化机，上海橡胶机械厂产品；GTM2000-A型无转子硫化仪、GT-AI7000-M型电子拉力机和GT-7012-D型磨耗试验机，高铁科技股份有限公司产品；邵氏A型硬度测定仪，上海化工机械四厂产品；401型热空气老化箱，杭州蓝天化验仪器有限公司产品。

1.4 试样制备

混炼胶制备：先将HNBR在开炼机（辊距为0.5 mm）上塑炼（薄通5次），然后将辊距调至2 mm，依次加入防老剂、氧化锌和硬脂酸→炭黑和增塑剂→ZDMA和硫化剂→树脂SG3378→左右割刀3/4，重复4次，然后薄通打三角包6次，出片，停放16 h。

玻璃线绳处理：采用HNBR胶乳的RFL浸渍溶液处理。

尼龙胶布处理：先将尼龙白坯布在HNBR胶浆中浸渍，然后烘干处理。

试样硫化条件为170 ℃×1.5t90。

1.5 性能测试

布剥离力：将尼龙胶布与2 mm厚的混炼胶片叠放在一起，放入平板硫化机上硫化，然后采用电子拉力机进行布剥离测试，以拉伸力最大值表征粘合力。

其余性能均按相应的国家标准测试。

2 结果与讨论

2.1 硫化特性

树脂SG3378用量对胶料硫化特性的影响如表1所示。

从表1可以看出：随着树脂SG3378用量的增大，胶料的Fmax－FL逐渐减小，说明体系交联密度减小；焦烧时间ts1和ts2总体延长，t90也延长，说明胶料的硫化速度减慢，这是因为树脂中的酚羟基消耗过氧化物产生的自由基，从而导致胶料的硫化速度减慢和交联密度降低。

2.2 物理性能

树脂SG3378用量对胶料物理性能的影响如表2所示。

从表2可以看出：随着树脂SG3378用量的增大，胶料的拉伸强度减小，这是体系交联密度降低的原因；邵尔A型硬度和100%定伸应力增大，说明树脂具有一定的补强作用，可提高低伸长率下胶料的强度，分析认为树脂用量越大，固化程度越高，并与橡胶大分子形成互穿网络，从而使得胶料抵抗外力能力增强；拉断伸长率先增大后减小，这是因为树脂用量不大时，体系交联密度适当降低，使得橡胶分子链段的运动变得容易，此时胶料的拉断伸长率增大，树脂用量继续增大时，热固性树脂与橡胶大分子的互穿网络限制了分子链段的运动，导致胶料的拉断伸长率减小。

2.3 耐磨性能

树脂SG3378用量分别为0，7.5，15，22.5和30份时，胶料的DIN磨耗量分别为120，133，166，175和191 mm3。可以看出，随着树脂SG3378用量的增大，胶料的DIN磨耗量逐渐增大，说明其耐磨性能下降，这是体系交联密度降低的缘故。

2.4 耐热老化性能

树脂SG3378用量对胶料耐热老化性能的影响如表3所示。

从表3可以看出，随着树脂SG3378用量的增大，老化后胶料的拉断伸长率保持率减小，说明耐热老化性能下降，而邵尔A型硬度变化减小。分析认为：树脂用量越大，体系含胶率越低，橡胶成分所占比例减小，因此交联密度随热老化进行增大的比例也减小，邵尔A型硬度变化越不明显。

2.5 粘合性能

树脂SG3378用量对胶料粘合性能的影响如图1所示。

图1 树脂SG3378用量对胶料粘合性能的影响

从图1可以看出，随着树脂SG3378用量的增大，胶料与玻璃线绳以及尼龙胶布的粘合力均先增大后减小。分析认为：当树脂用量较小时，随着树脂用量的增大，其分子结构中的环氧基团与玻璃线绳和尼龙胶布表面的基团反应程度增大，从而使粘合力提高；当树脂用量增大到一定程度后，体系交联密度大幅减小，使胶料与玻璃线绳和尼龙胶布的共交联程度降低，粘合力又下降。

3 结论

（1）随着树脂SG3378用量的增大，胶料的焦烧时间延长，硫化速度减慢。

（2）树脂SG3378具有补强作用，能提高低伸长率下胶料的强度。

（3）树脂SG3378的加入对胶料的耐磨性能和耐热老化性能不利。

（4）随着树脂SG3378用量的增大，胶料的粘合性能先提高后降低。

（5）在过氧化物硫化HNBR胶料中，树脂SG3378用量不宜过大，当其用量在7.5份左右时，胶料的综合性能较好。