原曉城 李文博 姬燕飛 張國寧 王紅梅 鄭玥 梁慶

丁腈橡膠/尼龍骨架材料粘合性能研究

原曉城 李文博 姬燕飛 張國寧 王紅梅 鄭玥 梁慶

（天津市橡膠工業(yè)研究所有限公司，天津，300384）

在丁腈橡膠與骨架材料粘合過程中，分別研究了丁腈橡膠主體膠種、硫化體系和粘合體系對(duì)力學(xué)性能、粘合性能及動(dòng)態(tài)曲撓性能的影響。結(jié)果表明，采用低丙烯腈含量的丁腈橡膠JSR N240S，硫化體系采用硫磺/過氧化物復(fù)配硫化體系，粘合體系采用復(fù)配型粘合劑HE，具備較高的粘合性能，且焦燒時(shí)間和硫化速度適中，力學(xué)性能較好。

丁腈橡膠；骨架材料；粘合性能

1 前言

丁腈橡膠耐油性能優(yōu)異，其膠料與骨架材料復(fù)合后制作的膠布制品，廣泛應(yīng)用于石油、化工行業(yè)，在骨架油封、耐油和耐溶劑特種膠布方面，發(fā)揮著極其重要的作用。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 主要原材料

丁腈橡膠JSR N220S、JSR N230S、JSR N240S，日本合成化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社；炭黑N550，卡博特化工有限公司；粘合劑A、RS、HE常州佳通化學(xué)有限公司產(chǎn)品；尼龍骨架材料，丹東邦維織造有限公司；其它助劑均為橡膠工業(yè)常用原材料。

2.2 儀器與設(shè)備

XK-160型開煉機(jī)，呼和浩特新生聯(lián)合機(jī)械廠產(chǎn)品；0.63兆牛半自動(dòng)壓力成型機(jī)，上海西瑪偉力橡塑機(jī)械有限公司；100KN電子橡膠拉力機(jī)，長春科新試驗(yàn)儀器有限公司。

2.3 試驗(yàn)配方及測試

2.3.1試驗(yàn)基礎(chǔ)配方

丁腈橡膠100.0，氧化鋅 5.0，古馬隆 5.0，硬脂酸1.0，炭黑 N550 40.0，芳烴油 5.0，防老劑4010NA 2.0，微晶蠟 1.0，硫磺 1.8，促進(jìn)劑NOBS 1.0，促進(jìn)劑M 0.5。

2.3.2 性能測試

硬度按照GBT531.2-2009《硫化橡膠或熱塑性橡膠壓入硬度試驗(yàn)方法第2部分：便攜式橡膠國際硬度計(jì)法》進(jìn)行測試；

拉伸強(qiáng)度、拉斷伸長率按照GB/T 528-2009 《硫化橡膠或熱塑性橡膠拉伸應(yīng)力應(yīng)變性能的測定》進(jìn)行測試；

粘合強(qiáng)度按照 GB/T 532-2008 《硫化橡膠或熱塑性橡膠與織物粘合強(qiáng)度的測定》。

2.4 試樣制備

按常規(guī)工藝在XK-160型開煉機(jī)上進(jìn)行混煉，在平板硫化機(jī)上硫化。無特別說明，硫化條件均為155℃×10Mpa×t。

混煉加料順序?yàn)椋荷z包輥→古馬隆→氧化鋅/硫化劑/硬脂酸→防老劑→1/2炭黑/白炭黑→液體增塑劑→1/2炭黑/白炭黑→粘合劑→下片。

3 結(jié)果與討論

3.1 主體橡膠變量

主體橡膠采用不同種類丙烯腈含量的橡膠進(jìn)行變量研究。主體橡膠變量見下表1所示：

表1 橡膠種類表

按照表1橡膠和基礎(chǔ)配方，制備3種混煉膠，進(jìn)行制樣、測試。

硫化溫度采用155℃，其硫化性能見下表2。

表2 不同橡膠種類配方的硫化特性表

從表2看到，膠種對(duì)硫化性能影響不大。

粘合性能及力學(xué)性能如下表3所示：

表3 不同橡膠種類配方的性能表

從表3看到，1-1#～1-3#三種膠料的硬度、強(qiáng)度逐漸降低，拉斷伸長率逐漸提高，粘合性能逐漸改善。這是由于三種橡膠的丙烯腈含量逐漸降低，因此降低了橡膠強(qiáng)度；隨著三種丁腈橡膠極性的降低，粘合強(qiáng)度有所提高。

3.2 硫化體系

按照上述3.1研究結(jié)果，采用粘合性能較優(yōu)的1-3#配方進(jìn)行硫化體系變量研究?；A(chǔ)配方如下：

JSR N240S 100.0，氧化鋅 5.0，古馬隆 5.0，硬脂酸1.0，炭黑 N550 40.0，芳烴油 5.0，防老劑4010NA 2.0，微晶蠟 1.0，硫化體系變量。

分別采用硫磺硫化體系、硫磺和過氧化物復(fù)配硫化體系和過氧化物硫化體系進(jìn)行硫化體系變量研究。硫化體系變量見下表4。

表4 硫化體系變量表

按照表4變量制備3種混煉膠，進(jìn)行制樣、測試。

硫化溫度采用155℃，硫化性能如下表5所示：

表5 不同橡膠種類配方的硫化特性表

從表5看到，2-1#、2-1#加入DCP后，焦燒時(shí)間t變短，硫化時(shí)間t變長。

粘合性能及力學(xué)性能如下表6所示：

表6 不同硫化體系配方的性能表

從表4看到，三種膠料的硬度、強(qiáng)度逐漸提高，拉斷伸長率逐漸降低，粘合性能逐漸變差。其中，2-2#配方采用了硫磺和過氧化物復(fù)配硫化體系，在協(xié)同作用下，拉伸強(qiáng)度有所提高，粘合強(qiáng)度沒有明顯降低。綜合考慮硫化性能和粘合性能，采用2-1#配方進(jìn)一步優(yōu)化。

3.3 粘合體系變量

按照上述3.2研究結(jié)果，采用粘合性能較優(yōu)的2-2#配方進(jìn)行粘合體系變量研究。基礎(chǔ)配方如下：

JSR N240S 100.0，氧化鋅 5.0，古馬隆 5.0，硬脂酸1.0，炭黑 N550 40.0，芳烴油 5.0，微晶蠟 1.0，防老劑4010NA 2.0，硫磺 1.8，NOBS 1.0，M 0.5，DCP 0.3，粘合體系變量。

分別采用空白粘合體系、傳統(tǒng)間甲白體系和復(fù)配粘合體系進(jìn)行粘合體系變量研究。粘合體系變量見下表7。

表7 粘合體系變量表

按照表7變量制備3種混煉膠，進(jìn)行制樣、測試。

硫化溫度采用155℃，硫化性能如下表8所示：

表8 不同粘合體系配方的硫化特性表

從表8看到，含傳統(tǒng)間甲白體系配方2-1#含有白炭黑，延遲了硫化速度；3-2#采用復(fù)配型粘合劑HE，對(duì)焦燒時(shí)間和硫化速度基本都沒有影響。

粘合性能及力學(xué)性能如下表9所示：

表9 不同粘合體系配方的性能表

2-1#未添加粘合劑，粘合強(qiáng)度較低，主要是橡膠和骨架層之間的剝離；3-1#采用傳統(tǒng)間甲白體系，粘合性能比2-1#明顯提高，剝離層間發(fā)生了一部分橡膠層破壞，由于添加了一部分白炭黑，硬度明顯增加；3-2#采用復(fù)配型粘合劑HE，膠料與骨架材料粘合強(qiáng)度最高, 剝離層間主要是橡膠層破壞。

4 結(jié)論

（1）丁腈橡膠丙烯腈含量對(duì)硫化性能影響不大；丙烯腈含量降低，粘合性能提高；

（2）過氧化物延遲橡膠硫化，且縮短焦燒時(shí)間；硫磺和過氧化物復(fù)配硫化體系粘合性能較好；

（3）傳統(tǒng)間甲白體系延遲橡膠硫化；復(fù)配型粘合體系與傳統(tǒng)間甲白粘合體系相比，粘合性能較好。

原曉城（1980～），男，天津市橡膠工業(yè)研究所有限公司高級(jí)工程師，主要從事特種橡膠制品配方設(shè)計(jì)及加工工藝設(shè)計(jì)。