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丁苯乳胶对锦纶浸胶帘子布胶皮产生的影响

更新时间:2009-03-28

浸胶是锦纶66浸胶帘子布生产的最后一道热处理工序,主要目的是将白坯帘子布浸胶,提高帘子布与橡胶的黏结力,提高帘子线张力和帘子线在轮胎使用过程中尺寸的稳定性.对帘子布进行浸胶,微观的实现过程如下:白坯布通过RFL浸胶液(间苯二酚、甲醛、乳胶)时,在外界条件(张力、温度、时间)的作用下,间苯二酚和甲醛进行缩合反应,首先生成具有一定分子量的线型分子(浸胶液调配开始),然后随着条件改变,缩合反应进行,反应物由低分子过渡为高分子,从线型逐渐转化为网状,最后成为三维体状交联的高分子.这种物质能在帘子线表面形成一层很牢固的皮膜,与橡胶有很好的附着力[1].对帘子布浸胶的宏观过程如下:白坯帘子布在RFL液浸胶后,经过干燥、牵伸、定型、冷却4个工序,帘子布性状得到稳定.干燥的目的是蒸发浸胶布大部分水分,浸胶液进行缩合反应;牵伸是在高温下热定型,促进胶液酚醛树脂化,提高它与橡胶的黏结力;定型是在外力作用下,分子排列趋于定向,纤维趋于紧密,它可以消除牵伸中产生的内应力,稳定帘子布品质;冷却是在高温下使帘子布急冷到常温,使帘子布有一定的收缩.以上热处理过程可以提高帘子布动态下的耐疲劳性,避免在干燥过程中因热塑而收缩.

1 乳胶的选择

锦纶66浸胶帘子布在浸胶热处理过程中的浸胶液采用乙烯基吡啶乳胶与间甲树脂配合使用作为黏结剂.酚醛乳胶黏结剂通称浸胶液或RFL液(甲醛Formalint、间苯二酚Resozcine、乳胶Latex这3种物质第一个英文字母),基本组成为间甲液(间苯二酚、甲醛在烧碱的催化下所进行缩合的预反应液),乳胶液(丁苯乳胶、天然橡胶、VP乳胶——乙烯基吡啶乳胶的混合液)与氨水.

乳胶品种的选择直接影响帘线与橡胶的黏结力[2].VP乳胶是专门为帘子布浸胶而研制的乳胶,其黏结力高于其他乳胶,并且机械、化学稳定性优越,但价格昂贵,成本较高,在帘子布存放过程中易发生黏结力降低现象.天然乳胶NR单独使用时黏结力低,机械和化学稳定性差,但处理后的帘子布存放与受热后黏结力保持率很好.丁苯乳胶(SBR)自黏性好,价格便宜,但使用丁苯乳胶(SBR)的帘子布黏结力较小,在浸胶热处理中比其他两种乳胶易产生胶皮[3].故从黏结力及稳定性(机械、化学稳定性),浸胶帘子布存放及受热后黏结力降低较少和经济效益等方面考虑,天然乳胶的最少加入量为5%,即可达到较理想的效果.

2 丁苯乳胶(SBR)的性质

在高温、高热的天气环境下,轮胎生产厂家发现帘子布与橡胶的自黏性太低,造成帘子布与橡胶分层,可能导致轮胎在使用过程中爆胎,从而埋下安全隐患.为了提高帘子布与橡胶的自黏性,降低帘子布与橡胶的分层,在黏结剂中使用20%~40%的高黏性丁苯乳胶(SBR).一般SBR/VB的比例为20/80,如果该比例乳胶的自黏性不够,还会添加天然乳胶.锦纶66浸胶液采用VB/SBR/ NR比例为80/15/5的乳胶.

试验表明,乳胶的颗粒越小,黏性越好,其黏结力就越好.

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由图3(a)可以看出,温度、湿度对帘子布的废次率影响极大.2006年7月和8月,产品的废次率是其他月份的数倍,这说明SBR乳胶对温度与湿度的变化极其敏感[7].由图3(b)可以看出,2007年夏天的平均温度高于2006年,而湿度远低于2006年.

由图2可以看出,异性电荷阻止颗粒凝聚,SBR乳胶化学稳定性好;由于机械摩擦,SBR乳胶黏合剂会脱离,机械稳定性较差[6].

相对于VB乳胶,SBR乳胶对机械摩擦更敏感,如运输过程中的晃动、使用中的振动,使乳胶颗粒极易凝聚,故在配胶时要低速搅拌.SBR乳胶在碱性环境下性能更稳定,在试样检验时,可适当调节其pH值[4].

  

图1 SBR乳胶分子结构式Fig.1 SBR latex molecular structural formula

  

图2 SBR乳胶的稳定性Fig.2 The stability of SBR latex

SBR乳胶是苯二烯和丁二烯的共聚物,分子结构如图1所示,化学稳定性和机械稳定性如图2所示.黏合剂通常是脂肪族羟基酸盐,又称金属皂.

叫他们停啊。村长手指先远远对着牛皮糖戳了一下,然后在空中横着一划,就划到了那些民工那边,脸上有了一些不快。

3 不同环境下SBR乳胶对帘子布废次率的影响

SBR乳胶在不同的温度和湿度环境下,对帘子布的废次率影响很大.图3是4个轮胎生产厂家在两年时间内,对由于温度和湿度不同所产生的帘子布废次品的统计数据.

配胶时,SBR乳胶投料时间要短,搅拌速度要慢,尽量缩短混合时间以减少凝固,避免在浸胶时产生胶皮[5].如有条件,在氮封环境下混合效果最好.投料时,SBR乳胶从上面加料,依靠重力而不使用泵,以避免不必要的机械摩擦.

  

图3 2006年与2007年温度、湿度与废次率比较Fig.3 Comparison table of temperature, humidity and scrap tire in 2006 and 2007

4 胶皮产生原因与位置分析

配胶时,SBR与VB混合会产生渣滓,热处理时就会产生胶皮.要严格地对配胶工艺各参数进行控制与调整:配胶用的低纯水改为软化水;减少混合时间;改变SBR与VB投料的顺序.由于SBR在碱性环境下稳定性好,调整氨水的加注时间和顺序,主要原因是NH3能推迟RFL液的熟化,使RF的反应处于碱性环境中,RFL液保持稳定,固体颗粒物不易集聚,热处理时就不易生成胶皮.使RFL在帘线高温处理时能与纤维充分结合,发挥较高的黏结力,有助于黏结力的稳定.同时,改进混合工艺措施,降低搅拌速度,使渣滓消失[8].工艺改进前产生的渣滓见图6.

  

图4 胶皮产生的原因Fig.4 The reason of gum causes analysis diagram

  

图5 胶皮产生的位置Fig.5 The position of dip scale

5 胶皮的解决方法

5.1 工艺技术的改进

在浸胶帘子布生产过程中,胶皮的产生会造成帘子布出现废次品,故需要采取技术方法减少胶皮的产生.胶皮产生原因见图4.胶皮产生的位置如图5所示.

  

图6 工艺改进前产生的渣滓Fig.6 The flocking produced before process improvement

5.2 增加定型区停留时间

增加定型区停留时间,由原来的45 s增加到60 s,胶皮不黏罗拉,胶皮数量减少.减少投料时间和混合时间,混合时间由2.5 h减少到1 h,这是因为苯酚与甲醛缩聚反应完成后再加入乳胶会造成乳胶混合时间长,RFL分子之间相互交络、相互作用,造成乳胶表面黏黏糊糊,导致固体颗粒物聚集,生成渣滓,热处理时就会产生胶皮.苯酚与甲醛缩聚反应完成前加入乳胶,SBR与VB乳胶混合时间短,RFL分子通过羟甲基相互交络、相互作用,不会造成乳胶表面黏黏糊糊,热处理时就不易产生胶皮,使产生的渣滓数量极大下降,从而减少胶皮数量.

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5.3 提高SBR乳胶的稳定性

SBR乳胶对机械摩擦比VB乳胶敏感,机械摩擦使浸胶液更易黏结.在帘布热处理过程中,要避免罗拉与帘子布的打滑.滑动会引起乳胶颗粒集结,产生泡沫,从而生成渣滓.多个罗拉多次挤压、剪切、破碎,会造成胶皮的生成.渣滓和胶皮的产生都是SBR乳胶不稳定造成的,胶皮是由SBR乳胶凝聚或SBR乳胶的衍生物产生的,故在浸胶挤压装置中,可间隔使用橡胶辊以避免泡沫的产生.浸胶辊应转动灵活,避免打滑.因为BR乳胶在碱性环境中稳定性高,应适当调整浸胶液的pH值.SBR乳胶在生产中的状态见图7.

  

图7 SBR乳胶在生产过程中的状态Fig.7 SBR latex in the state in the process of production

由图7可以看出,当SBR乳胶在初始状态时,乳胶分子处于游离状态;当SBR乳胶在储存、运输和机械摩擦状态时,乳胶分子形成小的集结;当SBR乳胶在浸胶过程中时,SBR乳胶分子开始凝结,凝结的SBR乳胶分子最终可能形成胶皮.

6 结语

由于各种化学物质相互作用,伴随着各种复杂的化学反应,在浸胶帘子布的生产过程中,胶皮的产生是由多种因素造成的.胶皮产生的原因、影响参数及参数之间的相互制约有何定性、定量的关系是极其复杂的,还有待进一步研究.

国内生产总值及民众教育需求的增长带动了财政教育支出的增长,但我国财政教育支出增长速度低于国内生产总值增长速度,导致我国财政教育支出占国内生产总值比重无法达到更高水平,说明我国教育支出规模不足,教育发展滞后于经济发展.鉴于教育是准公共产品,为满足社会不断增长的教育需求,为实现经济的长远发展,政府扩大财政性教育经费支出势在必行.

参考文献:

[1] 董纪震,孙桐,古大治,等.合成纤维生产工艺学[M].2版.北京:纺织工业出版社,2011:121-275.

[2] 郭怡.浸胶帘子布性能影响研究[M].北京:国防工业出版社,2015:41-52.

[3] 郭怡.提高帘布黏结强度的浸胶液工艺改进探讨[J].中国胶黏剂,2015,24(3):57.

[4] 郭怡.丁苯乳胶产生胶皮的原因与解决方案[J].中国胶黏剂,2015,24(4):11.

[5] 中国科技大学高分子物理实验室.高聚物结构与性能[M].北京:科学出版社,2008:201-283.

[6] 陆书来,张溯燕,薛秀.丁苯吡乳胶和羟基丁苯吡乳胶的技术概况[J].橡胶工业,2002,49(11):698.

[7] 郭怡.乙烯基吡啶乳胶对浸胶涤纶帘子布/橡胶黏结力的影响[J].中国胶黏剂,2015,24(5):36.

[8] 郭怡.基于涤纶帘布浸胶基质的环氧树脂与强化松香胶的研究 [J].中国胶黏剂,2016,25(6):18.

 
郭怡,张艳辉,辛军炜,赵华建,王晓斐
《河南工程学院学报(自然科学版)》2018年第01期文献

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