CN104403118B - 一种提高尼龙帆布和三元乙丙橡胶粘合性能的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种提高尼龙帆布和三元乙丙橡胶粘合性能的方法，属于纤维浸渍液技术领域。其采用添加水溶性树脂和高活性马来酰亚胺类物质的浸胶液处理尼龙帆布，然后和三元乙丙橡胶通过硫化压片的方式复合在一起，制备一种全带体为三元乙丙橡胶的尼龙耐高温输送带。本发明优势在于三元乙丙橡胶拥有很好的耐热老化性能，而且长期使用不易龟裂，在高温环境下硬度上升幅度较小，在其硬度小范围上升时耐磨性能也得到改善，此浸胶液使得尼龙帆布能和三元乙丙橡胶常温达到较高的常温粘合强度，也有较高的老化粘合强度保持率。
Description
技术领域
本发明涉及一种提高尼龙帆布和三元乙丙橡胶粘合性能的方法，属于纤维浸渍液技术领域。
背景技术
尼龙帆布作为骨架材料，在输送带领域中有着广泛的应用。这主要是由于尼龙拥有较高强度，优良的尺寸稳定性和耐热性。将尼龙帆布用于输送带内部，形成输送带橡胶制品的骨架，使其承受巨大压力，冲击负荷，其优良耐热性也使得外部物料传递的热量和摩擦热不会对其造成太大的影响。尼龙帆布是影响输送带寿命和性能的重要材料。
为了赋予尼龙纤维和橡胶的粘合性能，需要对尼龙纤维采用浸胶处理。通常采用的浸胶体系是间苯二酚，甲醛，橡胶胶乳和水组成，浸胶液对尼龙纤维进行浸胶时，间苯二酚和甲醛形成酚醛树脂与尼龙纤维的酰胺基团作用，酚醛树脂还能和胶乳形成分子链缠结以及发生化学作用，胶乳和橡胶则发生共硫化作用，使得尼龙纤维和橡胶很好的粘合在一起。
但是与三元乙丙橡胶达到共硫化的胶乳很少，目前只有少数胶乳能与三元乙丙橡胶很好的粘结。CN 103476856A专利中披露了使用间苯二酚-甲醛-氯磺化聚乙稀浸胶体系作为二浴浸渍液，通过异氰酸酯和环氧树脂为主体，通过浸渍改善聚酯纤维表面活性，橡胶采用硫磺硫化体系，使得聚酯纤维和三元乙丙橡胶和聚酯布能够达到较高的粘合效果。US2011/0126964A1专利中介绍了使用间苯二酚-甲醛-氢化丁腈胶乳作为浸胶液，使棉布和三元乙丙橡胶达到化学粘合，橡胶剥离时呈明显化学撕裂。US 6524417B2专利中介绍了三元乙丙胶乳的研发，通过硫磺硫化也能使此胶乳和三元乙丙橡胶达到很好的共硫化。
虽然上述浸胶体系同样能使尼龙帆布和三元乙丙橡胶很好的粘合在一起，但是普遍存在的缺陷就是采用胶乳的制备太过昂贵，造价成本过高，在配制浸胶液的工艺上也比较耗时，一般间苯二酚和甲醛合成出酚醛树脂的时间过长，一般工艺为40℃下搅拌4～6小时，而且还有加入胶乳后的熟化工艺也耗时较长，一般工艺为常温静置16小时，配置过程比较繁琐，这些小品种的胶乳很难够得，并不适合在输送带领域广泛应用。
为了改善以上问题，本发明采用非间苯二酚-甲醛-胶乳体系，这样避免了浸渍液配制工艺的繁琐，也能够使得三元乙丙橡胶和尼龙帆布更好的粘合。有很多实验表明，在橡胶或者骨架材料上接枝马来酸酐类物质，能促进两者的粘合，且由于马来酸酐类物质的高活泼性使其化学交联可能性更加广泛，反之，上述小品种胶乳造价过高，工业化困难。
三元乙丙橡胶用到硫磺体系硫化时，形成的多硫键其耐热性能不是很好，在运送高温物料时很容易断裂，三元乙丙橡胶通过一些键能较高的化学键，例如C-C键，可以大大提高三元乙丙橡胶的耐热等级。
发明内容
本发明的目的是提供一种提高尼龙帆布和三元乙丙橡胶粘合性能的方法，从而解决使用常规间苯二酚-甲醛-胶乳浸渍处理的尼龙帆布无法和三元乙丙橡胶粘合的问题。克服现有技术为解决三元乙丙橡胶和尼龙布粘合而使用的一些小品种胶乳，使得浸胶液合成工艺繁琐，反应条件苛刻，价格昂贵，现今无法工业化的不知之处。
按照本发明提供的技术方案，一种提高尼龙帆布和三元乙丙橡胶粘合性能的方法，步骤为：
(1)浸胶液的配置：在400份纯水中加入50～150份的水溶性树脂和1～6份高活性马来酰亚胺类物质，搅拌30～60min至其均匀后得到浸胶液；
(2)尼龙帆布的浸渍和干燥：将尼龙帆布在浸胶液中浸渍30～60s，然后放置在115～125℃烘箱中干燥1～3min；
(3)三元乙丙橡胶的预处理：在100份三元乙丙橡胶中加入40～100份补强剂，5～40份增塑剂，0.1～3份引发剂和1～7份交联剂，待用；
(4)三元乙丙橡胶的的粘合：将步骤(2)干燥后的尼龙帆布在150～180℃下热处理3～5min，然后连同步骤(3)预处理后的三元乙丙橡胶置于模具中，放入平板硫化仪150～154℃硫化30～50min，最后采用粘合夹具进行粘合，即可。
本发明的机理主要是以自由基引发剂和高活性马来酸亚胺类物质为交联剂，通过自由基引发，马来酰亚胺类物质的端双键能形成新的高活性自由基，克服了正常自由基无法向帆布方向渗透的缺点，而且在尼龙帆布热处理的时候，马来酰亚胺类物质会和尼龙帆布进行化学反应，增加了交联位置，在最后的硫化过程中，就会形成马来酰亚胺桥键，使得三元乙丙橡胶和尼龙帆布达到较好的粘合效果。
本发明的浸胶后的帆布热处理温度，最好控制在150～180℃之间，温度过低尼龙帆布与浸胶液的化学结合并不充分，温度高于180℃时，马来酰亚胺类物质容易自聚，交联键链长过长，影响和三元乙丙橡胶的进一步交联。
本发明的浸胶液浸渍时间控制在30～60s，在浸渍时间30s以下的时候，附胶量太少，没有足够的化学基团进行交联，浸渍时间60s以上，附胶层太厚，在热处理的时候水分可能蒸发不充分，容易形成皮胶层，形成薄弱位置。
所述水溶性树脂为改性聚丁二烯树脂，环氧树脂，醇酸树脂，氨基树脂，聚酯树脂或聚氨酯树脂中的一种或几种的混合物。
所述高活性马来酰亚胺类物质为二苯甲烷双马来酰亚胺，N-苯基换马来酰亚胺，N-环己基马来酰亚胺，N-叔丁基马来酰亚胺，N,N间苯撑双马来酰亚胺或N-苄基马来酰亚胺中的一种或几种的混合物。
所述补强剂采用炭黑和白炭黑两者混合物。
所述增塑剂采用聚丁二烯，芳烃油，石蜡油或环氧大豆油中的一种或几种的混合物。
所述引发剂为过氧化二叔丁基，过氧化二异丙苯，过氧化苯甲酸叔丁酯，过氧化叔戊酸叔丁基酯，过氧化甲乙酮，过氧化环己酮，过氧化二碳酸二异丙 酯或过氧化二碳酸二环己酯中的一种或几种的混合物。
所述交联剂为二苯甲烷双马来酰亚胺，N-苯基换马来酰亚胺，N-环己基马来酰亚胺，N,N间苯撑双马来酰亚胺，三烯丙基异氰脲酸酯，间二甲苯撑双柠糠酰亚胺中的一种或几种的混合物。
本发明的有益效果：本发明一种提高尼龙帆布和三元乙丙橡胶粘合性能的方法，使用纯水为溶液的马来酸化聚丁二烯和马来酰亚胺类物质，能显著提高三元乙丙橡胶和尼龙帆布的粘合，而且橡胶采用了过氧化物和马来酰亚胺物质作为交联剂，能改善三元乙丙橡胶的耐热性能，在热老化后依然能橡胶和帆布之间依然保持较高的粘合力，从而避免了传统的RFL体系的浸胶液合成复杂，耗时长的缺点，同时浸胶液中无需添加浸润剂，相对于小品种胶乳的RFL体系成本较低，而且配制的水溶液对环境并无影响，适合于工业化应用。
具体实施方式
实施例1
(1)浸胶液的配置：先在重量份数400的纯水中，加入100重量份数改性聚丁二烯后，再加入4重量份数的N`N间苯撑双马来酰亚胺，搅拌30min至其均匀后得到浸胶液；
(2)尼龙帆布的浸渍和干燥：将尼龙帆布在浸胶液中浸渍30s，然后放置在120℃烘箱中干燥2min；
(3)三元乙丙橡胶的预处理：三元乙丙粘合橡胶100份中加入炭黑40份，白炭黑10份，过氧化二异丙苯2份，N`N间苯撑双马来酰亚胺3份，石蜡油30份；
(4)三元乙丙橡胶的的粘合：将步骤(2)干燥后的尼龙帆布在在烘箱中150热处理4分钟，将这样浸渍液处理后的帆布同三元乙丙橡胶置于25*25cm的模具中，放入平板硫化仪152℃硫化40min，在拉力机上采用粘合夹具进行粘合实验，结果见表1。
实施例2
(1)浸胶液的配置：配制浸胶液，先在重量份数400的纯水中，加入100重量份数改性聚丁二烯后，再加入5重量份数的N,N间苯撑双马来酰亚胺；
(2)尼龙帆布的浸渍和干燥：将尼龙帆布在浸胶液中浸渍60s，然后放置在115℃烘箱中干燥3min；
(3)三元乙丙橡胶的预处理：三元乙丙粘合橡胶100份中加入炭黑40份，白炭黑10份，过氧化二异丙苯2份，二甲苯撑双柠糠酰亚胺5份，石蜡油30份。
(4)三元乙丙橡胶的的粘合：将步骤(2)干燥后的尼龙帆布在烘箱中180热处理4分钟，将这样浸渍液处理后的帆布同三元乙丙橡胶置于25*25cm的模具中，放入平板硫化仪152℃硫化40min，拉力机上采用粘合夹具进行粘合实验，结果见表1。
实施例3
(1)浸胶液的配置：配制浸胶液，先在重量份数400的纯水中，加入80 重量份数聚氨酯树脂后，再加入4重量份数的N-环己基马来酰亚胺；
(2)尼龙帆布的浸渍和干燥：将尼龙帆布在浸胶液中浸渍50s，然后放置在120℃烘箱中干燥2min；
(3)三元乙丙橡胶的预处理：三元乙丙粘合橡胶100份中加入炭黑40份，白炭黑10份，过氧化二异丙苯2份，间二甲苯撑双柠糠酰亚胺3份，石蜡油30份。
(4)三元乙丙橡胶的的粘合：将步骤(2)干燥后的尼龙帆布在烘箱中170热处理4分钟，将这样浸渍液处理后的帆布同置于25*25cm的模具中，放入平板硫化仪152℃硫化40min，在拉力机上采用粘合夹具进行粘合实验，结果见表1。
实施例4
(1)浸胶液的配置：配制浸胶液，先在重量份数400的纯水中，加入80重量份数醇酸树脂后，再加入4重量份数的N-苄基马来酰亚胺；
(2)尼龙帆布的浸渍和干燥：将尼龙帆布在浸胶液中浸渍45s，然后放置在125℃烘箱中干燥3min；
(3)三元乙丙橡胶的预处理：三元乙丙粘合橡胶100份中加入炭黑40份，白炭黑10份，过氧化叔戊酸叔丁基酯1份，间二甲苯撑双柠糠酰亚胺3份，石蜡油30份。
(4)三元乙丙橡胶的的粘合：将步骤(2)干燥后的尼龙帆布在烘箱中170℃热处理4分钟，将这样浸渍液处理后的帆布同马来酰三元乙丙橡胶置于25*25cm的模具中，放入平板硫化仪152℃硫化40min，在拉力机上采用粘合夹具进行粘合实验，结果见表1。
对比实施例1
对比例1与实施例1的粘合胶配方相同，浸胶方法则采用了传统RFL溶液一步法浸胶，粘合橡胶与RFL浸胶处理尼龙帆布的粘合性能如表1所示。
对比实施例2
对比例2与实施例2的粘合胶配方相同，浸胶方法则采用了传统RFL溶液一步法浸胶，粘合橡胶与RFL浸胶处理尼龙帆布的粘合性能如表1所示。
对比实施例3
对比例3与实施例1的浸胶液配方和浸渍工艺一样，粘合胶中采用三烯丙基异氰脲酸酯,粘合橡胶与此浸胶配方处理尼龙帆布的粘合性能如表1所示。
表1本发明实施例与对比实施例的性能比较
注：老化条件200℃×1天
从实施例和对比例中可以看出，实施例的常温粘合强度、热老化后粘合强度明显高于相应的对比例，而且热老化后粘合效果很好，并且加工方法简单，成本较低。
Claims (1)
1.一种提高尼龙帆布和三元乙丙橡胶粘合性能的方法，其特征是步骤为：
（1）浸胶液的配置：在400份纯水中加入50~150份的水溶性树脂和1~6份高活性马来酰亚胺类物质，搅拌30~60min至其均匀后得到浸胶液；
（2）尼龙帆布的浸渍和干燥：将尼龙帆布在浸胶液中浸渍30~60s，然后放置在115~125℃烘箱中干燥1~3min；
（3）三元乙丙橡胶的预处理：在100份三元乙丙橡胶中加入40~100份补强剂，5~40份增塑剂，0.1~3份引发剂和1~7份交联剂，待用；
（4）三元乙丙橡胶的的粘合：将步骤（2）干燥后的尼龙帆布在150~180℃下热处理3~5min，然后连同步骤（3）预处理后的三元乙丙橡胶置于模具中，放入平板硫化仪150~154℃硫化30~50min，最后采用粘合夹具进行粘合，即可；
所述水溶性树脂为改性聚丁二烯树脂，环氧树脂，醇酸树脂，氨基树脂，聚酯树脂或聚氨酯树脂中的一种或几种的混合物；
所述高活性马来酰亚胺类物质为二苯甲烷双马来酰亚胺，N-环己基马来酰亚胺，N-叔丁基马来酰亚胺，N,N’-间苯撑双马来酰亚胺或N-苄基马来酰亚胺中的一种或几种的混合物；
所述补强剂采用炭黑和白炭黑两者混合物；
所述增塑剂采用聚丁二烯，芳烃油，石蜡油或环氧大豆油中的一种或几种的混合物；
所述引发剂为过氧化二叔丁基，过氧化二异丙苯，过氧化苯甲酸叔丁酯，过氧化叔戊酸叔丁基酯，过氧化甲乙酮，过氧化环己酮，过氧化二碳酸二异丙酯或过氧化二碳酸二环己酯中的一种或几种的混合物；
所述交联剂为二苯甲烷双马来酰亚胺， N-环己基马来酰亚胺，N,N’-间苯撑双马来酰亚胺，三烯丙基异氰脲酸酯，间二甲苯撑双柠糠酰亚胺中的一种或几种的混合物。
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