高模量低收縮聚酯線繩V帶底膠配方的研究

劉士鐸

（河北省辛集市金昊橡膠有限公司，河北 辛集 052360）

隨著用戶對V帶性能要求的不斷提高，生產(chǎn)企業(yè)對V帶的使用壽命越來越重視。骨架材料對V帶的性能至關重要。普通聚酯線繩模量低、伸長率大、與底膠粘合性能較差，嚴重影響了V帶的質量和使用壽命。高模量低收縮聚酯線繩作為一種高性能V帶骨架材料，模量高、收縮率小、與底膠粘合性能好，可以顯著延長V帶使用壽命。

V帶底膠對骨架材料具有重要的支撐作用，底膠與骨架材料匹配與否直接影響V帶的性能。用于普通聚酯線繩作骨架材料的V帶底膠硬度小、伸長率大、生熱高、與線繩的動態(tài)粘合性能較差，對高模量低收縮聚酯線繩難以起到良好的支撐作用，極易出現(xiàn)與高模量低收縮聚酯線繩脫離現(xiàn)象，不能發(fā)揮高模低收縮聚酯線繩的性能優(yōu)勢。

本工作研究用于高模量低收縮聚酯線繩作骨架材料的V帶底膠配方，使底膠與高模量低收縮聚酯線繩良好匹配，以提高V帶的性能和使用壽命。

1 實驗

1.1 主要原材料

1100dtex/5×3型普通聚酯線繩和1100dtex/5×3型高模量低收縮聚酯線繩，浙江尤夫高新纖維股份有限公司產(chǎn)品；抗硫化返原劑TDB680、硅粉B-66和耐動態(tài)粘合疲勞劑LP-600，安徽阜陽利普化工有限公司產(chǎn)品；無機補強劑JC-069，江蘇玖川納米科技有限公司產(chǎn)品；耐疲勞劑HG-90和抗撕裂樹脂HR-801，廣州盈瀧貿(mào)易有限公司產(chǎn)品。

1.2 主要儀器與設備

JC-2000E型密閉型無轉子硫化儀、JPL型多功能電子拉力機和JC-4001型V帶疲勞機，江都市精誠測試儀器廠產(chǎn)品；WPL-100型橡膠疲勞龜裂試驗機，揚州市天發(fā)試驗機械有限公司產(chǎn)品；KT-2002GF型壓縮生熱試驗機，中國臺灣曄中科技股份有限公司產(chǎn)品。

1.3 制備工藝

膠料混煉均勻，停放后擠出相應規(guī)格的膠條。聚酯線繩浸漬底膠汽油膠漿后纏繞，切割成帶坯，上底膠包布，硫化后制成V帶成品（B型，長1600 mm）。

1.4 試驗方法

聚酯線繩性能測試按照HG/T 2821—2008進行，膠料壓縮疲勞溫升測試按照GB/T 1687—1993進行，膠料屈撓龜裂性能測試按照GB/T 13934—2006進行，V帶線繩粘合性能測試按照GB/T 3688—1998進行，V帶疲勞性能測試按照GB/T 15328—2009進行，其他性能測試均按照相應國家標準進行。

2 結果與討論

2.1 聚酯線繩性能

國內生產(chǎn)V帶用聚酯線繩的企業(yè)雖然不多，產(chǎn)品質量卻參差不齊[1]。不同規(guī)格的V帶使用的線繩規(guī)格不同。A型V帶一般使用1100dtex/3×3型聚酯線繩，B型V帶一般使用1100dtex/5×3型聚酯線繩。2種線繩的性能對比見表1。

表1 2種線繩的性能對比

從表1可以看出：與普通聚酯線繩相比，高模量低收縮聚酯線繩的斷裂強力相當，斷裂伸長率、定負荷伸長率、干熱收縮率較小，粘合性能較好，V帶疲勞壽命較長，說明高模量低收縮聚酯線繩作為骨架材料能明顯提高V帶性能。

2.2 底膠配方設計

2.2.1 主體材料

目前采用普通聚酯線繩的V帶底膠主體材料大多為天然橡膠（NR）/丁苯橡膠（SBR）并用，該底膠生熱高、生熱速度快，模量低，不能支撐高模量線繩，用于高模量低收縮聚酯線繩V帶會導致線繩脫層和底膠斷裂。因此，本工作采用彈性和耐疲勞性能較好、生熱較低的順丁橡膠（BR）與NR并用作為底膠的主體材料。鑒于BR的加工性能和抗撕裂性能較差，需添加補強劑和抗撕裂樹脂來彌補其不足。不同主體材料的V帶底膠性能見表2。

表2 不同主體材料的V帶底膠性能

從表2可以看出：與主體材料為NR/SBR（并用比70/30）的底膠相比，主體材料為NR/BR（并用比70/30）的底膠硬度、定伸應力、拉伸強度和撕裂強度基本相當，彈性較好，生熱較低，V帶的粘合性能和耐疲勞性能好，采用NR/BR并用體系作主體材料有利于提高底膠抗斷裂性能。

2.2.2 助硫化體系

為了提高V帶底膠的模量穩(wěn)定性和耐疲勞性能，硫化體系采用耐疲勞硫化體系[硫黃/促進劑DM/促進劑CZ并用（并用比2/1/2）體系]。為克服NR耐熱性差和易硫化返原的問題，在助硫化體系中適量加一些抗硫化返原劑[2]。不同助硫化體系的V帶底膠性能見表3。

從表3可以看出，5種助硫化體系底膠的V帶粘合強度基本相當，添加抗硫化返原劑的3種底膠V帶耐疲勞性能較好。綜合來看，偶聯(lián)劑Si69/抗硫化返原劑TDB680/苯甲酸并用（并用比1/0.5/2）助硫化體系底膠的V帶粘合性能和耐疲勞性能較好，使用壽命較長，成型工藝性能較好，成本適中，該助硫化體系是優(yōu)選的助硫化體系。

表3 不同助硫化體系的V帶底膠性能

2.2.3 補強體系

補強體系對V帶底膠的性能非常重要。普通V帶底膠的補強體系多采用炭黑N330/炭黑N660/硅粉B-66并用。為提高V帶底膠的性能，本工作采用彈性好、生熱低、拉伸性能好的炭黑品種（炭黑N774和N550），并適當并用兼具補強性能和提高彈性的硅粉B-66和無機補強劑JC-069，以優(yōu)化V帶底膠的性能。不同補強體系的V帶底膠性能見表4[補強體系A為炭黑N330/炭黑N660/硅粉B-66并用（并用比20/60/70）；補強體系B為炭黑N774/炭黑N550/硅粉B-66/無機補強劑JC-069并用（并用比70/20/50/10）]。

從表4可以看出：與炭黑N330/炭黑N660/硅粉B-66補強體系的膠料相比，炭黑N774/炭黑N550/硅粉B-66/無機補強劑JC-069補強體系底膠的定伸應力、拉伸強度、撕裂強度和彈性提高，生熱較低，V帶的粘合性能和耐疲勞性能較好。

表4 不同補強體系的V帶底膠性能

2.2.4 耐疲勞和抗撕裂助劑體系

V帶底膠的耐疲勞和抗斷裂性能非常重要，本工作在底膠配方中添加耐疲勞和抗撕裂助劑。耐疲勞體系由耐疲勞劑HG-90、耐動態(tài)粘合疲勞劑LP-600和防老劑H組成，抗撕裂助劑為抗撕裂樹脂HR-801。耐疲勞和抗撕裂助劑體系對V帶底膠性能的影響見表5[耐疲勞和抗撕裂助劑體系為耐疲勞劑HG-90/耐動態(tài)粘合疲勞劑LP-600/抗撕裂樹脂HR-801/防老劑H并用（并用比6/4/5/1）]。

從表5可以看出：與未添加耐疲勞和抗撕裂助劑體系的底膠相比，添加耐疲勞和抗撕裂助劑體系的底膠V帶粘合性能和耐疲勞性能顯著提高。

表5 耐疲勞和抗撕裂助劑體系對V帶底膠性能的影響

2.2.5 優(yōu)化配方

通過以上試驗，確定V帶底膠優(yōu)化配方為：NR，70；BR，30；炭黑N550，20；炭黑N774，70；硅粉B-66，50；無機補強劑JC-069，10；白炭黑，10；氧化鋅，6；硬脂酸，2.5；硫黃，2；促進劑DM，1；促進劑CZ，2；偶聯(lián)劑Si69，1；抗硫化返原劑TDB680，0.5；苯甲酸，2；防老劑4010NA，1；防老劑RD，1.5；防老劑BLE，1.5；耐疲勞劑HG-90，6；耐動態(tài)粘合疲勞劑LP-600，4；抗撕裂樹脂HR-801，5；防老劑H，1；其他，17.8。

2.3 底膠性能

優(yōu)化配方的V帶底膠性能見表6。

從表6可以看出：與原配方底膠相比，優(yōu)化配方底膠的硫化時間略長，硬度、定伸應力、拉伸強度、撕裂強度、彈性和耐屈撓性能明顯提高，生熱降低，V帶的粘合性能和耐疲勞性能提高，該底膠有利于支撐高模量線繩，可充分體現(xiàn)高模量低收縮聚酯線繩的性能優(yōu)勢。

表6 優(yōu)化配方的V帶底膠性能

3 結語

通過優(yōu)化V帶底膠的主體材料、助硫化體系、補強體系，并添加耐疲勞和抗撕裂助劑，提高了V帶底膠的物理性能、彈性和耐屈撓性能，降低了生熱，改善了成品V帶的耐疲勞性能和粘合性能，從顯著提高V帶質量，延長了V帶使用壽命。