高模量芳綸簾線在浸漿過程中性能之改變

江畹蘭 編譯

（華南理工大學材料學院, 廣東 廣州 510641）

高模量芳綸簾線在浸漿過程中性能之改變

江畹蘭 編譯

（華南理工大學材料學院, 廣東 廣州 510641）

研究了芳綸簾線Русар-75、Русар-175及Русар-200在含炭黑分散體的間苯二酚甲醛膠乳中浸漬時，強度性能發(fā)生的變化。文中首次闡述了膠粘劑的附著量對簾線的影響。

芳綸簾線；合成纖維；膠粘劑；工藝；分散體；炭黑

受力骨架材料——簾布的特性會影響橡膠制品的質(zhì)量。

俄羅斯鄂木斯克城的一家企業(yè)Прогресс以高模量芳綸線Русар?這一新型合成簾線作為骨架材料，生產(chǎn)了輸送系統(tǒng)的膠管接頭。人們對Русар?提出了高力學性能要求，及高循環(huán)往復(fù)特性要求。

考慮到在制品結(jié)構(gòu)中，簾布要承受高溫和高負荷作用，故先用間苯二酚甲醛膠乳浸漬芳綸簾線，然后，再對由芳綸簾線構(gòu)成的捻線進行全面試驗。

可用以下指標來評估浸漿后簾線性能的變化情況，即拉伸強度、定伸應(yīng)力和拉斷伸長率、簾線上的附膠量，簾線與橡膠的粘合強度、簾線厚度、簾線往復(fù)強度及水分含量。

文獻中列出了簾線Русар-75、Русар-75K的力學特性變化情況，及其浸漿后簾線與橡膠的粘合強度的變化情況。有關(guān)高模量芳綸簾線的循環(huán)往復(fù)強度及浸漿對它的影響的論述，尚未見諸于文獻。

該文作者研究了芳綸簾線Русар-75、Русар-175、Русар-200強度性能及其變形性能的變化情況。采用прогресс工廠的工藝，用材料ДБА-1、СКД-1（含間苯二酚甲醛樹脂及炭黑分散體的膠乳）浸漬芳綸簾線。

拉伸強度、定伸應(yīng)力及拉斷伸長率按ГОСТ-23785.1（原蘇聯(lián)國家標準）規(guī)定測試。試樣被夾持的長度為250 mm。根據(jù)簾線破壞前循環(huán)往復(fù)的次數(shù)，來測定芳綸簾線的形變特性（往復(fù)強度）。簾線負荷的方式為從0～F的垂直負荷。Русар-75的F值為0.15 kN；Русар-175和Русар-200的F值為0.38 kN。簾線被夾持的長度達600 mm。位移頻率0.32 Hz。往復(fù)強度試驗在прогресс工廠自行研制的裝置上進行。

按ГОСТ-23785.7測定了浸漿簾線與含有改性體系的日常生產(chǎn)橡膠及其與試驗對比橡膠的粘合強度。簾線上的附膠量則用質(zhì)量法測定。

表1為未浸漿Русар-75芳綸簾線與浸漿后該簾線的力學性能。

由表1可見，浸漿后簾線的強度下降，伸長率增大?？梢哉J為，力學性能發(fā)生變化是由于簾線Русар在浸漬膠乳、張力及高溫（加工織物或者簾線時）作用下結(jié)構(gòu)老化所致。所有超高強度和超高分子量的簾線在使用過程中都有這一特性。

表1 未浸漿與浸漿后的芳綸簾線Русар-75的力學特性

盡管結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，但未浸漿芳綸簾線Русар的高力學性能，仍能使浸漿后的簾線保持正常的性能指標。

研究中曾對混合型芳綸簾線Русар-75K（芳綸+聚酰胺）的耐水性及浸漬膠乳的基本組份進行了分析。實驗在干燥至水份含量為2%時進行。該水份含量為浸漿前簾布水份含量的標準值。此處要強調(diào)的是，水份作用于簾線時，會使后者的拉伸強度降低約6%，伸長率降低5%。但簾線Русар-75在浸漿并干燥后其拉伸強度得以恢復(fù)，并且比原始值要高出2%～3%，顯然是其他浸漿組份造成了簾線結(jié)構(gòu)老化。

芳綸簾線循環(huán)往復(fù)強度指標、沉積在簾線上的膠粘劑的量及它與橡膠的粘合強度均示于表2及表3。

表2 芳綸簾線循環(huán)往復(fù)強度與浸漿過程的相關(guān)性

在浸漿過程中，簾線結(jié)構(gòu)產(chǎn)生老化的同時，循環(huán)往復(fù)強度急劇增大。這些現(xiàn)象都證明了在高溫及高負荷膠乳作用下，簾線Русар?的分子結(jié)構(gòu)和超分子結(jié)構(gòu)進行了重組。在測試簾線循環(huán)往復(fù)強度時，簾線斷裂的特征是簾線的被夾持處產(chǎn)生磨損。可以推斷，簾線Русар-75、Русар-175及Русар-200在高溫及負荷條件下其性狀與玻璃簾線相似，后者在使用過程中乃是玻璃纖維被磨損。為了防止磨損，可在玻璃簾線上涂布聚合物涂層，其涂膠量一般達12%～25%。曾研究了Русар-75、Русар-175及Русар-200簾線上的附膠量，對它們的循環(huán)往復(fù)強度及與橡膠的粘合強度的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隨簾線上附膠量的增加，芳綸簾線Русар?的循環(huán)往復(fù)強度及它與對比橡膠的粘合強度增大；而芳綸簾線與日常生產(chǎn)用橡膠的粘合強度卻略有下降（見表3）。

表3 芳綸簾線粘合強度與附膠量的相關(guān)性

由以上結(jié)果可以看出，甚至當簾線上的附膠量不多時，被用于簾線Русар-75、Русар-175及Русар-200浸漿的改性體系的官能團，會直接與Русар?纖維上的官能團相互作用。

因此，在芳綸簾線浸漿的同時，簾線中產(chǎn)生了結(jié)構(gòu)性老化，循環(huán)往復(fù)強度急劇增大。簾線上的附膠量越多，簾線的循環(huán)往復(fù)強度越高。

隨簾線上附膠量的增加，簾線與日常生產(chǎn)用橡膠的粘合強度下降，而與對比橡膠的粘合強度卻增大。這是因為隨簾線上膠粘劑膜的厚度增加，簾線上的化學活性聚合物與橡膠中改性劑的作用有所減弱。

在芳綸簾線浸漿過程中，其力學性能（拉伸強度及拉斷伸長率）發(fā)生變化的特點與傳統(tǒng)用于制造橡膠制品及輪胎的受力骨架材料——尼龍簾線及聚酯簾線有所不同，在使用芳綸簾線生產(chǎn)膠布制品時必須考慮到這些差異的存在。

[1] Андреикова Л Н. изменение свойств высокомодуль ного арамидного корда в процесе пропитывания[J]. производство шин, рти и полимерных изделий, 2012(1):28-30.

[責任編輯：張啟躍]

TQ 330.38+9

B

1671-8232(2015)04-0048-02

2013-06-20