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硼酰化钴对橡胶与镀黄铜钢丝粘合性能的促进作用


朱 嘉 王宇翔 李花婷 蒲启君
(北京橡胶工业研究设计院 100039)
作者简介 朱嘉,女,25岁。1996年毕业于华南理工大学高分子材料专业。主要从事橡胶助剂的研究和开发工作。已发表论文3篇。
80年代初,英国Manchem公司推出的硼酰化钴Manobond系列粘合剂在国际上发展很快且影响较大,被认为是橡胶与钢丝帘线粘合技术的一个突破。
北京橡胶工业研究设计院与镇江金威集团公司合作开发成功了钴盐粘合剂RC系列,经过多年不断的发展和完善,RC系列钴盐已成为橡胶与镀黄铜或镀锌钢丝帘线或绳的专用粘合促进剂,可以单独用于高性能钢丝子午线轮胎、高负荷钢丝输送带、高压钢丝胶管的制造。目前国内外广泛使用的钴盐品种包括硼酰化钴、新癸酸钴、环烷酸钴和硬脂酸钴,其中硼酰化钴的性能最佳。在本文中,对硼酰化钴RC-B16和RC-B23在橡胶与镀黄铜钢丝粘合中的促进作用进行了各种条件的系统评价。
1 实验
1·1 原材料
硼酰化钴RC-B16,粒状,钴质量分数为0·155,镇江金威集团公司产品;硼酰化钴RC-B23,粒状,钴质量分数为0·225,镇江金威集团公司产品;Manobond C-16,液体,钴质量分数为0·155,法国罗纳-普朗克公司产品;Manobond 680C,粒状,钴质量分数为0·225,法国罗纳-普朗克公司产品;镀黄铜钢丝,结构为3+9×0·22+1,贝卡尔特公司产品;其它原料均为市售产品。
1·2 配方
胶料的基本配方为:NR 90;BR 10;硬脂酸 0·5;防老剂RD 1;防老剂4010NA 2;氧化锌 8;松焦油 3;高耐磨炭黑 50;促进剂NS 0·7;不溶性硫黄IS-HS-6033 5·5。粘合剂按300 mg金属钴计算的配合量为RC-B23和Manobond 680C各1·3份;RC-B1和Manobond C-16各1·9份。
1·3 炼胶工艺
密炼机转子转速为80 r·min-1;排胶温度低于120℃。投料顺序为:生胶→粘合剂、氧化锌、硬脂酸、防老剂→炭黑、松焦油→硫黄、促进剂。
1·4 性能测试
胶料的硫化特性及硫化胶的物理性能均按相应国家标准进行测试。橡胶与镀黄铜钢丝帘线的粘合性能按HG 4-1469—82标准进行测试。老化设备为鼓风式热空气老化箱,温度精度为±0·1℃;SH-02N恒温恒湿箱,湿度精度为±0·1%;温度精度为±0·1℃。
2 结果与讨论
2·1 胶料的硫化特性和物理性能
胶料的硫化特性和物理性能测试结果见表1。

从表1可以看出,加入硼酰化钴可使胶料的门尼粘度减小,硫化速度加快,对焦烧时间的影响不大。硫化胶的定伸应力稍有减小,拉伸强度和硬度变化不大,耐热空气老化性能有显著提高。这表明硼酰化钴能够改善胶料的流动性,并起到促进硫化的作用,对胶料的加工安全性亦无危害,使综合物理性能提高。
粘合剂RC-B16和RC-B23对胶料硫化特性和物理性能的影响分别与Manobond C-16和Manobond 680C相当。这可以解释为在Co—B—O的特征结构中,Co—O键为弱键合,易离解释放出活性钴,促进活性硫化亚铜的生成,起到促进硫化的作用,而且硼是一种耐热性物质,可以提高耐热性能。
2·2 粘合性能
不同粘合剂对橡胶与镀黄铜钢丝粘合试样H抽出力的影响见表2。

从表2可以看出,加入硼酰化钴可使胶料与镀黄铜钢丝粘合试样的初始H抽出力大幅度提高,经过热空气老化、湿热老化、蒸汽老化和盐水老化后,H抽出力仍远远高于不加粘合剂的试样。
从覆胶状况来看,覆胶均匀,覆胶量也较大,表明硼酰化钴有促进粘合的作用。橡胶与镀黄铜钢丝的粘合是是由于硫化亚铜与橡胶硫化物形成了化学键合,而钴离子对活性硫化亚铜的生成起促进作用。
加入硼酰化钴还能显著提高粘合试样的耐热、耐湿、耐蒸汽、耐盐水老化性能,特别是耐湿热和耐盐水老化性能,其原因在于硼酰化钴的分子结构为星形或三角形,在热激发下,其分子解离出来的硼酸基“沉淀”在镀黄铜钢丝的周围胶料中,硼酸基具有两性作用,可以吸收酸或碱性介质、盐分或水分,使胶料的pH值保持在7~9之间,因此具有缓冲剂和抑制剂的作用,能够阻止腐蚀的发生。
粘合剂RC-B16和RC-B23对橡胶与镀黄铜钢丝粘合性能的促进作用分别与ManobondC-16和Manobond 680C水平相当。
3 结论
(1)硼酰化钴有促进硫化和增进粘合的作用。胶料中添加硼酰化钴RC-B16和RC-B23,能显著提高橡胶与镀黄铜钢丝的粘合性能。
(2)硼酰化钴RC-B16和RC-B23可使橡胶与镀黄铜钢丝粘合试样获得较好的耐热、耐湿和耐盐水的粘合性能以及优异的综合物理性能。硼酸基的两性作用赋予其较好的耐腐蚀性。
(3)RC-B16和RC-B23对橡胶与镀黄铜钢丝粘合性能的促进作用分别与Manobond C-16和Manobond 680C相当。


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