氯丁胶乳在帘线浸胶中的应用

橡胶院研发基金课题申请书课题名称：氯丁胶乳在帘线浸胶中的应用部门：轮胎工程中心课题申请人： 张燕薛秀姜云平起止年限：2006年至2008年北京橡胶工业研究设计院2006年3月14日国内外水平和发展趋势骨架材料是橡胶制品的重要组成部分，目前常用的纤维骨架材料主要有：聚酯、锦纶、芳纶和人造丝等品种。由于纤维表面光滑，活性基团较少，因此需要通过浸胶处理来增加其与橡胶的粘合性。浸胶即将织物通过胶液浸渍槽，使织物纤维表面附着一层胶膜，以提高织物与橡胶的粘合力，增加制品的耐剥离及多次压缩变形的性能。用于浸胶的胶液以胶乳为主体，并含有适量的配合剂和改性成分。常用的胶乳为天然胶乳、丁苯胶乳、丁砒胶乳和羧基胶乳等。胶乳可以在纤维的表面形成一层胶膜起粘合作用，因此其成分对粘合起着决定性作用。从粘合的角度看，有机高聚物间的粘合主要是靠分子间力和化学键合的作用。其中高聚物的极性有着重要的影响。在各种纤维分子中，一般都含有极性基团（羧基、羟基或氨基等），为此必须使胶乳中的高聚物分子也带有极性官能团，以提供必要的粘合条件。作为纤维粘合用的胶乳通常选用含极性基团的丁砒胶乳，由于其含有极性很强的2-VP单体，所以是各种纤维和橡胶的优良粘结剂，广泛用作浸渍各种轮胎、胶带和胶管的骨架材料一纤维帘布、线绳等。目前，国内外的纤维骨架材料的浸渍体系基本以丁砒胶乳为主体。经过多年的使用证明，该浸渍体系与常用橡胶有着极好的粘合性能。近年来，由于橡胶制品的阻燃性能越来越受到广泛的关注，具有一定阻燃作用的氯丁橡胶的制品中的应用迅速增加。与此同时，纤维骨架材料与氯丁橡胶的粘合问题也凸现出来。用传统的RFL浸渍体系处理的纤维骨架材料无法满足与氯丁橡胶的粘合。在这种情况下，开始开发氯丁胶乳在浸渍体系中的应用。氯丁胶乳是以氯丁二烯为主要原料，在阴离子乳化体系下聚合的水乳液。其产品有良好的阻燃性和黏合力高的特点。目前被应用在一般的粘合剂生产中，用于帘线粘合。国外有相关的专利报导：主要是氯丁胶乳取代部分丁苯毗胶乳应用于聚酯帘线的浸胶，且粘合效果良好。我院曾在结合芳纶粘合的课题工作中，进行过氯丁胶乳的应用研究，结果是经过该浸胶体系处理的帘线比用原RFL浸渍液处理的帘线粘合强度高出1公斤以上，目前国内还没有产业化的应用。随着橡胶工业的发展，对骨架材料的阻燃和粘合要求越来越高。氯丁胶乳浸胶的聚酯、芳纶帘线、帆布等制品，可以有效改善这两方面的性能。这无疑对骨架材料有积极的推动作用，在对轮胎高温行驶、煤矿运输带上都有广泛应用的前景。课题总目标本课题主要解决氯丁胶乳适应工业化浸胶工艺要求，使胶乳达到浸胶工艺指标的要求。主要指标见表1:表1:浸胶胶乳工艺指标要求项目指标总固物%40±1粘度mPa•s30±5机械稳定性%<0.36PH11+0.5泡沫高度cm相当于Nipol5218FS研究出有良好粘合性和阻燃性能的氯丁胶乳+丁砒胶乳的浸胶体系和浸胶配方。把研究的浸胶体系和配方进行生产试验。产业化前景该项目研制成功，可以部分取代原浸胶用的丁苯和丁苯毗胶乳，成为浸胶胶乳的换代产品，氯丁胶乳使用量可达2000〜15000吨（目前浸胶胶乳用量为3万吨左右）。工业化产值（2500万〜1亿5千万），经济效益可达产值的20%左右。主要经济指标及社会经济效益该项目所产生的经济效益，主要表现在氯丁胶乳和现用丁苯毗胶乳的吨价差上。一般氯丁胶乳的合成成本要低于现用丁苯毗成本10%左右，这样浸胶成本也相应低10%左右。以年用量7000吨算，生产厂可获利1000万，浸胶应用厂可降低成本700万。该项目在获得经济效益的同时，也可生产良好的社会效益，如提高帘线、运输带的阻燃性能，减少和降低相应的橡胶制品安全风险，这对轮胎安全行驶、运输带安全运行、减少人员伤害有着重大的意义。

研究内容及技术路线该项目首先合成出适合浸胶工艺氯丁胶乳，使其达到表1中的各项指标。采用的技术路线可分为两种，一种是使用氯丁二烯在阴离子乳液体系中聚合，经过调整得到所要产品。另一种是用目前市场用作粘合剂的普通氯丁胶乳进行改性调整达到所需指标。用1中得到的氯丁胶乳进行芳纶、聚酯纤维浸胶工艺及配方研究，可以用一浸法，也可以用两浸法完成。在一浸法、两浸法中主要是用氯丁胶乳取代原方法中的丁苯毗，使其提高粘合，改善阻燃性，工艺路线表示为：①聚合部分工艺示意图：单体1单体2未反应单体 乳化剂II乳液聚合TOC\o"1-5"\h\zf III乳液聚合—一脱气—一后处理—一成品氯丁胶乳fff I f水乳化剂引发剂 真空 氨水等②浸胶工艺路线图：甲醛间苯二酚氯丁胶乳丁苯毗胶乳II, 25°CX6hI IRF配制 一IRFL —一I孰成 —一I浸胶ffH2O 催化剂胶230°CX2min 160°CX2min成品。圈取。 热牵伸。 -干燥—浸胶帘线经过与橡胶硫化、检验粘合强度，从中优选出最佳配方及工艺参数。成品试验在1,2试验室技术的基础上，联系厂家进行上级浸胶试验，达到各项浸胶布指标，选择轮胎厂、三角带厂进行轮胎、运输带、三角带的成品试验，作出评价。在成品试验成功后进行市场推广工作。六.研究进度2006年1月〜6月完成有关资料收集，国内基本符合浸胶氯丁胶乳的收集6月〜12月完成聚合工艺条件配方，研究调整出适应浸胶工艺要求的氯「胶乳产品，达到表1指标。2007年1月〜12月用聚酯线、芳纶线进行浸胶应用研究，提出研究报告，完成试验室研究成果。2008年1月〜6月进行上机浸胶应用试验，制成成品，并进行成品评价试验。

七.研究经费及构成明细表1.原材料：氯丁二烯1万丁苯毗胶乳0.2万助剂0.8万其他1.2万小计3.2万2.设备仪器单浴浸胶机一台20万表面张力计台1.5万光电天平台1.5万小计23万3.差旅