橡膠增強用聚酯簾線表面處理及機理研究.pdf

1、由于滌綸簾子線(尤其高模低縮滌綸簾線)優(yōu)良機械性能、高強高模及尺寸穩(wěn)定性而作為復(fù)合材料增強體被廣泛用于轎車輪胎、安全帶，工業(yè)軟管等各個領(lǐng)域。復(fù)合材料的界面粘結(jié)性能直接影響復(fù)合材料的綜合性能，由于滌綸表面化學(xué)極性比較低，滌綸/橡膠界面粘結(jié)強度比較低，從而限制了滌綸簾子線的應(yīng)用，因而有必要開發(fā)新的浸膠液體系使之與橡膠達到很好的粘結(jié)。傳統(tǒng)的RFL(間苯二酚-甲醛-膠乳)浸膠液不能使兩者間產(chǎn)生很好的粘結(jié)，本文通過二步法浸膠先用預(yù)浸膠液激活滌綸簾

2、線，然后用傳統(tǒng)的RFL浸膠液處理而復(fù)合材料改善界面粘結(jié)。 本文通過預(yù)浸膠液配方組分選擇、配方組分比例分析、RFL浸膠液體系組分間的調(diào)整及對浸膠工藝進行研究來提高界面粘結(jié)性能；另外以滌綸浸膠液為例對浸膠液的粘結(jié)作用機理及界面粘結(jié)強度在高溫下的粘結(jié)性能進行探討。通過H抽出、紅外—拉曼光譜儀(FT-IR)表面分析、電子掃描顯微鏡(SEM)分析、OCA40Micro視頻接觸角測量儀等測試手段對測試結(jié)果進行表征及分析。 實驗結(jié)果表

3、明選擇水溶性的環(huán)氧樹脂與酸性固化劑(PA、SnCl2)作為預(yù)處理液，然后用RFL浸膠液處理使界面粘結(jié)強度提高40～60％，預(yù)處理液配方如下：水溶性環(huán)氧樹脂EP與水的比例H2O(質(zhì)量比)在1：8～1：10，環(huán)氧交聯(lián)度在40～60％，預(yù)浸膠時間為90s時H抽出力達到極大值；浸膠后簾線熱處理時間為150s、熱處理溫度130℃；增塑劑TPP(磷酸三苯酯)、滲透劑等加入使界面粘結(jié)強度提高大概在3～5N/cm。經(jīng)實驗得出RFL浸膠液R/F摩爾比在1

4、.8～2.0之間活性羥甲基最多，且形成的膠層剪切強度比較好；RF：L質(zhì)量比在0.15～0.2之間可達到比較好的平衡點；RFL浸膠工藝浸膠時間為120s時，即此時附膠率分別為3.0％、3.5％附近，熱處理時間120s、熱處理溫度為140℃時，此時粘結(jié)強度得到很大改善。 另外通過潤濕性能熱力學(xué)、動力學(xué)等分析，證明兩步浸膠液在熱力學(xué)、動力學(xué)上均是可潤濕的；通過紅外分析發(fā)現(xiàn)，環(huán)氧基團與滌綸末端羧基、羥基和酯鍵間形成一定相互作用力，且RF

5、L通過酚醛中大量活性羥甲基既與環(huán)氧反應(yīng)又與膠乳中乙烯吡啶中的N發(fā)生反應(yīng)形成強的相互作用；另外界面粘結(jié)強度在20～150℃范圍內(nèi)界面粘結(jié)強度會隨著溫度的升高而下降且在20～100℃下降很快，主要是由于在高溫下界面間，次化學(xué)鍵作用被破壞而降低；SEM分析可以發(fā)現(xiàn)環(huán)氧層浸膠滲透性能與交聯(lián)情況有關(guān)，粘度過高滲透不好將會影響浸膠的均勻性，通過滌綸/橡膠復(fù)合材料界面斷裂形貌斷裂推斷界面破壞的方式，經(jīng)兩步浸膠簾線界面形貌分析發(fā)生內(nèi)聚破壞有所提高即界面