環氧改性熱固性酚醛樹脂在過氧化物硫化氫化丁腈橡膠中的應用

王滕滕，別龍嬌

（寧波裕江特種膠帶有限公司，浙江 寧波 315000）

汽車同步帶又稱正時皮帶，是用在汽車發動機內部、靠齒嚙合起傳動作用的一種汽車零部件，屬于汽車發動機配氣系統的重要組成部分。氫化丁腈橡膠（HNBR）以優異的耐高溫、耐油性能[1]成為目前制造汽車同步帶的主要膠種。與其他傳動帶，如多楔帶等相比，同步帶性能要求更高，一旦出現故障，極易連帶造成發動機氣門被頂彎、活塞被沖壓破壞等，且維修困難，費用很高。汽車同步帶主要由橡膠基體、玻璃線繩和齒面包布組成，三者只有牢固粘結在一起，才能保證性能優異，使用壽命長。為滿足汽車同步帶日益提高的耐高溫要求，HNBR硫化體系已逐漸由過氧化物硫化體系替代硫黃硫化體系，但粘合性能會有一定的下降[2]，在常規配合體系下，無法滿足同步帶粘合性能的要求，需要加入一定量的增粘劑來提高粘合性能。熱固性酚醛樹脂具有優異的粘合性能和一定的補強性能[3]，采用環氧樹脂改性后，HNBR既可保留原有優良性能，又可進一步提高粘合性能[4]。

本工作選擇環氧改性熱固性酚醛樹脂作為增粘劑，研究其用量對HNBR膠料性能的影響，旨在提高過氧化物硫化HNBR膠料的粘合性能，并確保其他性能依然優異。目前關于環氧改性熱固性酚醛樹脂在HNBR中的應用未見報道。

1 實驗

1.1 主要原材料

HNBR，牌號3446，丙烯腈質量分數為0.34，德國朗盛公司產品；炭黑N550，美國卡博特炭黑有限公司產品；氧化鋅，上海京華化工有限公司產品；甲基丙烯酸鋅（ZDMA），南京友好助劑化工有限責任公司產品；環氧改性熱固性酚醛樹脂（含六次甲基四胺），牌號SG3378，美國圣萊科特公司產品；過氧化二異丙苯（DCP），荷蘭阿克蘇諾貝爾公司產品；T0303型尼龍布，吳江海角工業用布有限公司產品；玻璃線繩，日本板銷子公司產品。

1.2 配方

HNBR 100，炭黑N550 50，氧化鋅 5，硬脂酸 1，防老劑RD 2，防老劑MBZ 0.5，增塑劑D810 10，ZDMA 8，硫化劑DCP 5.5，樹脂SG3378 變量。

1.3 主要設備和儀器

S（X）K-160A型兩輥開煉機和QLB-D 350×350×2型平板硫化機，上海橡膠機械廠產品；GTM2000-A型無轉子硫化儀、GT-AI7000-M型電子拉力機和GT-7012-D型磨耗試驗機，高鐵科技股份有限公司產品；邵氏A型硬度測定儀，上海化工機械四廠產品；401型熱空氣老化箱，杭州藍天化驗儀器有限公司產品。

1.4 試樣制備

混煉膠制備：先將HNBR在開煉機（輥距為0.5 mm）上塑煉（薄通5次），然后將輥距調至2 mm，依次加入防老劑、氧化鋅和硬脂酸→炭黑和增塑劑→ZDMA和硫化劑→樹脂SG3378→左右割刀3/4，重復4次，然后薄通打三角包6次，出片，停放16 h。

玻璃線繩處理：采用HNBR膠乳的RFL浸漬溶液處理。

尼龍膠布處理：先將尼龍白坯布在HNBR膠漿中浸漬，然后烘干處理。

試樣硫化條件為170 ℃×1.5t90。

1.5 性能測試

布剝離力：將尼龍膠布與2 mm厚的混煉膠片疊放在一起，放入平板硫化機上硫化，然后采用電子拉力機進行布剝離測試，以拉伸力最大值表征粘合力。

其余性能均按相應的國家標準測試。

2 結果與討論

2.1 硫化特性

樹脂SG3378用量對膠料硫化特性的影響如表1所示。

從表1可以看出：隨著樹脂SG3378用量的增大，膠料的Fmax－FL逐漸減小，說明體系交聯密度減小；焦燒時間ts1和ts2總體延長，t90也延長，說明膠料的硫化速度減慢，這是因為樹脂中的酚羥基消耗過氧化物產生的自由基，從而導致膠料的硫化速度減慢和交聯密度降低。

2.2 物理性能

樹脂SG3378用量對膠料物理性能的影響如表2所示。

從表2可以看出：隨著樹脂SG3378用量的增大，膠料的拉伸強度減小，這是體系交聯密度降低的原因；邵爾A型硬度和100%定伸應力增大，說明樹脂具有一定的補強作用，可提高低伸長率下膠料的強度，分析認為樹脂用量越大，固化程度越高，并與橡膠大分子形成互穿網絡，從而使得膠料抵抗外力能力增強；拉斷伸長率先增大后減小，這是因為樹脂用量不大時，體系交聯密度適當降低，使得橡膠分子鏈段的運動變得容易，此時膠料的拉斷伸長率增大，樹脂用量繼續增大時，熱固性樹脂與橡膠大分子的互穿網絡限制了分子鏈段的運動，導致膠料的拉斷伸長率減小。

2.3 耐磨性能

樹脂SG3378用量分別為0，7.5，15，22.5和30份時，膠料的DIN磨耗量分別為120，133，166，175和191 mm3。可以看出，隨著樹脂SG3378用量的增大，膠料的DIN磨耗量逐漸增大，說明其耐磨性能下降，這是體系交聯密度降低的緣故。

2.4 耐熱老化性能

樹脂SG3378用量對膠料耐熱老化性能的影響如表3所示。

從表3可以看出，隨著樹脂SG3378用量的增大，老化后膠料的拉斷伸長率保持率減小，說明耐熱老化性能下降，而邵爾A型硬度變化減小。分析認為：樹脂用量越大，體系含膠率越低，橡膠成分所占比例減小，因此交聯密度隨熱老化進行增大的比例也減小，邵爾A型硬度變化越不明顯。

2.5 粘合性能

樹脂SG3378用量對膠料粘合性能的影響如圖1所示。

圖1 樹脂SG3378用量對膠料粘合性能的影響

從圖1可以看出，隨著樹脂SG3378用量的增大，膠料與玻璃線繩以及尼龍膠布的粘合力均先增大后減小。分析認為：當樹脂用量較小時，隨著樹脂用量的增大，其分子結構中的環氧基團與玻璃線繩和尼龍膠布表面的基團反應程度增大，從而使粘合力提高；當樹脂用量增大到一定程度后，體系交聯密度大幅減小，使膠料與玻璃線繩和尼龍膠布的共交聯程度降低，粘合力又下降。

3 結論

（1）隨著樹脂SG3378用量的增大，膠料的焦燒時間延長，硫化速度減慢。

（2）樹脂SG3378具有補強作用，能提高低伸長率下膠料的強度。

（3）樹脂SG3378的加入對膠料的耐磨性能和耐熱老化性能不利。

（4）隨著樹脂SG3378用量的增大，膠料的粘合性能先提高后降低。

（5）在過氧化物硫化HNBR膠料中，樹脂SG3378用量不宜過大，當其用量在7.5份左右時，膠料的綜合性能較好。