鋼簾網輸送帶中橡膠與鍍銅鋼絲粘合性能的配方優化

孔令奇

（山西陽泉煤業集團奧倫膠帶分公司，山西 陽泉 045000）

0 引言

鋼簾網輸送帶是一種輕型新型輸送帶。鋼簾網是一種經緯向由高伸長、開放式特殊結構鋼簾線編制而成，除具有耐撕裂抗沖擊外，還具有耐熱性能，與橡膠有良好粘合性能等特點，適合用于替代化纖或鋼絲繩芯輸送帶，可應用于鋼廠、焦炭廠、采石場、裝載輸送機、固體物料輸送場等條件要求苛刻的場所[1]。而且與傳統織物芯輸送帶相比具有加工容易，單層骨架不分層，優異的抗疲勞，曲撓性等特點。

對于輸送帶而言，膠料與鋼簾網的粘合性能對其使用具有重要影響，而粘合性能和鋼簾網表面鍍層中Cu、Zn含量和鍍層厚度、鋼簾網結構、鋼絲粘合膠配方設計及生產工藝等因素有關[2]。

影響粘合的因素很多，本文主要從促進劑、硫磺、粘合體系等方面研究了對橡膠與鍍銅鋼絲簾線粘合性能的影響，這對于今后其它輸送帶的配方設計提供了有價值的思路。

1 影響橡膠與鍍銅鋼簾網粘合性能的因素

1.1 促進劑與硫磺

實驗已驗證，誘導期長的促進劑對膠料的粘合有利，如使用次磺酰胺類促進劑的膠料粘合水平好[3]。這是由于膠料的焦燒性能好、流動性也好，因而有利于膠料與鋼絲表面的充分接觸且滲透到鋼簾網的縫隙中，使得硫磺有時間來促進橡膠與黃銅之間的粘合，產生CuxS-Sy-NR的鍵合變化。

1.2 粘合體系

鋼骨架材料與橡膠的粘合可以采用間甲白(HRH)粘合體系。間甲白粘合體系的核心是由間苯二酚給予體和亞甲基給予體在硫化溫度下反應生成具有繼續反應能力的粘合樹脂，該樹脂同時可再進行與橡膠的以亞甲基橋和氧雜萘結構為特征的硫化反應。白炭黑對間-甲粘合樹脂的生成起催化作用，并可延遲硫磺的硫化反應，使硫化反應與粘合反應同步進行[4]。其中，橡膠粘合劑RA-65是65%的六甲氧基甲基蜜胺與加載體復配而成，屬于亞甲基給予體，通過與亞甲基接受體反應而產生粘合作用。該反應在硫化溫度下將很快發生，如果反應在硫化之前發生，則該體系的粘合作用將大大降低甚至失去。通常先在較高溫度下將橡膠、填料和亞甲基受體組成的混合膠料制備好，然后在煉膠后期終煉時，將RA-65同促進劑、硫磺一起加入。

1.3 有機鈷鹽粘合增進劑

有機鈷鹽可以較大幅度地提高橡膠與鍍銅鋼簾網的粘合強度，因為鋼絲黃銅鍍層與橡膠之間形成了不可化學計數的硫化亞銅(CuxS)，而具有反應活性的CuxS擴散到界面層并通過硫化橋與橡膠硫化物生成硫化亞銅-橡膠硫化物(Cux-Sy-橡膠)的化學鍵合，即發生了粘合反應。雖然鈷鹽是一種提高粘合的有效促進劑，但必須嚴格控制金屬鈷的質量分數。通常100份橡膠中，鈷含量約為0.3份[5]。

2 幾種因素對粘合性能影響的實驗

本實驗簡要討論了不同的硫磺和促進劑配比、不同的粘合體系（RA-65/RE、RA-65/RK、RA-65/RP）對鋼絲簾線和膠料的粘合情況來優化配方。

2.1 實驗部分

實驗基本配方：SBR/NR 70/30，ZnO 6.0，硬脂酸1.5，防老劑 RD 1.0，防老劑 BLE 1.0，炭黑 50，白炭黑15，芳烴油 5.0，活性 MgO 2.0，抗熱氧劑 FG101 1.0，硼酰化鈷1.0，其他助劑變量。根據基本配方結合相應的變量因素進行實驗。

2.2 結果討論

本實驗采用了不同配比的S/NS，計算出了各種配比的粘合強度，結果如表1所示。由表1可看出，隨著配比的增大，粘合強度逐漸增大。但是高硫體系膠料半成品易噴霜，所以本實驗選用不溶性硫磺。

表1 不溶性硫磺和促進劑的配比對粘合性能的影響

此外，通過加入亞甲基給予體RA-65(HMMM有效含量65%)/苯甲酸封閉間苯二酚與聚合物的載體復配物RK、RA-65/2,6-二 (2,4-二羥苯甲基)-4-氯苯酚RP、粘合劑XS-132，得出粘合強度分別為75.28N/mm、47.8N/mm、42.4N/mm。 可 以 看 出 在S/NS=4/1.2，通過并用RA-65/RK，橡膠與鋼簾網的粘合強度表現良好。在實際配方選擇中還需要綜合考慮其它指標來確定最終配比。

3 正交試驗

通過前面的實驗現考慮對影響粘合性能的幾種因子和不同水平進行正交試驗設計[6]，因子和水平如表2所示：

表2 鋼簾網配方考慮的因子和水平

要考察的交互作用有A×B，A×C，B×C。考察的指標：粘合強度。

首先計算因子和交互作用自由度總和fT=3×1+3×1=6。這時可選用L8（27）正交表，實驗安排和結果如表3所示。

表3 實驗安排和實驗結果

K1表示每列中對應1水平的實驗數據之和。

K2表示每列中對應2水平的實驗數據之和。

（K1-K2）/4為兩水平平均值之差（極差），其絕對值大小反映了不同因子對實驗結果的影響情況。絕對值大，表示因子（或交互作用）作用顯著，此因子（或交互作用）重要，反之不重要。

從計算結果看出，交互作用A×B和A×C的極差很小，可忽略不計，而交互作用B×C超過了因子B、C單獨對指標的影響，也就是說B×C，B，C和A是主要因子，其它為次要因子。而如何確定B和C的最優水平，我們可以把B和C的不同水平組合結果進行比較，看哪個最好。根據上述實驗結果，可算出B，C間四種搭配組合的平均值如表4所示：

表4 實驗安排和實驗結果

比較四個組合的平均值，72.35最大故取B1C2。通過直觀分析法得到最優水平組合為A1B1C2。

4 結 論

本文從硫磺/促進劑的不同配比及粘合體系等方面研究了影響鋼簾網輸送帶中橡膠與鍍銅鋼絲粘合性能的基本配方。實驗結果表明粘合性能隨著硫磺和促進劑配比的增加而增大。而粘合劑RA-65/RK的并用對于橡膠和鍍銅鋼簾網的粘合性能起著重要作用，而這一點在正交試驗中也得到了驗證。通過正交試驗我們得到了不溶性硫磺、RA-65和RK的最優用量為3.5、3和7份。本實驗的工作也為生產實踐提供了理論指導。