汽车用胶带（汽车同步带）的材料进展

半百

谢忠麟
(北京橡胶工业研究设计院，北京100039)
$ C8 B( q5 N& J, V6 N$ Q摘要：介绍汽车用胶带的材料进展。目前汽车用胶带的胶料主体材料主要为CR和氢化丁腈橡胶，乙烯一丙烯酸酯橡胶和热塑性EPDM的应用研究正在进行；线绳主要为聚酯线绳、玻璃纤维线绳和芳纶线绳；包布主要为平纹帆布、广角帆布和高弹性包布；短纤维主要为预处理锦纶短纤维、木质素短纤维、聚酯短纤维和棉短纤维。我国汽车用胶带材料已实现了氯丁化、线绳化和短纤维化的目标，但材料性能和构成与国外相比差距仍然较大，胶带质量和档次有待提高。
" w0 K& M9 W  ?5 l3 M6 F% Z关键词：汽车用胶带；汽车V带；同步带；多楔带；变速带；CR；HNBR
中图分类号：TQ336．2文献标识码：B文章编号：1000890X(2007)05—0310—04
/ e6 q" t* C5 i. G7 x汽车用胶带分为汽车V带、同步带、多楔带和变速带。现将汽车用胶带的材料进展简介如下。
4 c7 Q* A3 r4 C: j% s' X1材料构成
; b/ C0 ^( ]- v. H( e8 h8 h) ~. ]汽车用胶带的材料构成见表1_l，其中HNBR为氢化丁腈橡胶，AEM为乙烯一丙烯酸酯橡胶。
包布式汽车V带通常采用平纹帆布(我国)和广角帆布(国外)作包布，用颚式平板硫化机和硫化罐圆模硫化。切边式汽车V带的主要生产工序有：底胶辊式挤出机挤出(短纤维取向)、底胶裁断及拼接、自动单鼓成型机成型、立式胶套硫化机硫化、磨削和切割。我国有些企业的底胶采用开炼机出片以使短纤维取向，但效果不理想。我国HNBR同步带已试制成功，但尚未形成大规模生产；国外正在开发AEM同步带。多楔带采用反成型法整体成型，立式胶套硫化罐硫化，仿形砂轮磨削。
2材料进展
2．1橡胶
) }* V, w7 ^. V# V过去，汽车用胶带胶料主要采用NR，NR／SBR和NR／CR等作主体材料，这已不能适应现作者简介：谢忠麟(1941-)，男，广东乐昌人，北京橡胶工业研设计院教授级高级工程师，从事非轮胎橡胶制品研制及橡塑材料研究工作。
代汽车的要求。目前，汽车用胶带胶料主要采用CR和HNBR等作主体材料。
/ o: s  k8 T/ Z* W- j) d) ?! r2．1．1CR
目前，我国汽车V带、同步带和多楔带胶料的主体材料主要为国产CR(主要牌号为120，230和320等)；国外汽车胶带所用CR牌号主要为德国拜耳公司的Bayprene216、意大利埃尼化工公司的ButaclorMC、美国杜邦公司和日本昭和电工公司的NeoprenGRT和NeoprenWB等，其中Bayprene216和ButaclorMC的加工性能、动态性能及与纤维粘合性能较好。
2．1．2HNBR
0 t) V' t# d6 P1 ^1 k目前，汽车同步带和多楔带一般在一4O～+15O℃下长期使用，由于HNBR的耐热性能较好(所耐温度比CR高约3O℃)，其已替代CR在同步带和多楔带中大量使用。在一般行驶条件下，HNBR同步带的使用寿命可达1O万～15万km。汽车同步带胶料一般采用硫黄硫化型HNBR，如日本瑞翁公司的Zetpol2020和Zetpol2020L及拜耳公司的TherbanC3467等。德国Contitech公司使用含ZMA的HNBR(估计是拜耳公司的TherbanVPKA8796)与芳纶短纤维配合制造的用于汽油发动机汽车的HSN-POWER牌同步带使用寿命达到24万km，已接近“与发动机同寿命”的目标未来汽车对同步带的要求更高：使用寿命为
' S+ I& M% z9 j, k2 Z2O万～3O万km，工作温度为一4O～+15O℃(瞬维普资讯http://www.cqvip.com第5期谢忠麟．汽车用胶带的材料进展311
0 C1 c- R" q% b注：1)底胶邵位冲切成齿状。时达到175℃)，耐热性能优异，150℃下的使用寿命达到3000h，且在耐油性能提高的同时低温性能不降低，带齿的动态贮能模量不小于1．4MPa。要达到如此苛刻的要求，其胶料需采用过氧化物硫化的HNBR／甲基丙烯酸锌(ZMA)／芳纶短纤维复合材料。当同步带的工作温度达到175℃时，其胶料应采用芳纶纤维浆粕补强
的AEME引。
3 T& j8 a: O- g0 z0 [: a与CR同步带相比，HNBR同步带的使用寿命可延长2～6倍(如图l所示u3】)。捂搬#R莨
图1HNBR与CR同步带寿命对比HNBRl一硫黄硫化；HNBR2一过氧化物硫化；HNBR3一HNBR／ZMA／芳纶短纤维复合。
2．1．3热塑性EPDM
利用全动态硫化热塑性EPDM(由EPDM与PP共混制成，如美国AES公司的Santoprene)的热塑性和热熔性，我国于2O世纪9O年代末在从以色列引进的VOLTA生产线上成功试制了热塑性弹性体顶胶和底胶汽车V带，其无需包布，
! ~% X3 @2 c5 b抗拉体是聚酯线绳(预处理、双绳芯结构)，成品性能达到GB／T1171中普通V带的指标__1，但还未有该汽车V带推广应用的报道。
, P1 h, ?- G( }& ]- i2．2线绳
  J1 G; m+ Q+ n/ [( n2．2．1聚酯线绳
& P- |. W2 w5 p9 m' o! T  c聚酯线绳分为聚酯软线绳(红色)和聚酯硬线绳(黑色)，目前广泛用于汽车V带中D53。聚酯软线绳只能用于包布式汽车V带中，切边式汽车V带必须使用聚酯硬线绳。聚酯线绳一般经[RFL+粘合剂RP(问苯二酚一对氯苯酚一甲醛预缩合粘合剂)]浸渍液一浴浸渍或D-417(苯酚封端异氰酸酯粘合剂)与RFL浸渍液二浴浸渍。RFL浸渍液所用胶乳一般为丁苯吡胶乳，如果用氯丁胶乳部分或全部替代丁苯吡胶乳，则可大大提高浸渍线绳的粘合强度。
+ f! I& Z7 y  g我国常用的聚酯线绳有：国产3×3聚酯线绳[细度(1．22±0．1)mm，断裂强力≥610N]和2×5聚酯线绳(细度1．25mm，断裂强力680N)、日本帝人公司产AS-33聚酯线绳(细度1．16mm，断裂强力606N)和As2×3聚酯线绳(细度1．26mlTl，断裂强力656N)等__1。
2．2．2玻璃纤维线绳
目前，我国汽车同步带的抗拉体基本采用玻璃纤维线绳。由于玻璃纤维表面缺少粘合活性基团，因此采用普通RFL浸渍液浸渍的玻璃纤维线绳粘合性能较差，不能满足汽车同步带的要求。为此，一般在汽车同步带用玻璃纤维线绳的RFL
+ s* w4 `9 X" k) y& Z浸渍液中加入硅烷偶联剂和糊精等改性物质，并将线绳的1次浸渍改为2次甚至3次浸渍。将RFL浸渍液中的丁苯吡胶乳改为氯磺化维普资讯http://www.cqvip.com橡胶工业2007年第54卷聚乙烯胶乳、羧基丁苯胶乳或氢化丁腈胶乳，可提高玻璃纤维线绳的耐疲劳性能，从改善同步带的耐疲劳性能。浸采用氢化丁腈胶乳的RFL浸渍液的CR同步带经120℃×400h运转试验后，拉伸强度保持率高达92，远高于浸采用丁苯吡胶乳的RFL浸渍液的CR同步带口。
目前，英国NGF公司和德国米勒公司生产的同步带用玻璃纤维线绳质量上乘。我国有2家同步带玻璃纤维线绳制造企业，产品质量较国外同类产品质量有一定差距：强力较小(约为进口产品的1／Z)、断裂伸长率较大、表面粗糙(有明显的粒状胶疙瘩)且直径公差较大。
2．2．3芳纶线绳
/ y2 e, {: k: ?! }4 C, ~% F近年来，国外已逐渐用芳纶线绳替代玻璃纤维线绳作同步带骨架材料。与玻璃纤维相比，芳纶纤维具有密度小(玻璃纤维的1／e)，断裂强力大(玻璃纤维的3倍)，模量高(玻璃纤维的2倍)，断裂伸长率稍大，弯曲性能、耐疲劳性能和扭转性能好等优点，缺点是在同步带运行中芳纶线绳的伸长率和蠕变略大Il。
我国白20世纪90年代初开始进行芳纶线绳汽车同步带的研制，现仍处于试验阶段，但已能生产芳纶硬线绳。由于芳纶原丝依靠进口，我国芳纶线绳企业的产品性能指标与国外同规格芳纶线绳(如德国F+W公司产品)相当。为提高芳纶与橡胶的粘合性能，需要对芳纶进行浸渍处理。国外芳纶线绳一般采用二浴浸渍法浸渍，第1浴的浸渍液为异氰酸酯或／和水基环氧树脂等粘合助剂浸渍液，第2浴浸渍液为RFL浸渍液。受原材料的限制，我国一直采用(RFL+粘合剂RP)浸渍液浸渍。一浴法和二浴法各有不足之处：二浴法浸渍液中的异氰酸酯有毒，会导致环境污染；一浴法浸渍线绳的粘合强度衰减速度明显快于二浴法浸渍线绳，且受潮再烘干后的粘合强度保持率仅达到二浴法浸渍线绳的60。国外新开发的第1浴IONOTHANE浸渍液(离子型聚氨酯溶液)无毒，但价格昂贵，目前难以在我国推广应用。
2．3包布
2．3．1平纹帆布
; z# o9 l1 o8 w. L) z我国一般不采用纯化学纤维，而采用棉纤维或维纶纤维／棉纤维、聚酯短纤维／棉纤维混纺制成的轻型平纹帆布作汽车V带和同步带的包布或顶面包布。
8 U, C: w3 y( F3 ^) {7 v) s& T2．3．2广角帆布
& B$ {8 y) b3 Y/ A) o$ [4 \0 E9 X' M广角帆布属梭织物范畴，系涤棉混纺帆布，其纱线不分经纱和纬纱，相交角度为120。或6O。，织物结构为1／1平纹。广角帆布的耐磨性能测试值比普通V带包布提高1倍多，从而大大减少了带体因包布磨损而引发的早期底部断裂，提高了带体的使用寿命。国外的包布V带已广泛使用广角帆布，我国仅有广角帆布传动V带试制产品l2。
2．3．3高弹性包布
' K" ]  B$ h7 ^同步带齿面(底面)包布有别于普通包布，必须要有足够的弹性，以保证硫化成型带体的完整性。高弹性包布(又称变形纱齿包布)是以高弹性化学纤维(如锦纶和聚酯弹性丝，单丝线密度很小)织成的斜纹织物，其经向断裂伸长率远高于纬向断裂伸长率[如德国CCC公司的高弹性锦纶包布的纬向断裂伸长率为(130±20)，经向断裂伸长率为(26-+-3)]，纬向可伸缩，能满足同步带的生产工艺和使用要求。我国生产同步带齿面高弹性包布已近10年，但至今尚未实现产品的标准化l
2．4短纤维
切边式汽车V带和多楔带底(楔)胶加入短纤维，可使其硬度、强度、耐疲劳性能和抗断裂性能提高。成型时应使底胶的纤维排列方向与V带运转方向垂直，以增大V带的横向刚性，提高底胶的强度、硬度和耐磨性能，增大V带与带轮
3 O8 l( t* c3 H. c$ K" `4 ~3 |6 T' @的摩擦力。目前，在汽车V带和多楔带中使用的短纤维有预处理锦纶短纤维、木质素短纤维、聚酯短纤维和棉短纤维，其中预处理锦纶短纤维的增强效果最好船]。短纤维使用时，其长径比和用量要适当，除棉短纤维外，其它短纤维必须进行表面处理l4]。
3结语
" |# z- X2 d$ d' t& [经过多年来的努力，我国汽车胶带材料已实现了氯丁化、线绳化和短纤维化的目标。但我国汽车用胶带的品种和档次与国外相比仍有较大差距，相信通过不断提高材料性能和改进材料构成、提高工艺装备和生产技术水平，我国汽车用胶带产品一定能进人世界先进行列。

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smyag

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老炼胶工

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