帆布RFL浸胶和橡胶的粘合原理

kennygu · 发表于 2010-4-20 15:26:42

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棉纤维，即使单根细小的纤维（绒毛）表面也是有更小的毛羽一样的东西，称做微纤。因此棉纱的毛羽埋入橡胶中后，与橡胶有很高的摩擦力，这种摩擦力就是粘合力。
合成纤维帆布一般为锦纶帆布和EP、EE帆布。不像棉纤维，它们表面光滑，与橡胶无法直接粘合。
因此，传统的做法是用RFL浸胶处理，这一方法已经有70年的历史了。

R是间苯二酚的英文缩写，F为甲醛缩写，RF就是间甲体系，它是一种热固性的三维结构的酚醛树脂水溶液。
L是胶乳的缩写，因此称做RFL浸胶，浸胶胶乳则往往根据不同的橡胶胶种选择不同的胶乳：比如NR,SBR常常用一种称做VP胶乳浸胶，其实是苯乙烯、丁二烯、吡啶的共聚胶乳，而吡啶的缩写为VP。针对HNBR，则要用HNBR胶乳，NBR则用NBR胶乳。EPDM，则可以用CSM，或VP胶乳。因此浸胶厂常常针对不同的橡胶适当调整浸胶胶乳，其中针对EPDM，则需要有一定的配方调整。是我们以后将开发的重点产品。

RFL浸胶体系，不适合过氧化物的硫化体系。

我们知道：胶乳是橡胶的乳化以后的水溶液，可以看成是非常细小的橡胶颗粒。干燥后的胶乳，和橡胶片并无太大的差异。

RF树脂是一种空间结构的聚合物，不是线形结构的。

浸胶后，我们进行热固化处理，RF树脂可以和胶乳表面反应，建立氢键连接等，因此，RF树脂空间结构的分子可以和胶乳紧密结合，将各个胶乳粒子连接在一起成为一个整体。或者说各个胶乳粒子是依靠RF树脂相互连接在一起的。

如果是锦纶帆布，RF树脂是可以和帆布建立粘合的。因此RF树脂在整个粘合过程中是将胶乳粒子相互之间建立紧密的结合，同时和帆布建立结合。

但一旦RF树脂在浸胶过程中完成热固化后，浸胶层中的酚醛树脂已经失去了活性，没有进一步的反应能力。

因此RF的重要作用就在于和帆布粘合，同时将胶乳粒子也相互连接在一起。帆布浸胶就是把浸胶液中胶乳粒子和帆布粘合在一起，同时也相互粘合在一起。

因此浸胶过程中，RF酚醛树脂更重要的体现：

1、在帆布粘合，如果和帆布粘合不良，则浸胶层和帆布之间的粘合力失效；
2、浸胶层中的胶乳粒子之间，如果没有RF树脂，则胶乳之间是没有强度的，因此剥离力也差，所以适当的热固化，使RF树脂和胶乳粒子之间具有一定的连接强度，对粘合同样重要。

所以浸胶过程中RF树脂缩聚效果好坏，对帆布的粘合性能影响就是这样的。

我们已经知道，浸胶热固化后，RF树脂是已经固化，没有活性的。所以未来的粘合就是依靠胶乳的粒子和橡胶进行共硫化粘合。

那么我们就应该讨论一下胶乳和橡胶之间的可能的粘合机理：

胶乳就是没有添加硫化体系的橡胶而已，胶乳粒子的表面已经和RF树脂有了一定的结合力。但就像用RF树脂进行硫化后的橡胶一样，RFL浸胶层的强度是不够的！！！

有人研究后发现：硫化焦烧阶段，胶乳由于没有硫磺等等东西，是不饱和的，也就容易吸引橡胶中的硫化体系，氧化锌和硫磺会立即开始由橡胶中向RFL浸胶层中的胶乳粒子中迁移，但该阶段没有开始硫化。开始硫化阶段，促进剂和氧化锌反应会生成锌-促进剂络合物，该络合物会快速迁移到胶乳粒子中去。

但问题随之而来，VP胶乳极性高，特别容易吸引这种络合物。如果锌-促进剂络合物大量准备进入胶乳粒子中去，此时胶乳中已经有硫磺，橡胶就立马开始交联硫化，交联密度的提高，随之而来，阻止了锌-促进剂络合物的向浸胶层深处迁移。因此会造成浸胶层深处，靠近帆布处的RFL硫化不足，强度无法提高。而靠近界面处的RFL硫化充分，已经与橡胶有一定的粘合能力。

我相信大家有这样的经验：剥离后，可以看见橡胶的一侧，带有红光，有类似的RFL浸胶层，帆布的一侧，颜色较淡，浸胶层被部分剥离了。这可能的原因就是RFL的强度不够，一部分随橡胶剥离了。

因此要提高粘合力，那么我们需要解决硫化体系的迁移问题。也许少用促进剂，多用硫磺，延缓硫化时间T90，对提高粘合力是有帮助的。

因此NN帆布，二浴法浸胶的EP帆布以及活化丝浸胶的帆布，其配方中胶乳L的含量比较高。浸胶层中胶乳的含量在85%

国内采用的RP浸胶，胶乳的含量只有NN帆布浸胶液的60%，因此胶乳的含量降低，采用上述共硫化机理推定，RP的粘合力应该会下降，所以有必要在橡胶中添加间甲白体系。

RP浸胶中，采用的是一种称做对氯苯酚的东西，它可以与聚酯在高温下获得很好的粘合力，同时，可能含氯的东西，活性强一些，用酚醛树脂可以和它进行粘合。我个人认为，采用RP浸胶的帆布，我们往往需要用共硫化和酚醛树脂同时粘合，橡胶中添加的酚醛树脂和浸胶层中的对氯苯酚树脂以及酚醛树脂反应，而橡胶中的硫化体系与胶乳粒子共硫化。但对氯苯酚也许对硫化体系的迁移有一定的阻碍。所以只有在用RP浸胶的体系中，采用间甲白体系，存在一定的必要性。

我不懂橡胶，但总感觉，一般大厂的产品均采用二浴浸胶体系，或活化丝浸胶，极少用RP的。

合理的配方，用橡胶中的硫化体系建立RFL浸胶层的粘合力，网状的硫化结构，显然比界面处直接粘合性能要好，橡胶和RFL浸胶层界面的模量降低，有利于提高粘合界面的耐疲劳性能。

如果上述胡言乱语成立，采用大厂二浴浸胶体系，或活化丝单浴浸胶体系，可能可以不用添加间甲白体系，从而降低成本。也许和我们平时买东西一样，买来便宜，但使用成本不低，时间长了。算算反而不如贵的。

至于活化丝，是对聚酯进行了环氧树脂的预处理，而环氧树脂可以用RF树脂固化，从而形成粘合，这有些像双组分的粘合剂原理一样，聚酯表面处理了一个组分-环氧树脂，RFL浸胶液中的RF树脂是另外一个组分。

所谓双浴法，就是对聚酯先进行异氰酸酯的处理，异氰酸酯固化反应后，在聚酯的表面形成一个连续的聚氨酯表面，再利用这个有与RF树脂进行反应的表面，进行浸胶。所以活化丝、双浴法、NN帆布用的是几乎同样偏方的RFL浸胶液。其中L的浓度占83%。

国内小厂用的是与60%为上述配方的RFL，加入40%的RP树脂。其中L的浓度占52%。必须经过230度高温处理，一方面是促进和聚酯的反应，另一方面促进浸胶层胶乳粒子之间的连接强度。

注意，不同的浸胶方式，含的胶乳量是不同的。因此与橡胶的粘合机理也是不会相同的。

lhx0309 · 发表于 2010-4-20 15:41:22

顾老师分析的透彻，真有“一句话点醒梦中人”的效果呀！

之见 · 发表于 2010-4-20 15:42:12

我们做聚酯，锦纶的H抽出测试标准胶。
看了楼主介绍，明白了好多东西。

lhx0309 · 发表于 2010-4-20 15:43:18

也许少用促进剂，多用硫磺，延缓硫化时间T90，对提高粘合力是有帮助的。
橡胶技术网 http://bbs.sto.net.cn/thread-53276-1-1.html
这句话我是部分同意，我觉得T10和初始粘度以及促进剂的选择更关键。

wilson_wx · 发表于 2010-4-20 15:59:57

谢谢楼主分享资料，楼主辛苦了

davidzhao · 发表于 2010-4-20 16:18:54

资料不错，谢谢了。

hua8989 · 发表于 2010-4-20 16:34:41

学习了，顾老师的资料就是受益匪浅...

kennygu · 发表于 2010-4-20 16:35:04

有个老外，没有事做，做了这样的试验，将橡胶进行预硫化一定时间，取出，在冰浴里冷却，缩短橡胶焦烧时间，再与RFL粘合，发现粘合力没有差异。

所以我鹦鹉学舌。但通过调整促进剂用量，改变T90，发现粘合力差异非常大。T90越长，粘合力越好。

lhx0309 · 发表于 2010-4-20 16:38:21

这个例子值得研究，谢谢顾老。

kennygu · 发表于 2010-4-20 16:53:54

我下个月调试开车，最累的时候来了。不知道有没有时间去开会了。

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