如何设计具有较高黏着性胶料配方?
橡胶的黏着性是指胶料表面之间的黏合性能,包括自黏性和互黏性。同种胶料两表面之间的黏合性能称为自黏性,不同种橡胶的胶料两表面之间的黏合性能称为互黏性。通常橡胶制品成型操作中多半是将同一类型的胶片或部件黏合在一起,因此自黏性对半成品的成型有重要作用。自黏性对橡胶的加工有利也有弊,利在于它为各半成品的贴合成型提供黏合力,保证接合部位牢固;弊是在有的工序环节中并不需要自黏,为了防止粘连,有时需要使用隔离剂或垫布。
胶料要获得较高的自黏性,必须具备三个条件:
①两表面必须达到分子间直接接触;
②分子链必须进行穿过界面的相互扩散;
③所形成的键必须能承受较高的断裂破坏应力,也就是必须具有高的生胶强度。胶料要有好的自黏性,必须使胶料的黏度和生胶强度达到最优平衡。通常,胶料黏度的减小有利于分子的扩散,同时胶料的生胶强度也会降低,不利于自黏,而胶料的生胶强度高时,其黏度也大,不利于分子的扩散。因此,需适当调整胶料的黏度和生胶强度的大小,才有利于形成好的自黏性。
提高胶料的自黏性,可选择分子链柔顺性好的橡胶。一般来说,链段的活动能力越大,扩散越容易进行,自黏强度越大。当分子链上有庞大侧基时,阻碍分子热运动,其分子扩散过程缓慢。
提髙胶料的自黏性,可选择极性适当的橡胶。极性橡胶其分子间的吸引能量密度(内聚力)大,分子难于扩散,分子链段的运动和生成空隙都比较困难,若使其扩散需要更多的能量。在丁腈橡胶胶料自黏试验中发现,随氰基含量增加,其扩散活化能也增加。但NBR的丙烯酯量增大,使接触面上的极性基数增多,界面处分子间总作用力增强,大大提高自黏性。
提高胶料的自黏性,可选择不饱和橡胶。含有双键的不饱和橡胶比饱和橡胶更容易扩散。这是因为双键的作用使分子链柔性好,链节易于运动,有利于扩散的进行。如将不饱和聚合物氢化使之接近饱和,则其扩散系数只有不饱和高聚物的47%~61%。
提高胶料的自黏性,可选择不结晶橡胶。两种乙丙橡胶的自黏性试验表明,结晶性好的乙丙橡胶缺乏自黏性,而无定形无规共聚的乙丙橡胶却显示出良好的自黏性。这是因为在结晶型乙丙橡胶中,有大量的链端位于结晶区内,失去活动性,在接触表面存在结晶区,链端的扩散难以进行。
无机填料对胶料自黏性的影响,依其补强性质而变化,补强性好的,自黏性也好。各种无机填料填充的天然橡胶胶料的自黏性依下列顺序递减;白炭黑>氧化镁>氧化锌>陶土。炭黑可以提高胶料的自黏性。在天然橡胶和顺丁橡胶胶料中,随炭黑用量的增加,胶料的自黏强度提高,并出现最大值。填充高耐磨炭黑的天然橡胶胶料,随炭黑用量增加,自黏强度迅速提高,在80份时自黏强度最大;顺丁橡胶胶料在高耐磨炭黑用量为60份时,自黏强度最高。当炭黑用量超过一定限度时,橡胶分子链的接触面积太少,造成自黏强度下降。天然橡胶比顺丁橡胶的自黏强度高,是因为天然橡胶的生胶强度和结合橡胶数量都比顺丁橡胶高。而有的品种填料(如滑石粉)对自黏性总是起负面作用。
软化增塑剂虽然能降低胶料黏度,有利于橡胶分子扩散,但它对胶料有稀释作用,使胶料强度降低,结果使胶料的自黏力下降。
有些常用软化增塑剂,如石蜡、硬脂酸由于易喷出表面,妨碍界面接触,故不利于自黏。在实际应用中,对于不同胶料,适当调节软化增塑剂和填充剂的配比,即可週节胶料黏度,使胶料自黏性略有改善。
