重型运输带的自粘性是指同种胶料两表面之间的黏合性能,它对半成品成型和制品性能有重要作用,自粘是黏合的一种特殊形式,大分子的界面扩散对胶料的自粘性起决定性作用,该扩散过程的热力学先决条件是接触物质的相容性,动力学的先决条件是接触物质具有足够的活动性,胶料自粘过程分为如下两个步骤:
1)当物料接触在外力作用下,使两个接触面压合在一起,通过一个流动过程接触表面形成宏观结合;
2)扩散是由于橡胶输送带分子链的热运动,在胶料中产生微空隙空间,活动的分子链链端或链段的一小部分逐渐扩散进去,这种扩散最后导致接触界面完全消失;
综上可见,橡胶分子的扩散需在一定的压力下进行,胶料的初始自粘强度随接触压力增大而增加,橡胶分子的扩散过程需要经历一段时间方能完成,胶料的自粘强度随接触时间增加而增大,与接触时间的平方根呈正比,配方因素对胶料自粘性的影响如下:
橡胶分子结构的影响:一般说来,链段的活动能力越大,扩散越容易进行,自粘强度越大,当分子链上有庞大侧基时,阻碍分子热运动,因此其分子扩散过程缓慢,极性橡胶分子间的吸引能量密度大,分子难于扩散,分子链段的运动及生成空隙都比较困难,若使其扩散需要更多的能量,含有双键的不饱和橡胶更容易扩散,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%;
在结晶性阻燃输送带橡胶中,有大量的链端位于结晶区内,因而失去活性,在接触表面链端的扩散难以进行,为使高度结晶的橡胶具有一定的自粘性,必须设法破坏结晶以提高分子的活动性,为此可提高接触表面温度,使之超过结晶的熔融温度,或用适当的溶剂使接触表面溶剂化;
有些研究者提出,影响胶料自粘性的主要因素除分子链段的扩散之外,工业运输带生胶或胶料的强度也很重要,所以补强性好的填料,胶料的自粘性也好,随着炭黑用量增加,胶料的自粘性均出现最大值,最佳用量视不同胶种而异,当炭黑用量超过一定限度时,由于橡胶分子链的接触面积锐减,所以胶料的自粘强度下降;
增塑体系的影响:添加软化剂或增塑剂虽然能降低胶料黏度,有利于橡胶分子扩散,但同时使胶料的强度降低,后者的影响更大些,结果造成胶料的自粘力下降,随软化剂用量增加,胶料自粘力下降;
当胶料焦烧后,自粘性急剧下降,因此对含有二硫代氨基甲酸盐类、秋兰姆类等容易引起焦烧的硫化体系需要严格控制,使其在热硫化过程时自粘成型前不产生焦烧现象;
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