高模低缩涤纶帘子线浸胶工艺及性能研究

摘要

作为复合材料增强体，高模低缩涤纶帘子线由于其优良的机械性能及尺寸稳定性而被广泛用于轿车轮胎、安全带、工业软管等各个领域。其中，复合材料的界面粘结性能将直接影响复合材料的综合性能。由于涤纶表面呈化学惰性，导致涤纶/橡胶界面粘结强度比较低。传统的间苯二酚-甲醛-胶乳(RFL)浸胶液并不能使两者间产生很好的粘结，因此需要采用新的表面处理和粘合技术来提高涤纶帘子线与橡胶的粘合性能。
　　 本文采用活化型高模低缩涤纶帘子线和高模低缩涤纶帘子线为原料，分析了粘合活化油剂对高模低缩帘子线的热收缩、力学性能、结晶度及热稳定性的影响。在此基础上，对活化型高模低缩涤纶帘子线进行RFL一次浸胶，对高模低缩涤纶帘子线进行二次浸胶，分别对其与橡胶之间的粘合性能以及粘结界面的形成及破坏机理进行了研究。
　　 通过粘合活化油剂对高模低缩涤纶帘子线性能影响的分析，结果表明粘合活化油剂的加入使帘子线性能得到改善，其干热收缩率降低，断裂强力保持率提高以及断裂伸长率减小。XRD分析得到活化后结晶度略增大，推测粘合活化油剂与帘子线的反应发生在无定形区到准晶区。且TG分析活化后的帘子线热分解温度和热分解残留物质量相对有所增加，说明热稳定性得到了改善。
　　 活化型高模低缩涤纶帘子线RFL及含异氰酸酯的RFL一次浸胶工艺研究结果表明，帘子线最佳浸胶时间都为120s。添加异氰酸酯的RFL胶液增强了帘子线与橡胶之间的粘合，粘合力提高了12-18％。浸胶前后FTIR-ATR分析可得，活化油在涤纶表面引入大量活性羟基，而RFL通过酚醛中的羟甲基与胶乳中乙烯吡啶中的活性基团反应形成强的共价交联。SEM照片观察到，经RFL及含异氰酸酯的RFL胶液浸胶后，胶液都明显地附着到了涤纶表面。H抽出断裂面显示帘子线表面均比较光滑，说明界面强度粘结比较弱从而导致界面滑移。TG结果表明，浸胶后帘子线热稳定性提高。
　　 高模低缩涤纶帘子线二次浸胶工艺研究得到，最佳预浸胶时间为120s，二次RFL浸胶时间为180s。保持两者不变的前提下，根据正交试验得出最佳工艺参数，各因素对帘子线与橡胶粘合性能的影响大小顺序为:解封温度＞定型温度＞定型时间＞解封时间＞环氧树脂:水（质量比）。方差分析得出解封温度、定型温度和定型时间对试验结果有显著影响，进而对其进行单因素试验，结果与正交试验得出的变化趋势一致。最终得到最佳工艺参数:解封温度200℃，定型温度200℃，定型时间60s，解封时间90s，环氧树脂:水（质量比）1∶130。FTIR-ATR分析表明环氧树脂同时与帘子线表面及RFL胶层产生了共价交联，且RFL胶层中丁二烯的双键在高温下与橡胶的双键硫化生成稳定的化学交联进而形成良好的粘合。SEM结果显示，经二次浸胶后帘子线表面附胶量相对多些且H抽出断裂面分析复合材料发生内聚破坏。TG分析表明浸胶后帘子线热稳定性提高。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 涤纶工业丝简介

1．1．1 涤纶工业丝的结构与性能

1．1．2 涤纶工业丝在汽车工业中的应用

1．2 涤纶帘子线简介

1．2．1 高模低缩涤纶帘子线应用特性

1．2．2 涤纶帘子线浸胶工艺

1．3 涤纶帘子线与橡胶复合材料简介

1．3．1 帘子线与橡胶粘合机理

1．3．2 帘子线/橡胶复合材料的制备

1．3．3 帘子线/橡胶复合材料粘合界面的形成与破坏机理

1．4 本课题的研究目的、意义及主要内容

1．4．1 本课题的研究目的、意义

1．4．2 本课题的主要研究内容

第二章 粘合活化油剂对高模低缩涤纶帘子线性能的影响

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 实验材料

2．2．2 实验仪器

2．2．3 实验方法

2．2．4 测试方法

2．3 实验结果与分析

2．3．1 粘合活化油剂对帘子线热收缩及力学性能的影响

2．3．2 粘合活化油剂对帘子线结晶度的影响

2．3．3 粘合活化油剂对帘子线表面活性的影响

2．3．4 粘合活化油剂对帘子线热稳定性的影响

2．4 本章小结

第三章 活化型高模低缩涤纶帘子线一次浸胶研究

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 实验材料

3．2．2 实验仪器

3．2．3 实验方法

3．2．4 测试方法

3．3 实验结果与分析

3．3．1 浸胶时间对帘子线/橡胶粘合性能的影响

3．3．2 一次浸胶前后帘子线热稳定性分析

3．3．3 一次浸胶帘子线/橡胶界面粘合机理研究

3．3．4 一次浸胶帘子线/橡胶界面破坏机理分析

3．4 本章小结

第四章 高模低缩涤纶帘子线二次浸胶研究

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 实验材料

4．2．2 实验仪器

4．2．3 实验方法

4．2．4 测试方法

4．3 实验结果与分析

4．3．1 浸胶时间对帘子线/橡胶粘合性能的影响

4．3．2 二次浸胶工艺研究

4．3．3 二次浸胶前后帘子线热稳定性分析

4．3．4 二次浸胶帘子线/橡胶界面粘合机理研究

4．3．5 二次浸胶帘子线/橡胶界面破坏机理分析

4．4 本章小结

第五章 结论与展望

5．1 结论

5．2 课题的不足与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文

致谢