提高轮胎内表面粘合性能的方法

1 轮胎内表面材料与密封胶粘合作用机理 粘 合 力 是 化 学 键、分 子 间 作 用 力、机 械 作 用
力等相互作用的结果。粘合机理主要包括静电理 论、吸附理论、扩散理论、机械互锁理论、化学键理 论和弱边界层理论。 1. 1 静电理论
静电理论认为粘合强度来自于粘合表面的库 仑力，其强度由界面两侧电荷吸引产生[6]。因此只 有 当 粘 合 材 料 之 间 存 在 大 的 电 荷 差 别，静 电 力 才 会起主导作用。非极性表面产生的静电力很小， 粘 合 强 度 低，因 此 自 封 式 安 全 轮 胎 内 表 面 与 密 封 胶 粘 合 力 小，轮 胎 内 表 面 必 须 经 过 处 理 才 能 达 到 较高的粘合强度。 1. 2 吸附理论
吸附理论认为粘合强度来源于粘合材料在界 面 产 生 的 相 互 作 用 力，包 括 分 子 间 作 用 力 和 表 面 形成一定的化学键作用力[6]。分子间作用力包括 取向力、诱导力、色散力和氢键。非极性高分子表 面 不 具 备 形 成 取 向 力 和 诱 导 力 的 条 件，硫 化 XIIR 表 面 也 不 能 形 成 一 定 氢 键 作 用 力，只 能 形 成 较 弱 的 色 散 力，并 且 硫 化 XIIR 表 面 几 乎 不 存 在 具 有 一
化 学 键 理 论 是 指 被 粘 合 物 表 面 经 过 处 理，引 入羰基、羧基等极性基团，这些基团与胶粘剂之间 发生化学反应，形成化学键，增大粘合强度[6]。非 极 性 硫 化 胶 表 面 几 乎 不 存 在 这 些 极 性 基 团，并 且 粘 合 物（密 封 胶）也 几 乎 不 能 与 羰 基、羧 基 等 极 性 键进一步发生化学反应。 1. 6 弱边界层理论
机械互锁理论主要有两个模型——咬合和投 锚 效 应 模 型。 该 理 论 认 为 粗 糙 表 面 形 成 裂 纹、细 缝、微 孔，胶 粘 剂 通 过 吸 附、浸 润 作 用 渗 透 到 被 粘 物表面的缝隙中，增大粘合力。表面粗糙度越大， 物理接触面积越大，机械咬合作用越强，粘合强度 就越大[6]。不经过处理的轮胎内腔表面因含有一 定 的 脱 模 剂 和 油 污 等 物 质，几 乎 不 能 形 成 机 械 作 用力。 1. 5 化学键理论
弱 边 界 层 理 论 是 指 低 内 聚 强 度 物 质，如 脱 模 剂、喷 霜 剂 和 低 分 子 助 剂 等 物 质 迁 移 至 聚 合 物 表 面，形成弱边界层，粘合物与弱边界层形成粘合界 面，与粘合高内聚强度物质相比，粘接强度会显著 降低[6]。轮胎内表面存在弱边界层。
第2期
姚 婷．提高轮胎内表面粘合性能的方法
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提高轮胎内表面粘合性能的方法
姚 婷
（上海康达化工新材料股份有限公司，上海 201419）
摘 要 ：自 封 式 安 全 轮 胎 内 表 面 与 具 有 自 愈 合 能 力 的 密 封 胶 粘 合 良 好 才 能 实 现 缺 气 保 用 。 轮 胎 内 表 面 与 密 封 胶 的 粘 合机理主要包括静电理论、吸附理论、扩散理论、机械互锁理论、化学键理论和弱边界层理论；轮胎内表面的处理方法有 物理法（包括机械打磨、喷砂处理、紫外线辐射法、臭氧氧化法、紫外线辐射和臭氧氧化共同处理法及等离子体处理法等） 和化学法（包括酸处理和碱处理），工业上易于实现的主要为机械打磨法、紫外线辐射法和化学法；经过机械打磨处理的 轮胎内表面可与密封胶达到较好粘合，且设备简单，后处理容易，常应用于工业生产；紫外线辐射法能提高轮胎内表面与 密封胶的粘合强度，但辐射时间需适当。
本文主要介绍自封式安全轮胎内表面与密封 胶 的 粘 合 机 理、轮 胎 内 表 面 的 处 理 方 法 以 及 机 械
作者简介：姚婷（1990—），女，山西芮城人，上海康达化工新材 料股份有限公司工程师，硕士，主要从事胶粘剂研究工作。
E-mail：yaoting_yt@126. com
打磨法和紫外线辐射法对轮胎内表面与密封胶粘 合性能的影响。
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轮 胎 工 业
2019年第39卷
定 反 应 性 的 化 学 基 团（如 羟 基 和 羧 基），无 法 形 成化学键[7]。 1. 3 扩散理论
扩散理论认为被粘材料的分子或链段相互扩 散，两 种 材 料 渗 透 交 换，中 间 界 面 逐 渐 消 失，牢 固 粘合[6]。硫化胶为交联的三维网状结构，链段的运 动能力弱，不能形成较强的吸附作用。 1. 4 机械互锁理论
据 统 计，我 国 每 年 因 汽 车 高 速 行 驶 中 突 然 爆 胎引发的事故占全部高速公路意外交通事故的 65%以上，发生爆胎的死亡率接近90%[1]。因此，防 爆轮胎技术的发展和应用成为高速公路上保护人 类生命安全的重要措施。防爆轮胎实际叫做缺气 保 用 轮 胎，包 括 自 封 式 安 全 轮 胎 等。 自 封 式 安 全 轮 胎 的 原 理 是：将 具 有 自 愈 合 能 力 的 密 封 胶 涂 覆 在轮胎内腔，当轮胎受异物刺穿时，密封胶会紧紧 包裹在异物周围，异物拔出时，密封胶快速愈合， 修 补 穿 刺 孔，从 而 避 免 漏 气 引 起 的 爆 胎 现 象[2]。 密 封 胶 必 须 与 轮 胎 内 表 面 形 成 较 强 粘 合，才 能 很 好 地 涂 覆 在 轮 胎 内，轮 胎 内 表 面 通 常 为 一 层 具 有 气 密 性 的 材 料 —— 硫 化 卤 化 丁 基 橡 胶（XIIR），为 非 极 性 硫 化 胶[3]。 非 极 性 硫 化 胶 表 面 能 低，具 有 化 学 惰 性，并 且 胶 料 表 面 存 在 脱 模 剂、喷 霜 剂、空 气沉降物以及迁移至表面的橡胶内部助剂等低分 子物质，这些物质在表面形成弱边界层，影响胶粘 剂 的 润 湿 和 吸 附，从 而 影 响 胶 粘 剂 与 橡 胶 的 粘 合 作用[4-5]。
关键词：安全轮胎；自封式；内表面；粘合性能；非极性硫化胶；表面处理；机械打磨法；紫外线辐射法 中图分类号：TQ336. 1；TQ330. 6＋8 文章编号：1006-8171（2019）02-0067-06 文献标志码：B DOI：10. 12135/j. issn. 1006-8171. 2019. 02. 0067