不同镀层钢丝帘线粘合力在相应粘合体系中的测试、表征和分析
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初始条件下不同铜含量镀层钢丝帘线在含钴 胶料中铜的硫化物XPS分析结果如图1所示，并对 铜的LMM俄歇峰进行非线性最小二乘积拟合处 理。由图1可见，初始条件下，随着铜含量的增大， 铜 的 硫 化 物 厚 度 也 随 之 增 大，验 证 了 铜 含 量 增 大 会导致粘合层变脆的推断。
100
80
CuxSᄰࠪใऎ
胶料配方见表2。
表1 不同种类镀层成分的质量分数
成 分
铜 锌 钴
低铜 0. 635 0. 365
0
高铜 0. 670 0. 330
0
超高铜 0. 700 0. 300
0
三相合金 0. 670 0. 290 0. 04
表2 胶料配方 份
组 分
含钴配方
无钴配方
天然橡胶（TSR10）
第2期
马海俊等．不同镀层钢丝帘线粘合力在相应粘合体系中的测试、表征和分析
117
不同镀层钢丝帘线粘合力在相应粘合体系中的 测试、表征和分析
马海俊1，2，王宝星2，刘 磊1
[1. 上海交通大学 材料学院，上海 200240；2. 贝卡尔特（中国）技术研发有限公司，江苏 江阴 214434]
摘 要 ：对 比 研 究 三 相 合 金 镀 层 钢 丝 帘 线 与 无 钴 胶 料 的 粘 合 性 能 以 及 黄 铜 镀 层 钢 丝 帘 线 与 含 钴 胶 料 的 粘 合 性 能 。 结 果表明：在初始和蒸汽老化条件下，黄铜镀层钢丝帘线与胶料的粘合力随着铜含量的增大而下降；三相合金镀层中的钴 可以抑制老化过程中脱锌的速度，因此蒸汽老化后，其粘合性能保持率高于黄铜镀层钢丝帘线。
60
40 1
20
2 3
表ห้องสมุดไป่ตู้ 两种胶料的物理性能对比
项 目
含钴胶料
无钴胶料
邵尔A型硬度/度 100%定伸应力/MPa 200%定伸应力/MPa 300%定伸应力/MPa 拉伸强度/MPa 拉断伸长率/%
66 3. 9 9. 3 15. 7 19. 5 365
64 3. 2 7. 8 13. 6 25. 0 480
118
轮 胎 工 业
2018年第38卷
Instron 5565型 拉 伸 试 验 机 测 试 抽 出 力，评 价 钢 丝 帘 线 的 附 胶 情 况，结 果 取6次 重 复 测 试 的 平 均 值。硫化在平板硫化机中进行，条件为145 ℃/100 kN×45 min，蒸汽老化条件为120 ℃×48 h。
为 了 表 征 粘 合 界 面，钢 丝 帘 线 的 表 面 覆 盖 一 层 滤 纸（空 隙8 μm），上 下 为 没 有 硫 化 的 橡 胶，一 起 放 入 模 具[4]。 硫 化 条 件 为150 ℃/133 kN×25 min。在硫化（及对应老化）结束后，将样品胶料割 开，去除滤纸，取出钢丝帘线进行XPS和扫描电子 显微镜（SEM）检测。
为 了 得 到 稳 定 的 粘 合 性 能，钴 盐 被 广 泛 应 用 于轮胎粘合配方 。 [1-3，6-11] 但是钴作为一种金属催 化剂，会导致橡胶物理性能的下降。此外，通过在 橡胶中加入钴盐却仅在黄铜表面起作用的使用方 法 也 是 不 经 济 的。 为 了 推 进 绿 色 轮 胎 发 展，贝 卡 尔特公司研发出了一种新型钢丝帘线镀层——三 相合金，这种镀层包含铜、锌、钴3种元素[12]。使用 该镀层的钢丝帘线，橡胶配方中可以省去钴盐，还 能得到良好的粘合性能、更高的老化后粘合力、更 低的滚动阻力，同时对环境友好并可以降低成本。
司产品；EKT-2000S型硫化仪，中国台湾晔中科技
有 限 公 司 产 品；Roell Z010型 拉 力 机，德 国Zwick
公 司 产 品；K-Alpha 型 X 射 线 光 电 子 能 谱（XPS），
Thermo科技有限公司产品。 1. 4 样品制备及性能测试
根 据 ASTM D 2229—2002 制 备 样 品，使 用
100
炭黑N326
65
氧化锌
9
硬脂酸
0
硼酰化钴680C
1. 2
防老剂6PPD
1. 8
促进剂DCBS
0. 8
促进剂NS
0
防焦剂PVI
0
不溶性硫黄HS OT 20
6. 4
1. 3 主要设备和仪器
100 65 9 0. 7 0 1. 8 0 0. 7 0. 25 6. 4
XLB-D型硫化机，湖州宏侨橡胶机械有限公
关键词：钢丝帘线；黄铜镀层；铜含量；三相合金镀层；粘合力 中图分类号：TQ330. 7；TQ330. 38＋9 文献标志码：A 文章编号：1006-8171（2018）02-0117-04
黄铜镀层钢丝帘线作为骨架材料被广泛地应 用于子午线轮胎胎体和带束层中，其与橡胶的粘合 力至关重要。钢丝帘线与橡胶的粘合是通过黄铜 镀层与橡胶发生反应生成以硫化铜为主的粘合层 而实现[1-3]，此外在橡胶中残留的水和空气还与黄 铜发生反应生成铜和锌的氧化物和氢氧化物[3-5]， 粘 合 层 的 化 学 成 分 对 粘 合 力 的 影 响 非 常 重 要，因 此钢丝帘线的镀层是影响其粘合力的重要因素。
2 结果与讨论 2. 1 胶料硫化特性及物理性能
含钴和无钴胶料的硫化特性和物理性能对比 分别见表3和4。
表3 两种胶料的硫化特性对比
项 目
ts2/min t90/min MH/（dN·m）
含钴胶料 1. 8 12. 0 31. 5
无钴胶料 3. 5 13. 0 30. 6
由 表 5 可 见，随 着 铜 含 量 的 增 大，蒸 汽 老 化 前 后黄铜镀层钢丝帘线的抽出力和附胶率均下降。 含 钴 胶 料 在150 ℃ 下 的t90是12 min，因 此 在145 ℃×45 min条件下胶料已经达到了最佳的硫化状 态，而且粘合层可以充分反应形成，因此推断随着 铜 含 量 的 增 大，硫 化 时 黄 铜 与 橡 胶 反 应 生 成 了 过 量的硫化铜，从而导致粘合层变脆而失效。
本工作对比研究不同镀层钢丝帘线与橡胶的 粘合力。
1 实验 1. 1 主要原材料
2×0. 30ST钢丝帘线，4种样品的镀层含量见
作者简介：马海俊（1985—），男，江苏江阴人，贝卡尔特（中国） 技术研发有限公司工程师，硕士，从事橡胶与钢丝帘线粘合研究。
表1，镀层质量均为3. 6 g·kg-1。 1. 2 试验配方
100
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胶料配方见表2。
表1 不同种类镀层成分的质量分数
成 分
铜 锌 钴
低铜 0. 635 0. 365
0
高铜 0. 670 0. 330
0
超高铜 0. 700 0. 300
0
三相合金 0. 670 0. 290 0. 04
表2 胶料配方 份
组 分
含钴配方
无钴配方
天然橡胶（TSR10）
第2期
马海俊等．不同镀层钢丝帘线粘合力在相应粘合体系中的测试、表征和分析
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不同镀层钢丝帘线粘合力在相应粘合体系中的 测试、表征和分析
马海俊1，2，王宝星2，刘 磊1
[1. 上海交通大学 材料学院，上海 200240；2. 贝卡尔特（中国）技术研发有限公司，江苏 江阴 214434]
摘 要 ：对 比 研 究 三 相 合 金 镀 层 钢 丝 帘 线 与 无 钴 胶 料 的 粘 合 性 能 以 及 黄 铜 镀 层 钢 丝 帘 线 与 含 钴 胶 料 的 粘 合 性 能 。 结 果表明：在初始和蒸汽老化条件下，黄铜镀层钢丝帘线与胶料的粘合力随着铜含量的增大而下降；三相合金镀层中的钴 可以抑制老化过程中脱锌的速度，因此蒸汽老化后，其粘合性能保持率高于黄铜镀层钢丝帘线。
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表ห้องสมุดไป่ตู้ 两种胶料的物理性能对比
项 目
含钴胶料
无钴胶料
邵尔A型硬度/度 100%定伸应力/MPa 200%定伸应力/MPa 300%定伸应力/MPa 拉伸强度/MPa 拉断伸长率/%
66 3. 9 9. 3 15. 7 19. 5 365
64 3. 2 7. 8 13. 6 25. 0 480
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轮 胎 工 业
2018年第38卷
Instron 5565型 拉 伸 试 验 机 测 试 抽 出 力，评 价 钢 丝 帘 线 的 附 胶 情 况，结 果 取6次 重 复 测 试 的 平 均 值。硫化在平板硫化机中进行，条件为145 ℃/100 kN×45 min，蒸汽老化条件为120 ℃×48 h。
为 了 表 征 粘 合 界 面，钢 丝 帘 线 的 表 面 覆 盖 一 层 滤 纸（空 隙8 μm），上 下 为 没 有 硫 化 的 橡 胶，一 起 放 入 模 具[4]。 硫 化 条 件 为150 ℃/133 kN×25 min。在硫化（及对应老化）结束后，将样品胶料割 开，去除滤纸，取出钢丝帘线进行XPS和扫描电子 显微镜（SEM）检测。
为 了 得 到 稳 定 的 粘 合 性 能，钴 盐 被 广 泛 应 用 于轮胎粘合配方 。 [1-3，6-11] 但是钴作为一种金属催 化剂，会导致橡胶物理性能的下降。此外，通过在 橡胶中加入钴盐却仅在黄铜表面起作用的使用方 法 也 是 不 经 济 的。 为 了 推 进 绿 色 轮 胎 发 展，贝 卡 尔特公司研发出了一种新型钢丝帘线镀层——三 相合金，这种镀层包含铜、锌、钴3种元素[12]。使用 该镀层的钢丝帘线，橡胶配方中可以省去钴盐，还 能得到良好的粘合性能、更高的老化后粘合力、更 低的滚动阻力，同时对环境友好并可以降低成本。
司产品；EKT-2000S型硫化仪，中国台湾晔中科技
有 限 公 司 产 品；Roell Z010型 拉 力 机，德 国Zwick
公 司 产 品；K-Alpha 型 X 射 线 光 电 子 能 谱（XPS），
Thermo科技有限公司产品。 1. 4 样品制备及性能测试
根 据 ASTM D 2229—2002 制 备 样 品，使 用
100
炭黑N326
65
氧化锌
9
硬脂酸
0
硼酰化钴680C
1. 2
防老剂6PPD
1. 8
促进剂DCBS
0. 8
促进剂NS
0
防焦剂PVI
0
不溶性硫黄HS OT 20
6. 4
1. 3 主要设备和仪器
100 65 9 0. 7 0 1. 8 0 0. 7 0. 25 6. 4
XLB-D型硫化机，湖州宏侨橡胶机械有限公
关键词：钢丝帘线；黄铜镀层；铜含量；三相合金镀层；粘合力 中图分类号：TQ330. 7；TQ330. 38＋9 文献标志码：A 文章编号：1006-8171（2018）02-0117-04
黄铜镀层钢丝帘线作为骨架材料被广泛地应 用于子午线轮胎胎体和带束层中，其与橡胶的粘合 力至关重要。钢丝帘线与橡胶的粘合是通过黄铜 镀层与橡胶发生反应生成以硫化铜为主的粘合层 而实现[1-3]，此外在橡胶中残留的水和空气还与黄 铜发生反应生成铜和锌的氧化物和氢氧化物[3-5]， 粘 合 层 的 化 学 成 分 对 粘 合 力 的 影 响 非 常 重 要，因 此钢丝帘线的镀层是影响其粘合力的重要因素。
2 结果与讨论 2. 1 胶料硫化特性及物理性能
含钴和无钴胶料的硫化特性和物理性能对比 分别见表3和4。
表3 两种胶料的硫化特性对比
项 目
ts2/min t90/min MH/（dN·m）
含钴胶料 1. 8 12. 0 31. 5
无钴胶料 3. 5 13. 0 30. 6
由 表 5 可 见，随 着 铜 含 量 的 增 大，蒸 汽 老 化 前 后黄铜镀层钢丝帘线的抽出力和附胶率均下降。 含 钴 胶 料 在150 ℃ 下 的t90是12 min，因 此 在145 ℃×45 min条件下胶料已经达到了最佳的硫化状 态，而且粘合层可以充分反应形成，因此推断随着 铜 含 量 的 增 大，硫 化 时 黄 铜 与 橡 胶 反 应 生 成 了 过 量的硫化铜，从而导致粘合层变脆而失效。
本工作对比研究不同镀层钢丝帘线与橡胶的 粘合力。
1 实验 1. 1 主要原材料
2×0. 30ST钢丝帘线，4种样品的镀层含量见
作者简介：马海俊（1985—），男，江苏江阴人，贝卡尔特（中国） 技术研发有限公司工程师，硕士，从事橡胶与钢丝帘线粘合研究。
表1，镀层质量均为3. 6 g·kg-1。 1. 2 试验配方