聚酯工业丝的浸胶粘合

I.骨架材料的浸胶

A.骨架材料与橡胶的粘合途径

不同的纺织骨架材料和橡胶之间的粘合可以通过下述三种途径获得：

*机械粘合*物理粘合*化学粘合

1.机械粘合力

在粘合力不高的场合，或采用机织、经编的网格布作骨架材

料，以及胶管中采用螺旋缠绕或针织的结构，才仅仅依靠机械粘

合力。纺织骨架材料 -- 纱线埋压在橡胶中，并被橡胶所包围。

上下层的橡胶可以相互连接。其粘合力有时实际依靠的橡胶之间

的粘合力。

采用变形丝如空气变形丝、加弹丝，或与棉纤维并捻均可以

改善机械粘合力，因为纱线中的纤维圈或纤维毛羽可以埋入橡胶

中，达到提高机械粘合力的目的。右图是短纤粘胶织物以及棉织

物分别与氯丁（CR）橡胶和天然/丁苯（NR/SBR）橡胶的粘合力比较。如果是浸胶织物，其机械粘合力仅为其化学粘合力的1/10。

2.物理粘合力

物理粘合力是材料之间的相互作用所获得。如：

* 偶极之间的结合力 * 分子之间的引力 * 氢键的结合力。

当采用粘胶或锦纶作为骨架材料时，其物理粘合力是总粘合力的25%。由于聚酯和芳纶的分子中缺乏活性基团，其物理粘合力则是相当低的。

3.化学粘合力

骨架材料采用黏合剂处理后，如：RFL乳胶液（间苯二酚R、甲醛F、乳胶L），可以改善骨架材料的物理和化学粘合力。主要是骨架材料中的反应基团如羟、羧、胺端基与RFL树脂发生了化学反应，反应程度取决于这些反应基团的活性。下表所示是粘胶和锦纶材料用RFL浸胶后，不同种类的粘合力的所占比例：

粘胶锦纶

直接机械粘合：20% 15%

浸胶液渗入织物中

渗透30% 5%

分子扩散渗透到纤维中

化学粘合力25% 60%

直接共价键结合

物理粘合力25% 20%

主要是氢键结合

B.浸胶机理

对于粘胶和锦纶采用RFL粘合体系已经可以获得足够的粘合力，粘合机理如下左图。

在骨架材料干燥定型时，骨架材料和RFL树脂之间获得粘合力，浸胶后骨架材料与橡胶之间的粘合力依靠RFL层与橡胶在硫化时共硫获得。

对于聚酯和芳纶，聚酯和芳纶没有与RF(酚醛树脂)反应的活性基团，如果直接用RFL浸胶，主要是直接粘合力和物理粘合力，化学粘合力的贡献并不大，单纯浸胶RFL是无法获得足够的粘合力。所以对于聚酯纤维和芳纶纤维，必须将纤维表面进行改性。目前在纺丝时采用一种称作“预活化”的纺丝油剂处理纱线，其主要成分为环氧树脂，这种环氧树脂是可以用RFL中的RF树脂进行固化反应的，处理过的纱线可以和锦纶一样，通过浸胶同样的RFL就可获得足够的粘合力，粘合机理如下右图：与锦纶不同的是，聚酯或芳纶的预活化层必须在干燥定型时，经过高温反应，才能和RF之间获得良好的粘合力。

对于未经预处理的聚酯和芳纶来说，单用RFL浸胶液处理是不够的。要处理以上织物，主要采用环氧树脂和封闭异氰酸酯，有两种方法可用：

1.单浴浸胶：

该体系仅适用于未活化处理的聚酯，采用很高的干燥温度（220—250ºC）和改性RFL浸胶液（国内称作RP浸胶液）对其进行处理。

浸胶液的配方如下：

- H7—浸胶液：含有“Vulkabond E”的RFL液，它是一种溶解在氨水中的对氯苯酚、甲醛和间苯二酚的缩聚物，国内称作RP单浴浸胶，主要由常州曙光化工厂生产。

- RFL—浸胶液：带有封闭二异氰酸酯的水基分散物，称作封闭异氰酸酯，如“Desmodur TT”或粘合剂IL-6，国内由常州科英化工有限公司生产。

2.二浴浸胶：

该体系用于聚酯和芳纶的处理，先用一种水基分散物或活化树脂浸渍织物，干燥后，经220-250ºC高温热处理，使纤维表面改性为聚氨酯或环氧树脂层，从而具有和RFL反应的活性，再采用通常的RFL浸胶液浸渍。

预浸胶液的配方如下：

D417（用于聚酯）一种丙三醇二缩水甘醚和封闭异氰酸酯的水基混合物

IPD22（用于芳纶）一种丙三醇二缩水甘醚和吡咯烷酮的水基混合物

ENKA 的芳纶浸胶液 一种丙三醇二缩水甘醚和已内酰胺的水基混合物

下图为RFL 浸胶过程的示意图。

RFL 浸胶过程示意图

3. 主要浸胶参数

下图所示是浸胶机的浸胶示意图，图中，帘布的生产流程是从右到左连续进行，在导开布卷用完时，储布架释放所储存的坯布，从而获得时间用于新布卷的接头。在浸胶槽前和烘箱后，各有一组张力辊，控制其相对速度，就能在浸胶和干燥过程中给帘布施加一定的张力；帘布浸胶后的浸胶量由附胶量控制系统进行调节，通常是一组挤压辊，也可以是真空吸胶系统或拍打系统。第二浴的功能和一浴的功能基本相同，导开储布架的功能和卷取储布架的功能正好相反，为换卷提供缓冲时间。浸胶过程中的浸胶参数有：

一浴浸胶的热固化

温度、RFL 的热固化

温度、浸胶张力、帘

布在烘箱中的停留

时间等等。在烘箱中

的停留时间可以通

过调整浸胶速度或

者在烘箱中的走布间苯二酚 甲醛 NaOH 水 人造丝 锦纶 聚酯

芳纶 树脂溶液 胶乳

水 熟化

进一步熟化

RFL 浸 胶 预浸胶

热固化 浸胶热固化

硫 化

纤维 预浸胶

浸 胶 橡胶 纤维

烘箱 导开压辊 导开 导开 储布架 浸胶 张力站 一浴 浸胶 主牵引张力站 二浴 浸胶 牵伸 张力站 出布

储布架 卷取装置 附胶量控制

附胶量控制

道数进行调节。

针对不同种类的纤维材料，不同的RFL配方以及橡胶种类，这些参数需要进行优化。到目前为止，帘线与橡胶的粘合更多的是依靠实际经验，而非科学分析。

C.预浸胶

聚酯和芳纶不像人造丝和锦纶有许多活性的反应功能基团，因此用标准的RFL进行浸胶是不能获得有效的粘合力。因此必须进行了二步法浸胶，第一步称作预浸胶，第二步则依然进行传统的RFL浸胶。

预浸胶可以采用溶剂型的高活性反应的异氰酸酯进行预浸胶（浸胶硬线绳）。为了能够使用水性的材料，杜邦开发了一种苯酚封闭的异氰酸酯浸胶体系，加入少量的环氧树脂改善浸胶膜的形成，这个体系称做Hylene。

下图为示意图，所示为异氰酸酯和芳纶反应生成的两种物质，剩余的异氰酸酯功能团还可以进一步和后续的RFL浸胶层反应。

示意图2.2 异氰酸酯和芳纶纤维反应生成的两种物质

芳纶和聚酯常用的另外一种预浸胶方式就是浸渍环氧树脂，依靠丙三醇和表氯醇的反应，如下图所示，所谓的工业丝预活化处理，就是预处理一种环氧树脂：

示意图2.3 丙三醇和表氯醇的反应

利用远红外光谱仪研究了在芳纶表面的热固化特性，没有证据可以证明芳纶与环氧树脂进行了化学的相互作用，聚酯纤维和环氧树脂之间的粘合是由于扩散相互作用形成的。而芳纶则存在扩散和氢键粘合。环氧树脂可以添加在纺丝油剂中，替代预浸胶，其粘合是由于缩合的环氧树脂和芳纶表面形