Факторы, определяющие прочность связи «корд-адгезив-резина»

При формировании резино-тканевых систем природа адгезива и волокна (ткани) являются важными факторами при выборе адгезива. Формирование такого вида изделий производится при использовании вулканизованной или сырой резины. Сырая резиновая смесь, нанесенная на покрытый адгезивом субстрат (волокно) заполняет имеющиеся в слое адгезива трещины и пустоты, разрывает пленку между элементарными волокнами, проникая на значительную глубину нити по системе пустоты, микропор, капилляров. В этой системе разрушение может иметь место: а) адгезионные разрушения; б) на границе адгезив-резина; в) адгезив-волокно, а также в виде в виде когезионного разрушения (разрушение адгезива, резины).

Для каждой системы корд-адгезив-резина вопрос о характере расслоения должен рассматриваться индивидуально в зависимости от природы компонентов. Поэтому в одних случаях разрушение будет происходить по границе адгезив-резина, адгезив-волокно или по адгезиву. Но во всех случаях физико-механические свойства резины и пленки адгезива играют значительную роль в прочности системы корд-адгезив-резина, т.к. в этой системе не может быть чисто адгезионного расслаивания без разрушения резины и пленки адгезива.

Основным фактором, определяющим прочность связи между компонентами резино-тканевой конструкции является природа и состав адгезива. Адгезив, соединяющий два разнородных субстрата в монолитную резино-тканевую систему, должен обладать свойством бифильности – иметь высокую адгезию как к волокнам, так и к резине (16).

Широкое применение нашли адгезивы – пропиточные составы на основе латексов различных каучуков в комбинации с компонентами, имеющими активные полярные группы. Например, при добавлении в пропиточный состав на основе бутадиен-стирольного латекса белковых веществ (казеин, альбумин, желатин) до 30 вес.час. усилие отслаивания от вискозного корда увеличивается в 2,5-3 раза (рисунок 4.4). Белковые клеи прочно склеивают целлюлозу - бумагу, картон, древесину.

Рисунок 4.4. Зависимость прочности связи вискозного корда с резиной от содержания белковых веществ в пропиточном составе на основе бутадиен-стирольного латекса

В настоящее время широкое применение нашли латексно-смоляные составы на основе феноло-формальдегидных смол. Эти смолы содержат большое количество метилольных R-CH₂OH групп, способных к взаимодействию с гидроксильными группами целлюлозы. Эти смолы могут обеспечивать высокую адгезию с полиамидами за счет образования водородных связей.

На адгезию к волокнам влияет степень конденсации смолы - содержание метилольных групп (рисунок 4.5).

Рисунок 4.5. Зависимость прочности связи резины на основе НК с (1) – вискозным и (2) – полиамидным кордами от продолжительности конденсации резорцино-формальдегидной смолы

Большое влияние на адгезию оказывает состав смолы, ее содержание в пропиточном составе и т.д. Увеличение содержания смолы сначала приводит к резкому увеличению прочности связи, которая затем снижается, т.к. возрастает жесткость пленки адгезива из-за большого содержания полярных функциональных групп и ухудшения контакта на границе раздела фаз (рисунок 4.6).

Рисунок 4.6. Зависимость прочности связи вискозного корда с резинами на основе НК (1), СКБ (2) и СКС-30АМ (3) от содержания резорцино-ормальдегидной смолы

На адгезию полимеров к волокнам также оказывает влияние состав латекса. Применение вместо латексов на основе СКС латексов – сополимеров бутадиена и винилпиридина, а также СКД-1, содержащих активные функциональные группы, обеспечивает высокую адгезию.

Известен способ химической модификации поверхности резины с целью повышения адгезии клеев к вулканизированным резинам. Ее поверхность обрабатывают минеральными кислотами, окислителями (перекись водорода, перманганат калия, раствор йода, бромом, хлором и т.д.). Это особенно эффективно при изготовлении многослойных изделий из резины, изготовленной из полимеров различной степени насыщенности. Такая обработка повышает адгезию к резинам на основе неполярных и слабополярных каучуков, например СКС-30 и не эффективна для резины на основе полярных каучуков, например СКН-40.

Таким образом, химическая модификация полимерных субстратов является эффективным способом повышения адгезии к различным материалам – важно правильно определить природу, содержание модифицирующей добавки, а также технологический режим модификации.

Таким образом, для достижения высокой адгезии в системе корд-адгезив-резина необходимо обрабатывать волокна пропиточным составом, вводить в пропиточные составы активные добавки, реакционноспособные к волокну. Эффективным способом воздействия на адгезию в резино-кордной системе является изменение состава резиновой смеси (например, изменять природу и содержание наполнителей, вулканизаторов и т.д.). Особенно эффективно оказывает влияние на адгезию введение в адгезив активных наполнителей, а также модификация корда добавками различной природы. Например, при обработке полиэфирного корда 20-30% едкого натра (NaOH) на его поверхности появляются карбоксильные и гидроксильные группы, что приводит к увеличению адгезии латексно-резорцино-формальдегидного состава.

Большое влияние на прочность связи адгезив-резина оказывает рецептура вулканизаторов, скорость и степень вулканизации. От этих факторов зависит продолжительность пребывания резиновой смеси в подвижном состоянии, что обеспечивает достижение оптимального контакта.

В системе корд-адгезив-резина наиболее слабым местом является граница адгезив-резина, по которой, как правило, происходит разрушение. Это обусловлено рядом причин:

– менее развитая поверхность, чем граница адгезив-корд;

– применение термодинамически несовместимых полимеров;

– затруднение диффузии. Наличие в резине множества наполнителей. Таким образом, повышение адгезии на границе адгезив-резина должно способствовать повышению работоспособности всей резино-кордной системы.