CN113897788B - 自行车轮胎胎圈用芳纶线浸胶液及浸胶芳纶线的制备方法 - Google Patents

自行车轮胎胎圈用芳纶线浸胶液及浸胶芳纶线的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种自行车轮胎胎圈用芳纶线浸胶液及浸胶芳纶线的制备方法,其芳纶线浸胶液包括一次浸胶液及二次浸胶液,一次浸胶液的配方成分包括水性环氧树脂、水性天然胶乳、水性异氰酸酯及软化水,二次浸胶液的配方成分包括水性天然胶乳、水性丁吡胶乳、水性萜烯树脂、软化水及催化剂。本发明采用一次浸胶液对芳纶线进行一次浸渍,以活化芳纶线表面,增加芳纶线表面的氢键活性基团及粗糙度,改善芳纶线表面与浸胶液之间的粘合性。通过在水性萜烯树脂中添加胶乳及碱性催化剂进行反应,得到一种改性后的浸胶液,对芳纶线进行二次浸渍处理,满足芳纶纤维既能与橡胶优良的交联粘合,芳纶纤维表面又有很高的自初粘性和持粘性。

Description

自行车轮胎胎圈用芳纶线浸胶液及浸胶芳纶线的制备方法
技术领域
本发明属于浸胶芳纶线制备技术领域,具体地说涉及一种自行车轮胎胎圈用芳纶线浸胶液及浸胶芳纶线的制备方法。
背景技术
目前,自行车轮胎胎圈都是使用钢丝,胎圈钢丝是用高碳钢制成的,在自行车行驶过程中承受拉伸、压缩、扭转及离心力等作用力。胎圈钢丝起到了增强轮胎性能的重要作用,对于保证自行车的行驶安全至关重要。但是随着低碳环保的要求,更是对轮胎的环保性能提出了更高的要求。由于芳纶线具有优良的重要特性,如高抗拉强度、良好的尺寸稳定性、极低的延伸率、无蠕变性、线密度低等,是最佳的骨架材料之一。
现有技术中,使用芳纶线替代钢丝作为自行车轮胎的胎圈骨架材料以达到减少自行车轮胎的重量,实现节能减排的效果。芳纶线要作为自行车胎的骨架材料必须满足以下两点要求:1、与橡胶完美的硫化粘结性;2、持久的表面粘性。因为芳纶要与橡胶完美粘结成一个整体,需要对芳纶表面进行浸渍处理。同时芳纶线做成的胎圈骨架材料在生产自行车轮胎成型中需要芳纶线的表面要有很强的初粘性和持粘性,以便于满足轮胎成型工艺的需要。
由于芳纶沿轴向高度取向结晶及苯环的位阻效应,酰胺基团较难与其他原子或基团反生反应,其表面缺少活性官能团,形成氢键的能力低,粘性差,因此在使用前必须进行表面活化处理,从而使纤维表面取向度降低或增加一定数量的活性基团,提高其与集体界面剪切强度和剥离强度,活化后,表面还需要进行二次RFL处理,以便于能与橡胶进行共硫化。二次处理RFL浸渍体系的制备过程如下:第一步,将氨水和水溶解线性结构酚醛树脂混合;第二步,加入水性胶乳;第三步,加入甲醛后反应。但是RFL处理工艺虽然能解决粘合的问题,但是经上述二次处理RFL浸渍体系浸渍后的芳纶线表面没有很强的初粘性和持粘性,达不到自行车轮胎成型工艺的使用要求。
因此,现有技术还有待于进一步发展和改进。
发明内容
针对现有技术的种种不足,为了解决上述问题,现提出一种自行车轮胎胎圈用芳纶线浸胶液及其使用方法,以达到对芳纶线浸渍处理后与自行车轮胎橡胶有良好的粘合和很强的表面初粘性及持粘性的目的。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
一种自行车轮胎胎圈用芳纶线浸胶液,其包括一次浸胶液及二次浸胶液,一次浸胶液的配方成分包括水性环氧树脂、水性天然胶乳、水性异氰酸酯及软化水,二次浸胶液的配方成分包括水性天然胶乳、水性丁吡胶乳、水性萜烯树脂、软化水及催化剂。
进一步地,以重量份数计,一次浸胶液由以下配方成分组成:
水性环氧树脂2-6份
水性天然胶乳14-18份
水性异氰酸酯1-3份
余量为软化水。
优选地,以重量份数计,一次浸胶液由以下配方成分组成:
水性环氧树脂4份
水性天然胶乳16份
水性异氰酸酯1.2份
软化水78.8份。
进一步地,以重量份数计,二次浸胶液由以下配方成分组成:
水性天然胶乳8-12份
水性丁吡胶乳18-22份
水性萜烯树脂8-12份
催化剂0.01-0.03份
余量为软化水。
优选地,以重量份数计,二次浸胶液由以下配方成分组成:
水性天然胶乳10份
水性丁吡胶乳20份
水性萜烯树脂10份
催化剂0.02份
软化水59.98份。
进一步地,水性天然胶乳的固含量为15%。
进一步地,所述催化剂为氢氧化钠。
一种自行车轮胎胎圈用浸胶芳纶线的制备方法,其包括以下步骤:
S1、预先配制二次浸胶液:将水性天然胶乳、水性丁吡胶乳、水性萜烯树脂加入至软化水中混合并搅拌均匀,然后加入催化剂搅拌并于18-23℃下反应,反应完成后获得二次浸胶液;
S2、第一次浸渍:将水性环氧树脂、水性天然胶乳、水性异氰酸酯加入至软化水中并搅拌均匀,获得一次浸胶液,将芳纶线浸渍于一次浸胶液中,浸渍后于220-230℃下烘干处理;通过第一次浸渍,活化了芳纶线纤维表面,增加了芳纶纤维表面的氢键活性基团和粗糙度,改善了芳纶线纤维表面与粘合剂的粘合性。
S3、第二次浸渍:将经第一次浸渍处理后的芳纶线浸渍于预先配制好的二次浸胶液中,浸渍后于160-180℃下烘干处理,获得浸胶芳纶线。通过第二次浸渍,提高了芳纶线一次浸渍处理界面与橡胶的粘合性能,使最终获得浸胶芳纶线表面具有很高的表面初粘性和持粘性。
进一步地,步骤S2中,处理时间为90-120秒。
进一步地,步骤S3中,处理时间为90-120秒。
综上所述,本发明相比于现有技术具有如下有益效果:
(1)采用水性环氧树脂、水性天然胶乳及水性异氰酸酯的混合液对芳纶线进行一次浸渍,以活化芳纶线表面,增加了芳纶线表面的氢键活性基团及粗糙度,改善芳纶线表面与浸胶液之间的粘合性。通过在水性萜烯树脂中添加胶乳及碱性催化剂进行反应,得到一种改性后的浸胶液,对芳纶线进行二次浸渍处理,满足芳纶纤维既能与橡胶优良的交联粘合,芳纶纤维表面又有很高的自初粘性和持粘性,满足了芳纶线作为胎圈骨架材料时轮胎成型工艺的需要。
(2)通过一次浸胶液及二次浸胶液中各配方成分之间的合理配比,并通过特定的制备方法制备出浸胶芳纶线,使获得的浸胶纤维线与自行车轮胎橡胶有良好的粘合性及很强的表面初粘性、持粘性。
具体实施方式
为了使本领域的人员更好地理解本发明的技术方案,下面结合本发明的实施例,对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述,基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它类同实施例,都应当属于本申请保护的范围。
一种自行车轮胎胎圈用芳纶线浸胶液,其包括一次浸胶液及二次浸胶液,一次浸胶液的配方成分包括水性环氧树脂、水性天然胶乳、水性异氰酸酯及软化水,二次浸胶液的配方成分包括水性天然胶乳、水性丁吡胶乳、水性萜烯树脂、软化水及催化剂。
采用水性环氧树脂、水性天然胶乳及水性异氰酸酯的混合液对芳纶线进行一次浸渍,以活化芳纶线表面,增加了芳纶线表面的氢键活性基团及粗糙度,改善芳纶线表面与浸胶液之间的粘合性。为了使芳纶线表面有很高的自粘性和持粘性,选取了相应的水性萜烯树脂,由于水性萜烯树脂本身没有与轮胎橡胶交联粘合的性能,要想达到与橡胶的粘合,就要在保证有足够自粘性和持粘性的条件下对水性粘性树脂进行改性。通过在水性萜烯树脂中添加胶乳及碱性催化剂进行反应,得到一种改性后的浸胶液,对芳纶线进行二次浸渍处理,满足芳纶纤维既能与橡胶优良的交联粘合,芳纶纤维表面又有很高的自初粘性和持粘性。
进一步地,以重量份数计,一次浸胶液由以下配方成分组成:
水性环氧树脂2-6份
水性天然胶乳14-18份
水性异氰酸酯1-3份
余量为软化水。
优选地,以重量份数计,一次浸胶液由以下配方成分组成:
水性环氧树脂4份
水性天然胶乳16份
水性异氰酸酯1.2份
软化水78.8份。
进一步地,以重量份数计,二次浸胶液由以下配方成分组成:
水性天然胶乳8-12份
水性丁吡胶乳18-22份
水性萜烯树脂8-12份
催化剂0.01-0.03份
余量为软化水。
优选地,以重量份数计,二次浸胶液由以下配方成分组成:
水性天然胶乳10份
水性丁吡胶乳20份
水性萜烯树脂10份
催化剂0.02份
软化水59.98份。
进一步地,所述催化剂为氢氧化钠。
一种自行车轮胎胎圈用浸胶芳纶线的制备方法,其包括以下步骤:
S1、预先配制二次浸胶液:将水性天然胶乳、水性丁吡胶乳、水性萜烯树脂加入至软化水中混合并搅拌均匀,然后加入催化剂搅拌并于18-23℃下反应,反应完成后获得二次浸胶液;
S2、第一次浸渍:将水性环氧树脂、水性天然胶乳、水性异氰酸酯加入至软化水中并搅拌均匀,获得一次浸胶液,将芳纶线浸渍于一次浸胶液中,浸渍后于220-230℃下烘干处理;
S3、第二次浸渍:将经第一次浸渍处理后的芳纶线浸渍于预先配制好的二次浸胶液中,浸渍后于160-180℃下烘干处理,获得浸胶芳纶线。
进一步地,步骤S2中,处理时间为90-120秒。
进一步地,步骤S3中,处理时间为90-120秒。
实施例1
预先配制二次浸胶液:以重量份计,将水性天然胶乳10份、水性丁吡胶乳20份、水性萜烯树脂10份加入至软化水59.98份中混合并搅拌均匀,然后加入氢氧化钠0.02份搅拌并于20℃下反应,反应完成后获得二次浸胶液;
第一次浸渍:以重量份计,将水性环氧树脂4份、水性天然胶乳16份、水性异氰酸酯1.2份加入至软化水78.8份中并搅拌均匀,获得一次浸胶液,将芳纶线浸渍于一次浸胶液中,浸渍后于225℃下烘干处理110秒;
第二次浸渍:将经第一次浸渍处理后的芳纶线浸渍于预先配制好的二次浸胶液中,浸渍后于170℃下烘干处理110秒,获得浸胶芳纶线并记为A1。
实施例2
预先配制二次浸胶液:以重量份计,将水性天然胶乳12份、水性丁吡胶乳22份、水性萜烯树脂12份加入至软化水53.97份中混合并搅拌均匀,然后加入氢氧化钠0.03份搅拌并于20℃下反应,反应完成后获得二次浸胶液;
第一次浸渍:以重量份计,将水性环氧树脂6份、水性天然胶乳18份、水性异氰酸酯3份加入至软化水73份中并搅拌均匀,获得一次浸胶液,将芳纶线浸渍于一次浸胶液中,浸渍后于225℃下烘干处理110秒;
第二次浸渍:将经第一次浸渍处理后的芳纶线浸渍于预先配制好的二次浸胶液中,浸渍后于170℃下烘干处理110秒,获得浸胶芳纶线并记为A2。
实施例3
预先配制二次浸胶液:以重量份计,将水性天然胶乳8份、水性丁吡胶乳18份、水性萜烯树脂8份加入至软化水65.99份中混合并搅拌均匀,然后加入氢氧化钠0.01份搅拌并于20℃下反应,反应完成后获得二次浸胶液;
第一次浸渍:以重量份计,将水性环氧树脂2份、水性天然胶乳14份、水性异氰酸酯1份加入至软化水83份中并搅拌均匀,获得一次浸胶液,将芳纶线浸渍于一次浸胶液中,浸渍后于225℃下烘干处理110秒;
第二次浸渍:将经第一次浸渍处理后的芳纶线浸渍于预先配制好的二次浸胶液中,浸渍后于170℃下烘干处理110秒,获得浸胶芳纶线并记为A3。
对比例1
第一次浸渍:以重量份计,采用水性环氧树脂15-25份、水性异氰酸酯80-120份及去离子水800-1000份,于室温下搅拌反应一段时间。反应完成后获得一次浸胶液,将芳纶线浸渍于一次浸胶液中,并在225℃下烘干处理110秒。旨在对芳纶线纤维表面进行活化处理。
第二次浸渍:二次处理采用RFL浸渍胶液浸渍处理。RFL浸渍胶液的制备过程如下:
RFL浸渍胶液的制备过程如下:采用7-9份氨水和50-70份去离子水溶解18-23份线性结构酚醛树脂,然后加入240-270份水性天然胶乳或280-310份水性丁吡胶乳,最后加入18-25份甲醛反应。将芳纶线浸渍于二次浸胶液中,并在235℃下烘干处理105秒。旨在对芳纶线纤维表面进行涂膜处理,以便于与橡胶有优良的粘合性能。
将实施例1-3获得的浸胶芳纶线A1-A3与对比例中经二次RFL浸胶处理获得浸胶芳纶线B1,进行粘合性能与表面持粘性的橡胶硫化实验比对,硫化粘合性能采用GBT 32109-2015浸胶纱线和帘子布粘合剥离性能试验方法,表面持粘性采用GB/T 4851-2014胶粘带持粘性的试验方法。其中,芳纶线的规格为3300dtex/2Z。实验结果参见表1。
表1
剥离力(N) 附胶率(%) 持粘性(min)
实施例1(A1) 49 95 15
实施例2(A2) 48 92 13
实施例3(A3) 47 91 10
对比例1(B1) 48 90 2
由表1所示,实施例1-实施例3获得的浸胶芳纶线A1-A3与橡胶之间的粘合效果不低于对比例1获得的浸胶芳纶线B1与橡胶之间的粘合效果,而浸胶芳纶线A1-A3表面的持粘性相对于浸胶芳纶线B1均有明显改善。其中,实施例1获得的浸胶芳纶线A1与橡胶之间的粘合效果及表面的持粘性最佳,其配方成分及配比为制备浸胶芳纶线的最佳方案。
以上已将本发明做一详细说明,以上所述,仅为本发明之较佳实施例而已,当不能限定本发明实施范围,即凡依本申请范围所作均等变化与修饰,皆应仍属本发明涵盖范围内。

Claims (7)

1.自行车轮胎胎圈用芳纶线浸胶液,其特征在于,包括一次浸胶液及二次浸胶液,一次浸胶液的配方成分包括水性环氧树脂、水性天然胶乳、水性异氰酸酯及软化水,二次浸胶液的配方成分包括水性天然胶乳、水性丁吡胶乳、水性萜烯树脂、软化水及催化剂;
以重量份数计,一次浸胶液由以下配方成分组成:
水性环氧树脂2-6份,
水性天然胶乳14-18份,
水性异氰酸酯1-3份,
余量为软化水;
以重量份数计,二次浸胶液由以下配方成分组成:
水性天然胶乳8-12份,
水性丁吡胶乳18-22份,
水性萜烯树脂8-12份,
催化剂0.01-0.03份,
余量为软化水。
2.根据权利要求1所述的自行车轮胎胎圈用芳纶线浸胶液,其特征在于,以重量份数计,一次浸胶液由以下配方成分组成:
水性环氧树脂4份
水性天然胶乳16份
水性异氰酸酯1.2份
软化水78.8份。
3.根据权利要求1所述的自行车轮胎胎圈用芳纶线浸胶液,其特征在于,以重量份数计,二次浸胶液由以下配方成分组成:
水性天然胶乳10份
水性丁吡胶乳20份
水性萜烯树脂10份
催化剂0.02份
软化水59.98份。
4.根据权利要求1或3所述的自行车轮胎胎圈用芳纶线浸胶液,其特征在于,所述催化剂为氢氧化钠。
5.一种采用权利要求1-4任一项所述的自行车轮胎胎圈用芳纶线浸胶液制备浸胶芳纶线的方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、预先配制二次浸胶液:将水性天然胶乳、水性丁吡胶乳、水性萜烯树脂加入至软化水中混合并搅拌均匀,然后加入催化剂搅拌并于18-23℃下反应,反应完成后获得二次浸胶液;
S2、第一次浸渍:将水性环氧树脂、水性天然胶乳、水性异氰酸酯加入至软化水中并搅拌均匀,获得一次浸胶液,将芳纶线浸渍于一次浸胶液中,浸渍后于220-230℃下烘干处理;
S3、第二次浸渍:将经第一次浸渍处理后的芳纶线浸渍于预先配制好的二次浸胶液中,浸渍后于160-180℃下烘干处理,获得浸胶芳纶线。
6.根据权利要求5所述的制备浸胶芳纶线的方法,其特征在于,步骤S2中,处理时间为90-120秒。
7.根据权利要求5所述的制备浸胶芳纶线的方法,其特征在于,步骤S3中,
处理时间为90-120秒。
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