橡胶金属黏合-钴盐详解

橡胶金属黏合-钴盐详解
钴盐是指钴离子和酸根构成的物质,其中也可以含有一定比例的其它离子。钴盐的种类十分繁多，有许多不同的种类。钴盐有CoX2，CoF2，CoCl2， CoBr2，CoI2，CoOCo(OH)2，CoCO3，Co(NO3)2 ，CoSO4 等等许多的类型。

1 简介
钴盐是指钴离子和酸根构成的物质,其中也可以含有一定比例的其它离子。钴盐的种类十分繁多，有许多不同的种类。钴盐有CoX2，CoF2，CoCl2，CoBr2，CoI2，CoOCo(OH)2，CoCO3，Co(NO3)2，CoSO4等等许多的类型。
英文名：cobaltsalt
外观与性状：玫瑰红色单斜晶体。
熔点(℃)：96～98
相对密度（水=1）：1.948(25℃)
沸点(℃)：420(-7H2O)
分子式：CoSO4•7H2O
分子量：281.15
溶解性：溶于水、甲醇，微溶于乙醇。钴盐
2 钴盐的品种
有机酸钴盐是橡胶与镀黄铜或镀锌钢丝帘线的专用粘合剂，可以单独用于高性能钢丝子午线轮胎、高负荷钢丝胶管的制造。
据华诚金属网了解，目前在国内外广泛使用的钴盐品种有环烷酸钴、硬脂酸钴、新癸酸钴和硼酰化钴等几种类型：常用的有环烷酸钴（钴含量：10-11%），硬脂酸钴（钴含量：9-10%），新癸酸钴（钴含量：20-21%），硼改性新癸酸钴（钴含量：22-23%）。

3 钴盐用量
钴盐用于增进橡胶与金属的粘合，已得到普遍认可并广泛应用于子午线轮胎和钢丝胶管等产品中。钴盐可以单独直接加入橡胶中作为橡胶与金属粘合的增进剂。由于产品和每个公司在粘合技术的差异，除了钴盐直接作为粘合增进剂外，也有很多公司采用了钴盐与间甲（白）树脂粘合体系并用的用法。但无论是单用还是并用，也无论哪种钴盐都必须控制胶料中的金属钴含量。这是因为从粘合的机理上讲若胶料中钴离子含量过高，不仅促进生成大量非活性硫化铜，而且会催化橡胶烃加速老化；而钴离子含量过低，黄铜难于与硫磺生成活性硫化亚铜，以致于不能获得良好的粘合。从橡胶配方本身的性能考虑，添加少量（适量）的钴盐对粘合是有利的，但钴盐的高配比不仅对蒸汽老化后的粘合力是有害的，对热老化后胶料的强伸性能也有不利的影响。
通常建议钴盐的用量不宜超过配方中橡胶烃质量的0.3%，即100份橡胶烃中的金属钴含量不超过0.3份。由于每个公司技术的差异，此用量只作为参考。
由于各种钴盐粘合剂平均分子量不同，这就需要把实际需要的金属钴的量折合成配方中钴盐粘合剂的份数。为此通过下式可以计算出实际配方的份数：
配方份数=金属钴份数/产品中钴百分含量(式中金属钴的配合量应在0.15-0.35分之间)
例：计算在配方中加入0.25份金属钴的RC—B23（钴含量：23%）粘合剂的配方份数。
配方份数=0.25/23%=1.08份
二、 几种常见的粘合增进剂体系及特点( y2 p N4 e. ?3 ]' t7 {. B5 S2 u7 o( f, }
１． 钴粘合体系7 Q) B% i( V3 y- r
即有机钴盐：硬脂酸钴、癸酸钴、环烷酸钴和硼酰化钴等。+ B7 m, _, `( ?. ?" ?
２． 间、甲、白粘合体系; k) ]9 l0 T) L+ i1 G
橡胶中添加的一种常见粘合剂，其组成为间苯二酚给予体、亚甲基给予体和白碳黑。能将橡胶与纤维、金属等粘合在一起。
３． 开母洛克、列克钠等涂敷型粘合剂) S7 [9 t; c5 O6 v& j. t$ I2 Y5 o
该粘合体系对裸钢及橡胶间粘合效果较为理想，但耐热性较差，制品由于常时间接触热环境和制品本身内生热而失去应有效果。: i, |" O( z- U+ L! B
４． 间、甲、白－钴体系2 e8 s! q8 B: D. `& b& Q
具有关文献记载，结合多年实践证明，间、甲、白体系与钴盐体系结合，在湿气老化后的粘合强度仍然保持很高，因此被优先采用。
三、 钴盐型粘合增进剂的主要品种、市场情况1 i& n$ s ]" u3 ?0 ?4 Z) `) J" G5 ], G) h# X6 \
钴盐型粘合增进剂包括硬脂酸钴、癸酸钴、环烷酸钴和硼酰化钴四个种类。大多数生产厂家选用癸酸钴和硼酰化钴为多，使用时根据不同品种的钴含量计算本品的加入量。
１． 癸酸钴( ~* ?& ~5 ~/ M/ e- ]: @' E: U
癸酸钴为羧酸型钴盐粘合增进剂，钴含量（质量分率％，下同）为２０．５±０．５，软化点８５～１１０℃。. }; V( ?" e4 {' }+ j
２． 硼酰化钴& z4 m+ L* |+ @4 M, S
硼酰化钴为硼酰化的羧酸行钴盐粘合增进剂，钴含量为２２．５±０．５。含有硼，有较好的耐腐蚀性和阻燃性。7 D( c+ d+ ~/ h
３． 硬脂酸钴硬脂酸钴为单一羧酸型钴盐，钴含量为９．５±０．５，软化点８０～１００℃。. D( w2 F1 O! `& f$ S
４． 环烷酸钴2 g3 o&B'. ~0 _- l9 U/ O8 a1
Z环烷酸钴为高酸值环烷酸与钴合成的产品，钴含量≥１０．０，软化点８０～１００℃。我国的子午胎工业起步较晚，生产子午线轮胎所需原辅材料大部分也靠进口解决，特别是钴盐粘合增进剂全部依赖于国外进口。为实现子午线轮胎原材料国产化这一目标原国家计委和化工部连续组织了国家“七五”、“八五”重点科技攻关，初步实现了这一系列产品的国产化这一目标。目前，国内已有多家公司在生产各种牌号的钴盐粘合增进剂，但规模、技术水平各异。5 O! m- _ Q( S& h6 T- B: b# U- _) J近几年，随着我国子午线轮胎业的迅猛发展，钴盐粘合增进剂的市场需求量逐年增多，２００６年国内市场总需求量达２５００～３０００吨，钴盐国产化的步伐也在逐年加快，但目前进口量仍占市场需求量的６０％。四、 钴盐粘合增进剂的粘合机理所有的钴盐粘合增进剂在橡胶与金属粘接过程中都不直接参与反应，只是起到促进粘合作用。钴盐粘合增进剂对橡胶与镀黄铜、镀锌钢丝连线的粘合促进机理为：橡胶在硫化之前，加有钴盐粘合增进剂的胶料与镀层只是单纯的接触，没有任何的穿插连接；在硫化之后，橡胶与镀层之间就形成了一个新的物质层，也就是新形成的金属硫化物层，既不能以化学计量的硫化亚铜层和硫化锌层。由于它们具有继续反应的活性，可以扩散到界面层通过硫化桥与橡胶硫化物生成硫化亚铜－－橡胶硫化物的化学键合，即产生了橡胶与镀层的粘合反应。而钴盐粘合增进剂中的二价钴离子能够促进镀铜钢丝表面的硫化亚铜的增长，有助于把硫化胶料固定在镀铜钢丝上。% I% f/ J% ^% r7 o) ^
五、 轮胎翻新的工艺方法目前，轮胎翻新方法通常采用传统热流化法和预硫化翻新工艺。我国翻胎行业总体技术水平较低，仍以传统热翻新法为主，翻胎企业多，规模较小。采用传统翻新法翻新轮胎成本比预化翻新工艺低得多。预硫化翻新工艺由于生产预硫化胎面胶的压力远大于热翻新的压力，故生产出的翻新轮胎美观、胎面特别耐刺扎、耐磨性能好、行驶里程高，又因轮胎在低温下硫化，对胎体损害程度小，可大大增加轮胎的翻新次数，具有显著的经济效益。目前，国外轮胎翻新基本完成了从热硫化向冷硫化的转移，由于技术先进，翻新轮胎的使用寿命已接近新轮胎的１００％。
六、 钴盐粘合增进剂在轮胎翻新中的使用范围和重要性" R' + H
１． 本品的使用范围该品种粘合增进剂广泛应用于子午线轮胎翻新中，促进镀黄铜钢丝与橡胶间粘合。根据子午线轮胎生产情况，推荐使用癸酸钴为佳。0 w+ g( o" X$ X/ ]$ q8 I, O#
R- ２． 本品在制品中的重要性

J待翻新的子午线轮胎，根据它的破损程度，很大部分胎体已裸露出金属帘线，翻新处理时，必然涉及到金属帘线与中垫橡胶之间的粘合，这就要求添加使用钴盐粘合增进剂。否则，轮胎经硫化后，只完成了橡胶之间的粘合，橡胶与金属帘线间的粘合强度远远不够。而带有骨架材料的橡胶制品中，骨架材料与橡胶间粘合尤为重要，特别是子午线轮胎，要求具有良好的动力学效应，橡胶与金属帘线间的粘合不够理想，不仅影响翻新后轮胎的使用寿命，严重者还会造成暴胎等恶性后果。
３． 要选择品质优良的钴盐型粘合增进剂:
现在国内虽有多家生产厂家，但生产规模、技术水平参差不齐，由于选用原材料的品位、生产工艺控制手段、技术检测和处理方法等诸多因素，使产品中的锌、铁、铜、锰和三价钴离子等超标，对产品粘合产生很大负面影响。
七、 使用方法7 b0 a" k* m0 p# f/ G! g4 e9 Z, M) y8 Y4 C
１． 配制胶浆: i:
C将待制胶浆的中垫胶片加入一定比例的１２０＃溶剂油中，同时将钴盐粘合增进剂按溶入胶片质量之３～５％加入，再搅拌机内一同浸泡溶胀，大约２４～４８小时，然后充分搅拌，保证粘合增进剂充分分散到胶浆中。为了提高打浆效率和减少溶剂损失，可先加５０～７０％的溶剂，待胶片溶胀均匀后，再加入其余溶剂，快速搅匀。胶浆浓度的调配：喷涂可调到１０～１５％，刷涂可调到２５～３０％。& ^7 ^/ y8 Y/ \ L( d! V+ k
２． 涂刷胶浆. c
将调均后的胶浆，喷涂或刷涂于胎体裸露金属线部位，（打磨、除污处理时尽量保证金属帘线镀层不破坏），为了便于控制附胶量，一般要涂刷２至３次，要确保胶浆涂刷均匀。用后剩余的胶浆要密封常温储存，远离火源，下次用时需再搅拌均匀。2 b' r2 q r$ G3

３． 自然晾晒常温下晾晒３０～４５分钟，使溶剂彻底挥发掉。残留溶剂会造成粘合处产生气孔，从而影响粘合效果。涂胶、干燥完毕，尽快进行硫化粘合，一般不超过２小时。, y7 c# 7 h４． 附胶硫化+ k
本品于硫化阶段发生高强度化学粘合。将涂刷胶浆的胎体附上中垫胶、胎面胶后，进行硫化，若采用传统热硫化翻新法，硫化温度为１４５～１５０℃，硫化时间为４５～６０分钟；若采用预硫化翻新工艺，硫化温度为１００～１１５℃，硫化时间为１５０～１８０分钟，硫化罐压力为０．８Ｍｐａ，即完成了翻新过程。 X) S% V [5 h7 I! V. \ W9 s+ r- x% @9 d7 g; H1 |8 H2 @. s! H上述方法，基于我公司几年来同橡胶各界同仁服务交流、从实践中积累得出，由于影响金属与橡胶间粘合的因素很多，与橡胶的配方体系、操作工艺等都有关联，加之我国轮胎翻新业起步较晚，我们从事这方面的经验不足，究其以怎样制做工艺，怎样的操作条件及装备状况，才能使其达到佳粘合效果，还有待于我们橡胶界的同仁们共同探讨、研究。