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摘要：以基礎(chǔ)理論與應(yīng)用實(shí)踐相結(jié)合，全面論述了改性、預(yù)處理材料在紡紗膠管配方設(shè)計(jì)中的重要性。介紹改性、預(yù)處理材料功能特征和加工種類及方法，通過應(yīng)用驗(yàn)證，闡明材料改性、預(yù)處理技術(shù)是現(xiàn)代紡紗膠管配方設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵技術(shù)。

關(guān)鍵詞：配方設(shè)計(jì)；丁腈橡膠改性；粉體助劑表面改性、預(yù)處理；關(guān)鍵技術(shù)

0  前言

材料改性、預(yù)處理是現(xiàn)代橡膠配方設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)，紡紗膠管配方設(shè)計(jì)也不例外。膠管配方設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)紡紗工藝和膠管制造工藝的特定條件和要求，通過材料改性、預(yù)處理研發(fā)生產(chǎn)配方，才能制造出性能穩(wěn)定的高品質(zhì)紡紗膠管。我們把基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究緊密結(jié)合在一起，從多角度研究橡膠配方材料的結(jié)構(gòu)與性能，及應(yīng)用中出現(xiàn)的現(xiàn)象和行為，探求新規(guī)律、新原理和新方法以及收集基本數(shù)據(jù)，從而不斷擴(kuò)大材料改性技術(shù)在配方設(shè)計(jì)中的應(yīng)用領(lǐng)域，提高紡紗膠管科技含量和更新?lián)Q代速度。

1  材料改性、預(yù)處理基本要求

根據(jù)紡紗膠輥使用的特定要求，通過材料改性、預(yù)處理設(shè)計(jì)膠管配方所制備的產(chǎn)品應(yīng)符合以下預(yù)定性能。

1．1  抗靜電

紡紗牽伸過程中，纖維與膠輥及羅拉相互間擠壓和摩擦后分開，表面產(chǎn)生電荷，如果不能很快導(dǎo)走散逸時(shí)，便產(chǎn)生靜電積聚，造成大量絨輥花，嚴(yán)重時(shí)甚至斷頭纏繞膠輥或羅拉，影響正常紡紗。為此膠管配方改性、預(yù)處理材料必須具備較低比電阻(體積電阻)和良好吸濕性，保持生產(chǎn)環(huán)境中膠輥表面電荷快速逸散和防止積聚之功效。膠管比電阻越低表面電荷向周圍外界散失速度越強(qiáng)，另一方面通過表面吸濕調(diào)控，使表面電阻進(jìn)一步降低，加快電荷衰減。

1．2  抗粘附

棉纖維中含有果膠質(zhì)、油脂和蠟，果膠質(zhì)呈粘狀物，含有單糖碳水化合物，溶于水，在一定溫濕度下，與膠輥表面接觸形成溶解狀態(tài)污垢；油脂是高級(jí)脂肪酸的甘油酯，植物油脂熔點(diǎn)較低，蠟主要成分是由高級(jí)飽和脂肪酸和高級(jí)一元醇所組成的酯，它們?cè)谝欢囟认拢c膠輥表面接觸熔融形成覆蓋膜狀污垢。合成化學(xué)纖維中添加工藝助劑“和毛油”主要是由油劑、表面活性劑組成的乳液，在膠輥表面形成覆蓋狀污垢，易滲透表面內(nèi)部擴(kuò)散，發(fā)生淺表溶脹。以上又可劃分為親水性污垢、親油性非極性污垢，在一定溫濕度條件下，發(fā)生纖維粘附，危害正常紡紗。根據(jù)紡紗纖維自身特點(diǎn)，改性材料有吸濕性但要抗水溶性，來抵抗水溶性污垢增粘產(chǎn)生的粘附；增大材料極性排斥非極性油類污垢粘附；增大改性材料耐油性防止“和毛油”滲透溶脹粘附。

1．3  抗水霧

當(dāng)生產(chǎn)環(huán)境相對(duì)濕度超過65％時(shí)，空氣中的水分容易在膠輥表面凝聚形成水霧，而水霧由微小的液滴組成，纖維在接觸膠輥表面過程中形成液橋，由液橋產(chǎn)生的作用力，增強(qiáng)了纖維對(duì)膠輥表面吸附力，上述狀況在開冷車時(shí)較為明顯，隨之走熟后膠輥表面經(jīng)纖維摩擦及升溫，水霧逐漸消失紡紗趨于正常。液橋粘附力主要由液橋曲面產(chǎn)生的毛細(xì)壓力及表面張力引起的附著力組成，液橋的幾何形狀如圖1所示。

當(dāng)空氣中水分含量和氣壓不變的條件下，氣溫降低到使空氣達(dá)到飽和時(shí)的那個(gè)溫度稱為露點(diǎn)溫度(簡(jiǎn)稱露點(diǎn))，氣溫降至露點(diǎn)以下，水汽發(fā)生沉降凝結(jié)現(xiàn)象，在車間過道、門等處由于冷熱交換最易發(fā)生此類現(xiàn)象，使膠輥表面形成水霧和纖維產(chǎn)生液橋吸附纖維。改性、預(yù)處理材料能降低膠輥表面張力，極大地減小膠輥表面對(duì)水的潤(rùn)濕接觸角θ(見圖2)，使水在膠輥表面充分散開抑制液橋產(chǎn)生。