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橡膠和金屬物粘接的拉伸試驗(yàn)方法
點(diǎn)擊次數(shù):653 發(fā)布時(shí)間:2014-11-4
橡膠和金屬是兩種不同性質(zhì)的材料,將兩者很好地粘接可以制得具有不同構(gòu)型和特性的復(fù)合件,這種復(fù)合體系在工業(yè)中有著廣泛的用途,如汽車工業(yè)、機(jī)械制造工業(yè)、固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的柔性接頭、橋梁的支撐緩沖墊等。橡膠與金屬之間化學(xué)結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能巨大的差異,使獲得具有高強(qiáng)度的粘接有著很大的困難。研制出高性能粘接和適用范圍更廣的新型膠粘劑始終是研究的熱點(diǎn)。借助于膠粘劑在硫化過(guò)程中將橡膠與金屬粘接起來(lái)是目前采用的基本方法之一,本文將就其進(jìn)展進(jìn)行綜述。(用)
1 影響橡膠-金屬硫化粘接的因素金屬-橡膠硫化粘接效果影響因素的研究大致國(guó)內(nèi)有較廣泛的使用。酚醛樹脂、多異氰酸酯和鹵化聚合物是膠粘劑常用的三大類基體材料。酚醛樹脂主要用于極性橡膠,也可用作粘接非極性橡膠的底涂層材料(如Chemlok205)。異氰酸酯常指三苯基甲烷三異氰酸酯,該膠粘劑既適用于極性橡膠(NBR、CR)的粘接,也適用于NR、EPDM等非極性橡膠的粘接,異氰酸酯還與其它材料配合使用。
膠粘劑的低粘度和-NCO對(duì)濕氣的敏感嚴(yán)重影響著制品性能的穩(wěn)定性,馬興法等人對(duì)-NCO基團(tuán)加以保護(hù)[7、8]保護(hù)后的-NCO基團(tuán)的反應(yīng)活性顯著降低,高溫環(huán)境下-NCO基團(tuán)保護(hù)自動(dòng)解除,-NCO發(fā)生聚合,用于一些難粘橡膠與金屬的粘接取得了很好的粘接效果。鹵化聚合物用于粘接zui早公布于1932年的萊蒙德?瓦特的美國(guó),可用于天然或合成橡膠的粘接,1959年的美國(guó)[9]中報(bào)道了膠粘劑中加入少量溴化2,3-二氯丁二烯可提高粘接性能,現(xiàn)廣泛使用的Chemlok220的XPS分析中即可觀測(cè)到較高含量的氯元素和微量的溴元素存在].用于粘接的鹵化聚合物種類較多,如2,3-二氯-1,3丁二烯、氯化乙丙橡膠,氯乙烯等].張建偉、蔡明采用自制的2,3-二氯丁二烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物作為金屬-橡膠膠粘劑的主體材料,制得具有較高粘接強(qiáng)度和優(yōu)良儲(chǔ)存穩(wěn)定性的膠粘劑。除上述的三類主體材料外,呂海金等采用丁腈-41開發(fā)了RM-1橡膠金屬硫化粘合劑;文獻(xiàn)中采用丁腈-40作為主體材料,配合酚醛樹脂和環(huán)氧樹脂研制出一種常溫常壓下固化的粘合劑,用于金屬與橡膠的粘接,有較好的粘接強(qiáng)度及良好的耐油、耐水性能;硅橡膠(如Chemlok607)等亦可用作為膠粘劑主體材料。
橡膠-金屬硫化粘接用膠粘劑中溶劑型的研究得較透徹、應(yīng)用得也廣泛,然而所選的溶劑要求有很好的揮發(fā)性能,有機(jī)溶劑毒性和易燃易爆,對(duì)環(huán)境造成了危害,環(huán)境法因此對(duì)溶劑的排放進(jìn)行了限制。國(guó)外已推出了水基型膠粘劑,組分主要為聚合物乳液、表面活性劑和特種硫化劑,用羥胺和烯丙基縮水甘油醚等改進(jìn)聚丙烯酸水溶液可明顯改善EPDM與不銹鋼的粘接強(qiáng)度,水基型膠粘劑符合環(huán)境要求、成本較低,使用安全,固含量較高,是膠粘劑發(fā)展趨勢(shì)之一。2 影響橡膠-金屬硫化粘接的因素金屬-橡膠硫化粘接效果影響因素的研究大致3 結(jié) 語(yǔ)橡膠與金屬的粘接隨著工業(yè)的不斷拓展將會(huì)得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用,粘接的性能要求也不斷提高,運(yùn)用有效的分析手段對(duì)膠粘機(jī)理作深一步的探索,從理論層次上理解粘接體系是解決粘接中各種問(wèn)題、研制出工藝性好、性能穩(wěn)定的膠粘劑的前提。
2 金屬-橡膠粘接體系發(fā)展現(xiàn)狀橡膠與金屬之間的粘接已有很久的歷史,可以追溯到1850年,目前采用的粘接方法可分為直接粘接法、硬質(zhì)橡膠法、鍍黃銅法和膠粘劑粘接法。直接粘接法工藝簡(jiǎn)單,操作方便,將粘接材料表面進(jìn)行適當(dāng)處理后直接在加熱加壓過(guò)程中實(shí)現(xiàn)粘接??赏ㄟ^(guò)在橡膠中加入一些組分、在膠料表面涂偶聯(lián)劑或?qū)?duì)橡膠進(jìn)行環(huán)化處理等來(lái)提高橡膠與金屬的粘接性能。尹壽琳、陳日生等在天然橡膠中加入多硫化合物粘合劑B和酸性化合物助劑C,用此粘合A3鋼板作挖泥泵耐磨襯里,挖泥1000h以上未發(fā)現(xiàn)橡膠與金屬脫開。此法不足的是,處理的金屬件要盡快與膠料粘接,以免金屬表面深層氧化;在膠料中添加一些多價(jià)金屬的有機(jī)鹽和無(wú)機(jī)鹽,雖可提高粘接效果,但會(huì)改變橡膠材料原先的物理機(jī)械性能,且造成出模困難
硬質(zhì)橡膠法是zui古老的粘接體系,在金屬表面貼一層硫磺含量較高的硬質(zhì)膠料或一層硬質(zhì)膠漿,通過(guò)硫化使橡膠與金屬粘接起來(lái),硬質(zhì)橡膠法粘接力較強(qiáng),工藝簡(jiǎn)便,適于粘接大型制件,但是不耐沖擊和震動(dòng),60℃以上粘接強(qiáng)度發(fā)生顯著下降。鍍黃銅法較硬質(zhì)橡膠法有較好的耐高溫性,黃銅或表面鍍黃銅金屬件不同膠粘劑,借助于被粘橡膠中的硫磺擴(kuò)散到金屬表面與CuO、ZnO結(jié)合形成界面粘接層與橡膠產(chǎn)生牢固粘合,至今在輪胎工業(yè)中鋼絲圈的粘接、鋼絲簾線與簾布層膠的粘接、內(nèi)胎氣門嘴的制造中仍采用此法。
膠粘劑法是目前應(yīng)用zui廣和zui有效的方法,已經(jīng)歷了酚醛樹脂、多異氰酸酯、鹵化橡膠、特種硫化劑的鹵化橡膠、硅橡膠和水基膠粘劑等不同的發(fā)展階段。至今國(guó)外已開發(fā)出了多種性能優(yōu)異的膠粘劑,如Chemlok、Tylok、Metalok、Thixon等,特別是Chemlok系列品種繁多,并不斷有新型產(chǎn)品出現(xiàn),在國(guó)內(nèi)有較廣泛的使用。
酚醛樹脂、多異氰酸酯和鹵化聚合物是膠粘劑常用的三大類基體材料。酚醛樹脂主要用于極性橡膠,也可用作粘接非極性橡膠的底涂層材料(如Chemlok205)。異氰酸酯常指三苯基甲烷三異氰酸酯,該膠粘劑既適用于極性橡膠(NBR、CR)的粘接,也適用于NR、EPDM等非極性橡膠的粘接,異氰酸酯還與其它材料配合使用].膠粘劑的低粘度和-NCO對(duì)濕氣的敏感嚴(yán)重影響著制品性能的穩(wěn)定性,馬興法等人對(duì)-NCO基團(tuán)加以保護(hù)保護(hù)后的-NCO基團(tuán)的反應(yīng)活性顯著降低,高溫環(huán)境下-NCO基團(tuán)保護(hù)自動(dòng)解除,-NCO發(fā)生聚合,用于一些難粘橡膠與金屬的粘接取得了很好的粘接效果。鹵化聚合物用于粘接zui早公布于1932年的萊蒙德?瓦特的美國(guó),可用于天然或合成橡膠的粘接,1959年的美國(guó)[9]中報(bào)道了膠粘劑中加入少量溴化2,3-二氯丁二烯可提高粘接性能,現(xiàn)廣泛使用的Chemlok220的XPS分析中即可觀測(cè)到較高含量的氯元素和微量的溴元素存在。用于粘接的鹵化聚合物種類較多,如2,3-二氯-1,3丁二烯、氯化乙丙橡膠,氯乙烯、。張建偉、蔡明采用自制的2,3-二氯丁二烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物作為金屬-橡膠膠粘劑的主體材料,制得具有較高粘接強(qiáng)度和優(yōu)良儲(chǔ)存穩(wěn)定性的膠粘劑.
除上述的三類主體材料外,呂海金等采用丁腈-41開發(fā)了RM-1橡膠金屬硫化粘合劑;文獻(xiàn)中采用丁腈-40作為主體材料,配合酚醛樹脂和環(huán)氧樹脂研制出一種常溫常壓下固化的粘合劑,用于金屬與橡膠的粘接,有較好的粘接強(qiáng)度及良好的耐油、耐水性能;硅橡膠(如Chemlok607)等亦可用作為膠粘劑主體材料。橡膠-金屬硫化粘接用膠粘劑中溶劑型的研究得較透徹、應(yīng)用得也廣泛,然而所選的溶劑要求有很好的揮發(fā)性能,有機(jī)溶劑毒性和易燃易爆,對(duì)環(huán)境造成了危害,環(huán)境法因此對(duì)溶劑的排放進(jìn)行了限制。國(guó)外已推出了水基型膠粘劑,組分主要為聚合物乳液、表面活性劑和特種硫化劑,用羥胺和烯丙基縮水甘油醚等改進(jìn)聚丙烯酸水溶液可明顯改善EPDM與不銹鋼的粘接強(qiáng)度,水基型膠粘劑符合環(huán)境要求、成本較低,使用安全,固含量較高,是膠粘劑發(fā)展趨勢(shì)之一。