方法有:硬質(zhì)膠法、膠粘劑法、鍍黃銅法和直接粘合法。
一、硬質(zhì)膠法
此法是先在金屬表面貼上或涂上一硬質(zhì)膠層,然后再貼上要粘合的軟質(zhì)膠,后進(jìn)行熱壓硫化形成整體。硬質(zhì)膠中生膠含量不宜過(guò)高,硫黃用量一般為30~40份,可加入氧化鐵提高粘接力,用量20份左右,粘接溫度可提高一倍,超過(guò)20份,性能下降。為防止硬質(zhì)膠中的游離硫黃向軟質(zhì)膠層擴(kuò)散,可以在硬質(zhì)膠和軟質(zhì)膠之間加一無(wú)硫或低硫的半硬質(zhì)過(guò)渡層。
硬質(zhì)膠與金屬粘接前,先用硬質(zhì)膠料配成膠漿(溶劑用汽油,比例1:1.5),將膠漿涂在待粘金屬表面,帶溶劑揮發(fā)完后,將硬質(zhì)膠片貼到金屬表面,在硬質(zhì)膠與軟質(zhì)膠粘合前,在硬質(zhì)膠表面涂膠漿,再粘軟質(zhì)膠。
由于硬質(zhì)膠的熱膨脹系數(shù)比鋼、鐵大,所以在溫度變化時(shí),硬質(zhì)膠容易與金屬芯脫層。
注意事項(xiàng):
① 硬質(zhì)膠的含膠率不宜過(guò)高。
② 硫黃的用量大(30~40份)。
③ 適當(dāng)提高氧化鐵的含量(20份左右)。
④ 被粘膠料的硫化速度不能太快,且硬質(zhì)膠和軟質(zhì)膠的硫化速度相當(dāng)。
⑤ 在硬質(zhì)膠和軟質(zhì)膠之間加無(wú)硫或低硫中間膠層。
⑥ 金屬表面需噴砂處理,并用汽油清洗。
⑦ 金屬表面涂硬質(zhì)膠漿,或以膠漿形式涂到金屬表面。
⑧ 采用低溫或逐步升溫長(zhǎng)時(shí)間硫化。
特點(diǎn):
① 粘接強(qiáng)度高,耐腐蝕性好。
② 工藝簡(jiǎn)單,適于大型金屬構(gòu)件的粘接如各種膠輥,大型化工容器襯里。
③ 耐熱性差,工作溫度超過(guò)70℃時(shí),粘合強(qiáng)度急劇下降。
④ 耐動(dòng)態(tài)疲勞性差。
配方舉例:
① 膠輥硬質(zhì)膠:
NR 100, Fe2O3 20, 鋅鋇白 20, CaCO3 32, MgCO3 11, 陶土 60, 古馬隆 2,瀝青 12, 消石灰 5.6, 硫黃 33.6.
② 實(shí)芯胎硬質(zhì)膠:
NR 100, 再生膠 33.3, ZnO 5, Fe2O344.4, 陶土46.4, 消石灰15, 硬脂酸 1.4, 促進(jìn)劑M 1.7, 促進(jìn)劑D 1.3, 硫黃 37.5.
二、膠粘劑法
金屬表面經(jīng)表面處理后,在新鮮的表面上涂刷一層膠粘劑,再貼上橡膠進(jìn)行硫化。該法簡(jiǎn)便實(shí)用,不需要用加工設(shè)備,適用性廣,是目前橡膠與金屬之間應(yīng)用廣的方法。橡膠與金屬的粘合效果,在很大程度上取決于金屬表面處理的結(jié)果及膠粘劑的性質(zhì)和性能。對(duì)不同的金屬材料,選取合適的膠粘劑十分重要。膠粘劑法的缺點(diǎn)是溶劑有毒,污染環(huán)境,損害人體健康,貯存穩(wěn)定性差
1、異氰酸酯膠粘劑
主要用于NR、CR、NBR等橡膠與鋼、不銹鋼、鋁和鋅等多種金屬材料之間的粘接。粘合強(qiáng)度高,操作工藝簡(jiǎn)單,耐油、耐溶劑、耐老化、耐酸、耐腐蝕,但耐熱性不如鍍黃銅法。
常用的多異氰酸酯膠粘劑:
① 列克鈉(JQ-1膠粘劑):三苯基甲烷三異氰酸酯,易溶于二氯甲烷、二氯乙烷或氯苯中作膠粘劑。一般為三苯基甲烷三異氰酸酯20%的二氯乙烷溶液,毒性較二異氰酸酯小,耐油,耐疲勞。
使用時(shí)注意:
a.涂層要薄,<10μm,大不超過(guò)30μm。
b.使用前用純二氯乙烷按1:1或1:3的比例對(duì)膠粘劑進(jìn)行稀釋。
c.操作環(huán)境濕度<60%~70%。
d.一般涂刷1~2遍,涂刷后需干燥,再涂一層保護(hù)性膠粘劑或貼一薄層(0.5mm)硬度為60度左右的膠片作過(guò)渡層,不宜用直接蒸汽硫化。
e.列克鈉易聚結(jié),宜采用注壓工藝和快速硫化方法;若采用模壓生產(chǎn)時(shí),壓力必須在0.7~1MPa.
f.應(yīng)盡量縮短涂膠粘劑后到硫化之前的停放時(shí)間。
g.用列克鈉粘接NR或SBR與金屬時(shí),用CR-酚醛樹(shù)脂作中間層,可提高粘接強(qiáng)度。
h.異氰酸酯液中摻用少量氯化NR橡膠,可提高粘接強(qiáng)度。
例:大型橡膠護(hù)舷的粘合
鋼板先經(jīng)噴砂,脫脂處理后,涂刷列克鈉膠粘劑,干燥后涂刷保護(hù)膠液,加貼一層高硬度(邵A82~85度)膠料,再貼上NR。
② 2,4-甲苯二異氰酸酯(vulcabond TX),溶于乙醚或丙酮溶劑中使用。
③ 對(duì)二苯基甲烷二異氰酸酯(Hylene M-50)極性大,化學(xué)性質(zhì)活潑,易溶于橡膠,能直接在橡膠與金屬間形成化學(xué)鍵,在低溫下也能硫化,粘接強(qiáng)度高。
2、氯化天然橡膠膠粘劑
多用于橡膠與鋼、鋁、鐵、鋅和鎂等金屬的粘接,對(duì)CR、NBR等極性橡膠粘接力高,對(duì)NR、SBR粘接強(qiáng)度較低。
組成:氯化天然橡膠+溶劑(甲苯、氯乙烷),必要時(shí)可加入少量的脂肪烴、酮、醚或乙醇作混合溶劑,加入樹(shù)脂,增塑劑和改性劑,如酚醛樹(shù)脂、醇酸樹(shù)脂、氯化聚烯烴、芳香族亞硝基化合物、DBP等,能改進(jìn)NR、SBR與金屬的粘合性能。
該法的缺點(diǎn)是初粘性欠佳,不易粘接成型。改進(jìn)方法:應(yīng)用CR-列克鈉混合膠粘劑作過(guò)渡層。其中CR膠粘劑配方:
通用型CR 100, MgO 4, ZnO 5, 防老劑 2, 二氯乙烷444
20%CR膠粘劑:20%JQ-1膠粘劑=10:1
應(yīng)用混合過(guò)渡液時(shí),鋼件需要打磨,用溶劑清洗,涂氯化橡膠JQ-1膠液,干燥40min以上,再涂混合過(guò)渡液,干燥20~30min,再貼膠,硫化。
3、丁腈橡膠膠粘劑
丁腈橡膠+酚醛樹(shù)脂,常用品種JX-1膠粘劑。
適量金屬件打磨、洗凈,涂JX-1膠粘劑3遍,每次干燥10~20min,貼膠加熱或室溫硫化。
如重型輸油管金屬接頭、金屬件法蘭接頭。
4、氯磺化聚乙烯膠粘劑
可粘接除硅、氟橡膠以外的幾乎所有的NR、SR與金屬。
5、硅橡膠膠粘劑
在制造硅橡膠金屬制品時(shí),采用含硅橡膠的膠粘劑。硅橡膠中必須加硼酸酯、鈦酸酯、有機(jī)硅烷等增塑劑。
6、偶聯(lián)劑類(lèi)膠粘劑
主要有硅烷類(lèi)和鈦酸酯類(lèi)兩大類(lèi)。可用于氟橡膠,硅橡膠與金屬的粘接。被粘膠料的硫化系統(tǒng)以胺類(lèi)為宜,不能用過(guò)氧化物。
硅烷偶聯(lián)劑膠粘劑,如CK-1膠粘劑和Chemlock膠粘劑,可用粘接多種橡膠與金屬的粘合。
Chemlock 608配方:
γ-氨基丙苯三乙氧基硅烷 8,乙烯基三乙氧基硅烷 4,甲醇 78,水 9,鹽酸 少量(調(diào)pH值)。
CK-1膠粘劑中再加氯化橡膠,粘接強(qiáng)度較高。
配方:氯化橡膠 15,γ-氨基丙苯三乙氧基硅烷 2,甲苯 85,水 5,
對(duì)潮濕的穩(wěn)定性高,金屬表面可以不處理。
用膠粘劑粘 粘接未硫化膠與金屬,粘合強(qiáng)度還與粘合工藝直接相關(guān),如金屬表面處理狀況、涂膠次數(shù)、每次涂膠量、涂膠溫度、濕度、干燥時(shí)間與干燥程度、固化時(shí)間和溫度等。金屬品種對(duì)膠粘劑有選擇性。
7、開(kāi)姆洛克(CHEMLOK)系列膠粘劑的性質(zhì)及選用
開(kāi)姆洛克膠粘劑系美國(guó)洛德(LORD)公司產(chǎn)品,問(wèn)世30年來(lái),以粘結(jié)強(qiáng)度高,質(zhì)量穩(wěn)定,使用方便,而飲譽(yù)世界,廣泛應(yīng)用于各種橡膠與金屬的粘合。
(1)常用品種及分類(lèi)情況
分為三類(lèi):1底涂型,2,面涂型,3,單涂型,品種
(2)開(kāi)姆洛克膠黏劑的特點(diǎn)
底涂型膠粘劑(CH205)的特點(diǎn)
①能粘結(jié)多種金屬:鑄鐵,碳鋼,不銹鋼,合金鋼,鋁,鋁合金,銅,銅合金。
②與面涂型膠粘劑有良好的粘結(jié)性。
③有良好的防銹性能,能保護(hù)金屬表面。
④有良好的耐環(huán)境性。
⑤亦可作為NBR的單涂型膠粘劑,即粘結(jié)金屬與NBR時(shí),一般不需再選用面涂型膠粘劑。
面涂型膠粘劑的特點(diǎn)
①通過(guò)正確選用,能粘結(jié)各種通用橡膠。
②與底涂型膠粘劑(CH205)粘結(jié)性能優(yōu)異。
由于面涂型膠粘劑與金屬的粘結(jié)效果不是很好,或者即使有些品種,如常用的CH220,初期粘結(jié)強(qiáng)度亦很高,足以產(chǎn)生橡膠內(nèi)聚破壞的結(jié)合力,但粘結(jié)件耐環(huán)境性,穩(wěn)定性不足,因此,使用面涂型膠粘劑之前,金屬表面一般宜先涂底涂型膠粘劑,確保與金屬優(yōu)良的粘合,確保粘結(jié)件的耐環(huán)境性,耐久性。由一種底涂型膠粘劑和一種面涂型膠粘劑,便組成了洛德公司(LORD)所謂的雙涂體系。
單涂型膠粘劑的特點(diǎn):
①與多種金屬的粘結(jié)優(yōu)良。
②通過(guò)正確的選用,能粘結(jié)所有的橡膠。
由于單涂型膠粘劑不需底涂,便可獲得可靠的橡膠/金屬粘結(jié)件,工藝上比較方便,因此比較受工廠歡迎。值得注意是,雖然單涂型膠粘劑與金屬的粘結(jié)優(yōu)與面涂型膠粘劑,但不如底涂型膠粘劑。同時(shí)單涂型膠粘劑粘結(jié)件的耐環(huán)境性,耐久性也不如雙涂系列(底涂+面涂)。
(3)性能與特點(diǎn)
個(gè)特點(diǎn)適用面廣,品種多,近30個(gè),見(jiàn)表4-4所示。
通過(guò)正確選用可以達(dá)到以下目的:
①硫化粘結(jié)各種橡膠與多種金屬粘合,如鐵,鋼,不銹鋼,合金鋼,鋁,鋁合金,銅,銅合金等。
②硫化粘結(jié)各種橡膠與多種織物,纖維,如人造絲,尼龍,滌綸,玻纖,芳綸,碳纖維等。粘合橡膠與織物常用的膠粘劑有四種:CH402,CH233,CH250,CH607。前三種含少量非揮發(fā)性異氰酸酯,主要用于粘結(jié)通用橡膠與織物,后者為硅烷類(lèi),用于粘結(jié)硅橡膠,氟橡膠與織物。
③硫化粘結(jié)異種生膠或硫化膠,其中異種硫化橡膠之間的再次硫化粘結(jié),洛德名之說(shuō)“后硫化粘結(jié)”。該技術(shù)適用于大多數(shù)通用橡膠,可選用的膠粘劑有:CH233,CH234B,CH236,CH238,CH252。
④硫化粘結(jié)各種橡膠與硬質(zhì)塑料,硬質(zhì)尼龍,。粘結(jié)硅膠,氟膠時(shí),可選用CH607。粘結(jié)通用型橡膠時(shí),可以選用以CH205底涂膠(CH205能與多種塑料粘結(jié))。
第二個(gè)特點(diǎn)粘結(jié)強(qiáng)度高質(zhì)量穩(wěn)定。
粘結(jié)NBR,NR,BR,SBR,CR,EPDM,IIR等通用橡膠,都可確保獲得橡膠內(nèi)聚破壞的粘結(jié)強(qiáng)度,按HG4-852-81扯離強(qiáng)度測(cè)試,一般在4—8MPa左右,高時(shí)可達(dá)10MPa。由于試驗(yàn)時(shí),一般都發(fā)生橡膠破壞。即使粘結(jié)特種膠如PU,CHC,CHR,CSM,F(xiàn)R,VMR等也能獲得較好的粘結(jié)效果。
第三個(gè)特點(diǎn)耐環(huán)境性?xún)?yōu)良。
除了CH607的耐熱性能低于它所能粘結(jié)的FR,VMQ以外,其它的粘合劑都優(yōu)它所能粘結(jié)的橡
在常用的膠粘劑中,CH252,BN的耐油性由于其它品種,因此在制造耐燃料油制品,如油封,膠管法蘭接頭時(shí)宜選用它倆。
第四個(gè)特點(diǎn)毒性較低使用方便。
除溶劑(甲苯,二甲苯,酮,乙醇等)為揮發(fā)性外,其余高聚物,化合物都為非揮發(fā)性物質(zhì)。故毒性低于異氰酸酯。使用方便體現(xiàn)在:(1)單組份包裝。(2)儲(chǔ)存期長(zhǎng),一般1--2年。(3)適用于各種涂膠方式:刷涂,浸涂,噴涂,輥涂。(4)金屬件涂膠干燥后,可停放較長(zhǎng)時(shí)間,只要不從新污染,不影響粘結(jié)效果。
表4-6涂開(kāi)姆洛克膠黏劑零件的儲(chǔ)存時(shí)間
品種
有效停放時(shí)間
CH607
2天
CH608
5天
CH218(1) 可采用各種硫化方式:平板硫化,移模硫化,注模硫化,硫化罐硫化,間接蒸汽,直接蒸汽,常壓,中壓,連續(xù)硫化。(6)在模具中耐預(yù)熱能力強(qiáng),大多數(shù)開(kāi)姆洛克膠粘劑在模具中于120—150℃溫度下,預(yù)熱10分鐘,不會(huì)消弱粘結(jié)能力。
四,凱姆洛克的粘結(jié)原理
(1) 在低模量的橡膠與高模量的金屬之間,膠粘劑應(yīng)成為一個(gè)模量梯度層,以減少粘結(jié)件受力時(shí)的應(yīng)力集中,因此膠粘劑層應(yīng)有一定的厚度。底涂膠粘劑模量總是大于面涂膠粘劑模量,而面涂膠粘劑模量一般都大于橡膠。
(2) 底涂型膠粘劑,或單涂型膠粘劑之間,以膠粘劑與橡膠之間,通過(guò)相互擴(kuò)散和共交聯(lián)作用而實(shí)現(xiàn)粘結(jié)。膠粘劑和橡膠界面之間的相互擴(kuò)散對(duì)于優(yōu)良的粘結(jié)是十分重要的。充分的相互擴(kuò)散,能在膠粘劑和橡膠之間形成一個(gè)完全連續(xù)的過(guò)渡層。設(shè)計(jì)膠粘劑時(shí)應(yīng)首先考慮到相互擴(kuò)散能力。并使在交聯(lián)反應(yīng)發(fā)生之前有足夠的相互擴(kuò)散時(shí)空。
(3) 在設(shè)計(jì)膠粘劑時(shí),應(yīng)有下列次序發(fā)生。
A,底涂型,面涂型膠粘劑內(nèi)部交聯(lián)及共交聯(lián)。
B,底涂型膠粘劑與金屬產(chǎn)生吸附
C,膠粘劑和橡膠產(chǎn)生共交聯(lián),橡膠交聯(lián)。
橡膠與纖維,織物材料的粘結(jié)與此類(lèi)似。
五,選用原則
首先確定采用雙涂還是單涂,要求高的產(chǎn)品或金屬表面處理工藝不嚴(yán)的工廠,宜選用雙涂體系。常用膠粘劑每公斤涂刷金屬面積如下:
(金屬表面40目砂處理)
在確定了單涂或雙涂體系后,在選擇具體品種時(shí),至少要考慮10項(xiàng)因素:
1,膠種,膠種不同粘結(jié)難易程度也不同。通用橡膠的粘結(jié)性能差異,可用可粘性指數(shù)表示,極性橡膠優(yōu)于非極性橡膠,開(kāi)姆洛克與橡膠粘結(jié)規(guī)律如下:(CH233,CH234B,CH236,CH238
CH250,CH252,CH257),CH220,CH205。NBR可選用上述任何一種膠粘劑,在大部分情況下,只用CH205即完全滿(mǎn)意的粘結(jié)。CR,NR,SBR,BR等則必須用CH220(以CH205作底涂膠)或其它粘結(jié)性更高的品種,單用CH205則不行。IIR,EPDM等則一般非用比CH220粘結(jié)性更強(qiáng)的品種,才能達(dá)到滿(mǎn)意的效果。
2,橡膠硬度 橡膠硬度對(duì)粘結(jié)難易性也有一定的影響。對(duì)于NR,SBR,BR等橡膠,CH220/CH205雙涂體系適用硬度范圍大致為XHS=40--85,對(duì)于NBR,CH205使用范圍也大致如此,也有工廠在使用中發(fā)現(xiàn)CH205可滿(mǎn)意的粘結(jié)XHS=25的NBR。在此硬度范圍之外的膠料,一般選用粘結(jié)性更強(qiáng)的膠粘劑,即NBR選用CH220/CH205,甚至CH233/CH205等。
3,硫化劑類(lèi)型 同一種膠采用不同類(lèi)型的硫化劑時(shí),應(yīng)選用不同的膠粘劑如:
NBR 硫黃硫化體系選用CH205。過(guò)氧化物硫化體系選用CH607,
EPDM 硫黃CH236,CH238。過(guò)氧化物CH607,CH246。樹(shù)脂CH252,CH238。
常用的適用過(guò)氧化物硫化的為CH238,CH246,CH252,CH607,CH608,其余常用品種以適應(yīng)硫黃硫化為主。
4,硫化體系 在常規(guī),半有效(SEV)及有效硫化體系(EV)中,一般采用常規(guī)硫化體系(S>1.5份)的膠料比較容易粘結(jié),可采用CH220/CH205雙涂體系。SEV/EV硫化體系的膠料CH220/CH205不一定適用,故以選用比CH220更好的膠粘劑。
5,硫化速度 一般都可確保膠粘劑固化反應(yīng)起步早于橡膠硫化反應(yīng)或兩者同步發(fā)生,應(yīng)注意膠料的焦燒期盡可能長(zhǎng)些。對(duì)于硅膠來(lái)說(shuō)一般CH608的反應(yīng)速度高于CH607,因此對(duì)于硫化溫度下t1/2較短的過(guò)氧化物硅膠膠料,以及一些不需二段硫化的膠料,應(yīng)考慮CH608。
6,門(mén)尼粘度 由于開(kāi)姆洛克膠粘劑干燥后膠膜膠硬(尤其是CH220/CH205)因此膠料門(mén)尼粘度低,有助于膠粘劑——膠料之間的密切接觸及相互擴(kuò)散,有利于粘結(jié)。
7,含油量 膠料中低于20份時(shí)一般不發(fā)生問(wèn)題,如含油量高于20份時(shí),雙涂體系以選用CH238為宜,單涂體系以CH252為好,這兩種膠粘劑對(duì)高油量配方粘結(jié)效果好。
8,硫化方式 橡膠與金屬膠粘劑的一個(gè)重要性質(zhì)是在受熱的條件下耐沖刷性。耐沖刷性差的膠粘劑,容易污染模具,造成粘模,使產(chǎn)品難于脫模,甚至由于膠粘劑沖離金屬件表面而引起粘結(jié)失敗。這些現(xiàn)象在平板硫化中尚不十分嚴(yán)重,但在移模硫化和注模硫化過(guò)程中,則比較常見(jiàn)。因此在采用后二種硫化方式時(shí),宜選用CH220/CH205雙涂體系或CH257單涂體系。平板硫化則可視具體情況而定。此外,一些采用直接蒸汽硫化的產(chǎn)品,如膠輥等,應(yīng)避免選用含有異氰酸酯的品種,如CH250,CH252等。
9,產(chǎn)品使用要求 開(kāi)姆洛克膠粘劑的耐環(huán)境性一般都優(yōu)于橡膠,但不同開(kāi)姆洛克品種之間存在著一些差異,要求耐溶劑性的產(chǎn)品選用BN為好,要求高耐油性產(chǎn)品以CH252為宜,要求高耐熱性產(chǎn)品應(yīng)選用CH233/CH205或CH252。
10,CH220/CH205雙涂體系 該體系問(wèn)世早,已有30余年,仍是所有品種中受歡迎,用量大的品種,后續(xù)的改良品種,雖然粘結(jié)能力等某些方面超過(guò)了CH220,但在工藝穩(wěn)定性,儲(chǔ)存穩(wěn)定性,耐膠料沖刷性等方面,尚無(wú)突出之處,因此,建議盡量?jī)?yōu)先考慮選用該體系。
六 工藝要點(diǎn)
正確選用膠粘劑品種后,工藝很關(guān)鍵,5個(gè)環(huán)節(jié)
1,金屬表面處理, 除銹,脫脂,去污,可采用機(jī)械法,和化學(xué)法。
1, 攪拌, 出了CH218,CH607及CH608等少數(shù)幾個(gè)品種為溶液體系外,其余為介散體系,由溶劑,可溶性化合物,聚合物及無(wú)機(jī)鹽,填料組成。在儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中沉淀,在使用前應(yīng)十分注意充分?jǐn)嚢?,?wù)使各種材料達(dá)到均勻分散,以半小時(shí)攪拌5分鐘為好,
2, 稀釋?zhuān)?nbsp; 由于國(guó)內(nèi)涂膠一般都采用刷涂法,因此不需稀釋。在以下情況需稀釋
(1) 由于儲(chǔ)存期長(zhǎng),(2)采用噴涂法:2重量份膠粘劑/1重量份溶劑。
3, 涂膠, 可根據(jù)涂膠次數(shù)大略估計(jì),以常用的CH220/CH205位列,粘結(jié)NR,SBR,BR等通用橡膠時(shí),只要膠粘劑粘度未超出規(guī)定范圍,CH205只需涂一遍,當(dāng)CH220涂一遍時(shí),扯離強(qiáng)度一般為4---5MPa,CH220涂?jī)杀楹螅峨x強(qiáng)度可達(dá)5---8MPa或更好些。因此可根據(jù)要求決定涂的遍數(shù)。(涂膠越厚粘結(jié)強(qiáng)度越高)。
5,干燥, 干燥條件為:時(shí)溫 30---60分鐘
70---80℃ 20---30分鐘
冬季好能用熱風(fēng)機(jī)強(qiáng)制干燥,另外,開(kāi)姆洛克膠粘劑涂膠干燥后,如果能在120℃烘10--15分鐘,不但有利于徹底驅(qū)趕殘留溶劑,還可提高膠粘劑膜在模腔內(nèi)的耐沖刷性。
七,粘結(jié)結(jié)果評(píng)價(jià)及失敗原因
破壞分為4種類(lèi)型:R---橡膠破壞,RC---橡膠與膠粘劑間破壞,
CP---膠粘劑內(nèi)聚破壞(面涂與底涂間破壞),
M---膠粘劑與金屬間破壞,
若粘結(jié)件同時(shí)發(fā)生多種類(lèi)型破壞,
SR---斑點(diǎn)狀橡膠破壞,金屬表面附膠是斑點(diǎn)狀。
TR---簿層橡膠破壞,金屬表面附很簿而均勻橡膠層。
HR---厚層橡膠破壞,金屬表面附較厚層橡膠。
SB---橡膠扯斷。
粘結(jié)破壞類(lèi)型及原因
三、鍍黃銅法
黃銅或表面鍍黃銅的金屬材料,在膠料合理的配方組成下,可以不用膠粘劑就能與各種橡膠實(shí)現(xiàn)良好的粘合。該法的優(yōu)點(diǎn)是粘合強(qiáng)度高,耐熱性好,吸收沖擊振動(dòng)等,耐疲勞性、耐老化性好,是制造小規(guī)格金屬部件的常用方法之一。但黃銅鍍件的存放期不能太長(zhǎng),鍍銅介質(zhì)有毒,污染環(huán)境,粘合效果受鍍制質(zhì)量和鍍層參數(shù)影響。
1、黃銅層的結(jié)構(gòu)
鍍層表層的含銅量較低,越往里含銅量越多,逐漸接近平均含銅量。黃銅表面中含有十多種元素,但主要有銅、鋅、氧、鐵四種,而銅/鋅比隨鍍層深度不同而變化,鍍層表面的含鋅量比較多,且以ZnO的形態(tài)存在,對(duì)粘合結(jié)構(gòu)起到穩(wěn)定作用,可以調(diào)節(jié)橡膠與黃銅的反應(yīng)速度,影響界面過(guò)渡層的化學(xué)組成和界面硫化物膜的生長(zhǎng)速度和厚度。所以。黃銅鍍層中要有合適的銅/鋅比。ZnO過(guò)多,由于其本身結(jié)構(gòu)松脆,易構(gòu)成界面過(guò)渡層中的弱界面層,引起粘合破壞。
2、橡膠與黃銅的反應(yīng)
存在橡膠、硫黃、黃銅、ZnO之間的化學(xué)反應(yīng)。
3、橡膠黃銅界面層結(jié)構(gòu)
表層的CuxS層由于橡膠分子鏈的填充,不能結(jié)晶,所以CuxS- Sy- Rub界面模量差異小,CuxS的量要合適,不能過(guò)多,易發(fā)脆而破壞。
4、影響橡膠與黃銅粘合效果的因素
(1)鍍層參數(shù)的影響
黃銅鍍層的平均厚度及其均勻性、鍍層的化學(xué)組成、表面氧化的程度、表面結(jié)晶類(lèi)型及牢固性、殘余潤(rùn)滑劑類(lèi)型等對(duì)粘合效果均有影響。其中重要的是黃銅鍍層的組成和平均厚度。
在大多數(shù)情況下,黃銅鍍層的厚度以0.2μm為宜,不能過(guò)小。
鍍層中Cu的含量與橡膠中所使用的粘合體系有關(guān)。膠料中使用的鈷鹽粘合促進(jìn)劑時(shí),以低銅含量(65%)粘合效果好,若膠料中使用間甲白體系,高銅含量(70%以上)粘合效果好。
(2)鍍層表面性能的影響
鍍層的表面性能包括材料表面的機(jī)械力學(xué)性能、結(jié)晶性能、化學(xué)反應(yīng)性、表面形態(tài)等,其中表面化學(xué)反應(yīng)影響大。表面層中銅含量高,與橡膠之間的粘合效果好,但對(duì)溫度敏感性大,銅含量不能太高。
(3)膠料配方的影響
生膠:極性大小和不飽和程度影響大,極性大的橡膠對(duì)黃銅的粘合效果好。NBR、CR與黃銅之間粘合效果。IIR與黃銅的粘合效果差。
硫化體系:硫黃是主要的硫化劑,膠料中沒(méi)有硫黃,橡膠與黃銅之間基本上不發(fā)生粘合作用。由于硫黃要與黃銅反應(yīng),還要交聯(lián)橡膠,所以膠料中硫黃的用量不能低于2~3份,4~5份為合適,但不能太多,易噴霜,影響粘合效果,采用不溶性硫黃有利于粘合,但要控制用量。促進(jìn)劑影響硫化反應(yīng)速度和焦燒時(shí)間長(zhǎng)短,遲效性促進(jìn)劑如此磺酰胺類(lèi)促進(jìn)劑(CZ、DZ、NOBS等)對(duì)粘合有利,也可采用噻唑類(lèi)促進(jìn)劑(M、DM)用量范圍0.7~1.5份。不宜采用秋蘭姆類(lèi)和二硫代氨基甲酸鹽類(lèi)促進(jìn)劑,但I(xiàn)IR中可使用。加防焦劑有利于粘合。硬脂酸由于具有潤(rùn)滑性,對(duì)粘合不利,可少用或不用。
補(bǔ)強(qiáng)填充體系:橡膠的硬度在50~70度范圍內(nèi)與黃銅粘合效果好。添加補(bǔ)強(qiáng)性填料如炭黑,可提高粘合效果,但用量不能太大,50份為宜。
防老劑:一般影響不大,但影響過(guò)渡層的熱穩(wěn)定性。MB對(duì)粘合不利,BLE對(duì)粘合有利,尤其是NBR、CR、NR與黃銅的粘合,其粘合效果優(yōu)于間甲白體系。
增塑劑:使用適量的不易滲出的增塑劑,對(duì)粘合有利。用量不能多。蠟好不要用。
粘合體系:膠料中使用鈷鹽,可促進(jìn)黃銅與硫之間的反應(yīng),形成更多的CuxS.所以對(duì)中低銅含量的黃銅與橡膠的粘合有利。鈷鹽中以硼酸化鈷鹽的活性高。鈷鹽的用量不能多,多了易加速橡膠老化,界面層老化后性能下降快。鈷鹽的佳用量為橡膠烴的0.3%。
間甲白體系對(duì)高黃銅含量黃銅與橡膠的粘合有利。
(4)環(huán)境的影響
濕度是影響粘合的主要因素。膠料配方不同,對(duì)濕度的敏感性存在明顯的差異。
濕度越高,粘合效果越差,且隨溫度升高,下降越快。膠料中含水率高,橡膠與黃銅的粘合效果差。
四、直接粘合法
1、間甲白系統(tǒng)
間苯二酚(3份)、甲醛給予體(促進(jìn)劑H 1.6份)、白炭黑(15份)組成。適用于輪胎、膠管、膠帶和其他橡膠-金屬的粘合。該法有一定的效果,但效果不很高。
典型配方:NR 100,F(xiàn)EF 40,白炭黑 15,ZnO 3,SA 2,高芳油 6, 防老劑A 1,次磺酰胺促進(jìn)劑 1,S 2.5,間苯二酚 2.5 ,促進(jìn)劑H 1.6
間甲白組份在膠料中不易分散,易噴霜和焦燒,目前多加以改性;采用改性的間甲白體系,如RE/RH、RE/A、RS/RH、RS/A、RA(或RL),可加白炭黑,也可不加白炭黑。
子午胎胎體膠配方:NR 100, ZnO 10, (SA 2), 松焦油 6, HAF 45, 促進(jìn)劑DZ 1.2, 4010NA 2, S 3, 粘合劑A 3,粘合劑RE 3。
如果加入間苯二酚多硫化物(2.5份),粘合效果會(huì)更好。
2、有機(jī)鈷鹽體系
粘接效果好,但耐熱性差。
膠料中S的用量我3份,促進(jìn)劑以NOBS好,其次是DM、CZ。炭黑以可混槽黑、爐黑較好,其次FEF、白炭黑、SRF,用量以5份為宜,鈷鹽的用量要合適。
3、間甲白/有機(jī)鈷鹽體系
鈷鹽用量為單用鈷鹽體系時(shí)用量的30%~50%。
4、間甲白/有機(jī)鈷鹽/過(guò)硫化穩(wěn)定劑HTS
HTS的用量1.5份。
5、間甲白/有機(jī)鈷鹽/HTS/偶聯(lián)劑Si-69
適合鋼與橡膠的粘合
6、有機(jī)鈷鹽/白炭黑
用白炭黑取代部分炭黑,提高老化后的粘合效果。
7、過(guò)氧化物粘合
二枯基過(guò)氧化物作硫化劑,配入白炭黑,不用ZnO和SA,鋼-橡膠的粘合
8、三嗪粘合