特种硫化橡胶与金属室温粘合性能的研究

1、特种硫化橡胶与金属室温粘合性能的研究摘要以高弹性为特征的橡胶材料在国民经济各部门有着广泛的应用。但是，橡胶的固有力学性能决定它的弹性模量较小，例如，一般软质橡胶的杨氏模量约为1mpa,而金属材料高达104105mpa。因此，有不少场合，要求橡胶与金属、塑料等刚性材料相互复合，以期能同时利用橡胶的弹性以及后者的刚性，使橡胶制品获得更高的强度和耐久性。不言而喻，在这类复合材料的制作上，粘合是最重要的工艺环节之一。如何解决橡胶与金属的粘接问题，现已成为研究的热门。在硫化过程中实现橡胶与其他材料粘合是目前橡胶制品生产中采用的基本方式。经过适当表面处理的金属，有时即可直接与橡胶在加热加压的硫化过程中实现

2、粘合，但是，这有一定的局限性。因此，使用适当的胶粘剂系统来实现橡胶与金属粘合被认为是当前最有效的方法。本文研究了在室温下，通过改变橡胶配方，对多种特种硫化橡胶与金属进行了粘合。并对试样进行了拉伸强度、剪切强度、剥离强度等多项测试。通过对实验结果的分析，探讨了胶粘剂的粘合机理以及影响粘接强度的各种因素。关键词：橡胶与金属；粘合；硫化橡胶目录引言.1第1章文献综述.2 1.1粘合的基本概念和理论.2 1.2.硫化橡胶品种.4 1.2.1，氯丁胶.4 1.2.2氟橡胶.5 1.3环氧树脂胶粘剂.6 1.3.1环氧树脂简介.6 1.3.2环氧树脂胶粘剂的优点.6 1.3.3环氧树脂胶粘剂的缺点.7 1

3、.3.4、环氧树脂胶粘剂的制备.7 1.4橡胶与金属粘合.11 1.4.1常用的橡胶与金属粘合方法.11 1.4.2室温下橡胶与金属的粘合.12第2章实验部分.14 2.1实验目的.14 2.2实验原料.14 2.2.1实验仪器.14 2.2.1实验药品.15 2.3实验流程.15 2.4标准测试式样.15 2.5性能要求及执行标准：.16第三章结果与讨论.18 3.1粘接表面处理对粘接强度的影响.18 3.1.1表面处理对粘接性能的影响.18 3.1.2酸处理对粘接强度的影响.18 3.1.3橡胶表面形态对粘接强度的影响.19 3.2橡胶的极性对粘合强度的影响.20 3.3橡胶硬度对粘合强度

4、的影响.20 3.4不同用量橡胶补强剂对粘合强度的影响.21 3.5粘接方法对粘接性能的影响.21 3.6 pvc剪切强度测试结果.23 3.7氯丁橡胶配方中haf用量对粘结效果的影响.24结论.25附录.27致谢.35引言随着现代科学技术的日益发展，橡胶与金属粘合的构件日趋繁复，由于不同的构件是在不同的条件中工作，因而对构件的技术要求也就彼此各异，首先就有必要根据各种不同的金属材料，选用不同的胶种和其他有利于粘合的原材料，以保证这些构件有足够的粘合强度及化学性能和物理机械性能。未硫化橡胶与金属的粘合可以根据生胶的品种，通过选择适宜的粘合剂，在加热使橡胶发生硫化的同时获得较佳的粘合效果。对于已

5、经硫化的非极性橡胶与金属粘合，尤其在室温下进行的粘合，要获得较佳的粘合效果却是十分困难的。目前所采用的方法主要是橡胶表面化学处理法。基于有些金属与硫化橡胶的粘合要求在室温下粘接，例如轮船船体与硫化橡胶粘合。我们研究了一种在室温下就可实现的橡胶与金属的粘合方法。本方法工艺简便，不需要特殊设备就能解决硫化粘接法所不能解决的问题，同时还解决了橡胶化学表面处理法所引起的对橡胶的物理机械性能及耐老化性能影响，处理工艺复杂，环境污染严重等问题，因此本文所研究的粘合方法具有十分重要的实用意义。解决硫化胶与环氧树脂基结构胶的粘合问题，除不断改进和完善非极性硫化胶的表面处理方法和工艺外，在硫化胶与环氧树脂粘合剂

6、间涂覆一层既与环氧树脂能发生化学交联，又与非极性硫化胶有较好的粘合强度，且刚性模量介于二者之间的过渡层，使整体粘接结构的刚性模量呈梯次过渡，增加模量梯度,降低因应力集中而导致的胶接破坏。从而使硫化橡胶与金属粘合的性能得到改善，同时也可实现室温条件下的粘合操作。环氧树脂粘合剂与金属的粘合性能优异，可作为金属材料粘合的结构胶使用，其粘合强度有时甚至超过金属材料的自身强度。用环氧树脂粘合剂进行橡胶与金属的粘合，由于环氧树脂固化后的弹性模量接近金属，远大于普通的硫化橡胶，从而使环氧树脂与金属的粘合性能较好，而与橡胶的粘合强度较低，既所有胶接破坏都出现在橡胶与粘合剂的层面间。所以解决非极性硫化胶与环氧树

7、脂的粘合问题，是提高非极性硫化胶与金属粘合性能的关键。使胶接破坏均为橡胶本体破坏(大于90%)，这样才能达到最佳的整体粘合效果。第1章文献综述硫化橡胶与金属是两种不同的材料，它们的化学结构和机械性能有着很大的差别。借助硫化橡胶与金属的粘接，可以使两种材料结合成人们所需要的有着不同构型和不同特性的复合体。以橡胶材料包覆于金属表面既可提高金属材料的耐腐蚀性，吸收冲击和振动，降低噪音，同时还可通过在橡胶中填充某些金属中无法添加的特殊材料，使其获得某些特殊功能。硫化橡胶与金属粘合在许多工业领域有着广泛的应用，如国防、航空航天，轻纺，电子，电视，无线电，机械等。尽管其粘合强度不如未硫化橡胶与金属粘合理想

8、，但其工艺简便，不需要特殊设备就能解决未硫化橡胶硫化粘合所不能解决的问题。尤其是在室温下借助胶粘剂使硫化橡胶与金属粘合更加简便实用。但由于硫化橡胶与金属的模量差别比较大，所以硫化橡胶与金属粘合很困难，虽然很多人研究过这个问题，但并没有取得很大的进展，现在我们从硫化橡胶与金属粘合的整个过程来探讨研究这个问题，合成一种较为理想的增韧改性环氧树脂胶粘剂，在低模量的硫化橡胶与高模量的环氧树脂之间形成模量梯度，以减少粘接面受力时的应力集中，从而使硫化橡胶与金属粘合的性能得到改善，同时也可实现室温条件下的粘合操作。参考文献1land rock arthur h.adhesives technology h

9、andbookm.new jersey：noyes publications,1985：4-7.2尹仪成.橡胶与金属粘合概述j.中国胶粘剂,1999,8(1)：38-41.3谢遂志、刘登祥等.橡胶工业手册.1989.338-3864刘伯南.氟橡胶的加工应用和我国氟橡胶发展现状.有机氟工业.2001(2).8-135许健南.塑料材料m.北京：中国轻工业出版社，2001：101.6汪多仁，氯磺化聚乙烯的特性与应用，中国橡胶，1998(24)。28-297谢遂志、刘登祥等.橡胶工业手册.1989.806-8288王美询.胶粘剂在金属和橡胶复合制品中的应用j.粘接,2002，23(1)9陈根座等.胶粘

10、应用手册m.北京：电子工业出版社，1994，310侯水利.胶粘剂的粘合强度与金属表面形态的关系j.纺织器材,2001,28(2)：109-110.11刘志中，王新灵，罗荫培，唐小真，环氧树脂增韧改性研究进展，中国塑料，1998-11，12(6)12赵景丽，张广成，李河清，张元明，环氧树脂增韧研究进展，塑料，2002，31(3)13常鹏善，左瑞霖，王汝敏，陈立新，环氧树脂增韧改性新技术，中国胶粘剂，2001，11(2)14陈卫星，刘志斌，杜玉军，环氧树脂的增韧改性，西安工业学院学报，2000-6，20(2)15陈立新，孙曼灵，环氧树脂的增韧及其新进展，热固性树脂，1999，(2)16陈运照，王世禄，硅烷偶联剂在橡胶与金属粘合中的应用，特种橡胶制品，1984，(3)17黄良平，唐先贺，谭亮红，金属表面处理工艺对橡胶与金属粘合性的影响，特种橡胶制品，2003-2，24(1)18丁立朋.硫化橡胶的表面处理对粘合性能的影响j.橡胶工业,1997,44(3)：166-1