硫化丁腈橡胶与金属粘合性能的研究

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1、毕业论文题目：硫化丁腈橡胶与金属粘合性能的研究年级专业：2008级高分子材料应用技术学生姓名：指导教师：导师单位：化学工程系论文完成时间：2010年11月20日指导教师评语：指导教师签字：2010年月日审阅人评语：审阅人签字2010年月日答辩委员会评语与毕业论文成绩：主任签字：2010年月日备注：硫化丁腈橡胶与金属粘合性能的研究目录1文献综述11.1金属与橡胶粘合11.2室温下橡胶与金属的粘合31.3丁腈橡胶42实验设计62.1实验目的62.2配方设计62.3实验原料及仪器72.4实验流程83结果与讨论113.1补

2、强剂添加量对胶粘剂的影响113.2不同橡胶增塑剂对粘合强度的影响113.3补强剂种类对粘合强度的影响113.4表面粗糙度对胶粘剂的影响113.5粘接方法对粘接性能的影响113.6橡胶硬度对粘合强度的影响133.7偶联剂添加量的影响143.8电镜图像的对比144结论17致谢18参考文献19硫化丁腈橡胶与金属粘合性能的研究引言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。借助橡胶与金属的粘合，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。橡胶材料包覆于金属表面既可提高金属材料的耐

3、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。目前使用的橡胶与金属的粘合方法有硫化粘合法，橡胶表面化学处理法及本文所研究的粘合方法。虽然本方法的粘合强度不一定其它方法理想，但其工艺简便，不需要特殊设备就可解决硫化粘合法不能解决的问题，同时还解决了橡胶化学表面处理对橡胶物理机械性能及耐老化性能的影响，因此本文研究的粘合方法具有十分重要的实用意义。18硫化丁腈橡胶与金属粘合性能的研究1文献综述1.1金属与橡胶粘合以高弹性为特征的橡胶材料在国民经济各部门有着

4、广泛的应用。但是，橡胶的固有力学性能决定它的弹性模量大小。例如，一般软质橡胶的杨式模量约为1MPa，而金属材料高达10万MPa。因此，在不少场合，要求橡胶与金属，塑料等刚性材料互相复合，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。所以，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。[1]1.1.1粘合的基本概念和理论所谓粘合指两种相同或不同材料的表面通过各种界面力结合在一起的状态。迄今，对粘合过程已提出了不少理论解释，但都有一定的局限性。不同的理论只能对粘合现象中的

5、不同方面作出解释。[3]已发表的理论主要有如下几种：⑴单纯的力学理论早期科技工作者曾用简单的力学模型来描述粘合机理，较著名的是，“咬合”效应模型和“投锚”在被粘固体材料表面的孔隙中而获得粘合力。“投锚效应”是指流入被粘物表面细微凹窝的胶粘剂，固化后有如“锚”18硫化丁腈橡胶与金属粘合性能的研究一样地抓着被粘物表面。⑵热力学理论根据热力学分析推导，要使粘合体的界面破坏功，即粘合功等于物体的内聚破坏功，要求胶粘剂在物体表面上的接触角被胶粘剂完全浸润，有希望获得高粘合强度。该理论强调了浸润在粘合中的作用。⑶吸附理论该理论

6、认为粘合过程包括两个阶段，胶粘剂溶液中的高分子通过“微布朗”运动迁移到被粘体表面，造成胶粘剂分子与被粘体分子相互接近；第二阶段，当胶粘剂分子与被粘体分子之间的距离小于50nm时，产生分子间力，包括能量级为的色散里的能量级为100cal/mol的氢键力，这些分子间力形成了物体间的粘合。（4）热运动理论高聚物中柔顺的大分子链段具有很高的活动性。当两大分子材料相互接触时，由于分子的热运动相互扩散，形成不同物体间分子间的交织，以至界面模糊，成为粘合整体。（5）界面化学结构理论上述一些理论都把粘合归于分子间力，不能对某些高强

7、度粘合现象作出满意的解释。事实上，对一些粘合破坏的表面进行分析的结果证明，一些高强度的粘合，其界面都有一定程度的化学反应，即生成了化学结合键。以橡胶与黄铜的粘合为例，两者所以粘合较好，是因为橡胶中的硫会与黄铜中的铜反应生成硫化亚铜，然后硫化亚铜与橡胶的双键反应，使黄铜与橡胶结合起来。[4]1.1.2橡胶与金属的粘合技术⑴常用的橡胶与金属粘合方法当前普遍使用的橡胶与金属粘合方法有硫化粘接法，橡胶表面化学处理法。硫化粘合法是经过适当表面处理的金属直接与未硫化橡胶依次叠加后同时置于硫化模具中，在加热加压中实现硫化化学反应

8、与相应的界面反应同时完成的“共硫化”的方法，即通过胶粘剂与金属橡胶两界面之间的吸附、扩散、交联反应以及橡胶内部和胶粘剂内部的硫化反应，从而产生相当高的粘接强度。[4]这种方法具有一定的局限性。18硫化丁腈橡胶与金属粘合性能的研究因硫化橡胶表面的极性较弱、活性较低，并且存在脱模剂和喷霜物，因此要想把它粘合到强极性的金属表面上就必须使用橡胶表面化学处理法。目前所