骨架表面处理对金属橡胶制品性能的影响

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1、骨架表面处理对金属橡胶制品性能的影响在汽车工业中，橡胶与金属的粘合是很普遍的，骨架油封、发动机及变速箱支承、摆壁衬套、车身支撑等都是典型的金属——橡胶结构。金属和橡胶的结合强度对产品的性能有着至关重要的影响。金属橡胶件的寿命很大程度上取决于两种材料的粘接质量。粘接技术因此成为许多工厂的研究课题。众所周知，增大粘接面的表面积及静电吸附力、提高粘接材料之间的化学作用力是获得高粘接强度的关键。本文通过对金属粘合表面不同处理工艺的试验，得出了操作方便、经济性好、粘接性能优异的骨架表面处理方法。一、实验1.主要材料CHEMLOK252上海洛德公司产品；CHEMLOK205上海洛德公

2、司产品；10#钢；20目石英砂；天然胶SCR5海南天然胶联合产业集团；丁腈胶N41兰州化学工业公司。2.设备普压干喷砂机(空气压力>0.6MPa)；磷化处理线；400×400电热平板硫化机；0-200℃老化箱；0-2500N电子拉机。3.粘接橡胶基本配方天然胶SCR5100；硬脂酸1；氧化锌(间接法)5；防老剂3；防护蜡4；软化剂10；炭黑70；硫黄2；促进剂1.5。丁腈胶N4110；硬脂酸1；氧化锌(间接法)5；防老剂3；聚酯增塑剂10；炭黑60；DCP1.5；硫黄0.5；促进剂1.5。粘合剂：①单涂氧化锌(间接法)；②底涂CHEM-LOK205,面涂CHEMLOK25

3、2。4.粘接橡胶的常规机械性能天然胶邵尔A型硬度65度，拉伸强度22MPa，拉断伸长率450%。丁腈胶邵尔A型硬度70度，拉伸强度24MPa，拉断伸长率340%。5.试样制备①在K360×160开放式炼胶机上将配方物料混合均匀；②试块表面处理；③在400×400电热平板硫化机上压制试样；④试样制备工艺。NR硫化工艺条件为155℃×6min。NBR硫化工艺条件为160℃×6min。6.测试按GB/T13936标准对已硫化的试样进行测试。二、实验数据骨架不同表面处理方法下的粘结强度见表1，骨架不同后处理工艺下的粘结强度见表2，双涂层粘合体系下不同骨架表面处理方法的粘结强度见表

4、3，粘合剂涂层厚度对粘结强度的影响见表4。表1骨架不同表面处理方法下的粘结强度胶种粘合剂前处理表面处理方法后处理粘接强度破坏方式NRCHEMLOK252溶剂去油未处理70℃-80℃烘干几乎未粘 喷砂(机械) 4.9MPa混合破坏磷化(化学) 3.5MPa粘合层破坏喷砂+磷化(机械+化学) 6.0MPa内聚破坏NBRCHEMLOK252溶剂去油未处理70℃-80℃烘干几乎未粘 喷砂(机械) 4.3MPa混合破坏磷化(化学) 4MPa粘合层破坏喷砂+磷化(机械+化学) 5.3MPa混合破坏表2骨架不同后处理工艺下的粘结强度腔种粘合剂前处理表面处理方法后处理粘接强度破坏方式NR

5、CHEMLOK252溶剂去油喷砂+磷化室温凉干4.9MPa混合破坏室温凉干，停放12小时3.5MPa粘合层破坏70℃-80℃，烘20min6.0MPa内聚破坏表3双涂层粘合体系下不同骨架表面处理方法的粘结强度胶种粘合剂前处理表面处理方法后处理粘接强度破坏方式NR底涂CHEMLOK205溶剂去油喷砂70℃-80℃烘20min6.5MPa混合破坏面涂CHEMLOK252 磷化 5.5MPa粘合层破坏 喷砂+磷化 8.3MPa内聚破坏表4粘合剂涂层厚度对粘结强度的影响胶种粘合剂前处理表面处理方法涂层厚度后处理粘接强度破坏方式NR单涂CHEMLOK252溶剂去油喷砂+磷化<10μ

6、m70℃-80℃烘20min3.6Mh粘合层破坏12-20μm 6.0MPa内聚破坏>20μm 4.5MPa粘合层破坏底涂CHEMLOK205溶剂去油喷砂+磷化<15μm70℃-80℃烘20min5.0MPa粘合层破坏面涂CHEMLOK252  20-25μm 8.3MPa内聚破坏  >30μm 4.5MPa粘合层破坏三、分析讨论1.橡胶材料与金属(或非金属)的粘接，都要依赖于材料本身与骨架层之间形成一定的化学作用力或物理吸附力(包括机构镶嵌)。但是由于被粘接的两种材料间结构及极性相差较大，很难形成化学键，而且物理吸附力也很弱，如何增强被粘材料表面之间的亲和力就显得尤为重

7、要。(1)从试验结果来看，只是对金属表面进行去油处理而未进行其它处理的试样几乎没有粘接强度。去油后的骨架进行磷化处理和喷砂处理的试样都获得了较高的粘接强度(见表1)。喷砂是通过高强度的砂粒对金属表面形成了不规则的凹凸面，增大了粘接面积并形成了机械镶嵌，增加了粘合表面的阻力及吸附力，从而达到提高粘接强度的作用。(2)与喷砂的物理作用不同，磷化是通过化学作用在金属骨架表面形成一联接骨架与橡胶的亲合层(磷酸锌盐的络合物)，通过化学作用力来达到粘接的效果。(3)数据反应，喷砂后再磷化处理的骨架粘合效果最好，无论是理论还是实验结果都表明