橡胶与金属的硫化粘接

作者简介： 高守超（ ７一 ， 安徽滁州 在读硕 究生从事 １８ ） ９ 男． 人， 士研 根胶与 金属的枯接研究。
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国内 较广泛的 有 使用（ ６ ７
酚醛树脂、 多异氰酸醋和卤化聚合物是胶粘剂 常用的三大类基体材料。酚醛树脂主要用于极性橡 胶， 也可用作粘接非极性橡胶的底涂层材料（ 如 Ｃｅｌ ２５。异银酸醋常指三苯基甲烷三异氰酸 ｈ ｏ ０） ｍ ｋ 醋， 该胶粘剂既适用于极性橡胶（Ｂ ，Ｒ 的粘接， ＮＲＣ ） 也查 用于 Ｎ ， Ｍ等非极性橡胶的粘接， Ｒ ＥＤ Ｐ 异氛酸
收稿日期： ０ － ２ ３ ２ ２ １－ １ ０
界面粘接层与橡胶产生牢固粘合［， ［ 至今在轮胎工 ４ １ 业中钢丝圈的 粘接、 钢丝帘线与帘布层胶的 粘接、 内
胎气门嘴的制造中仍采用此法。 胶枯剂法是目前应用最广和最有效的方法， 已 经历了 酚醛树脂、 多异氛酸醋、 卤化橡胶、 特种硫化 剂的卤化橡胶、 硅橡胶和水基胶粘剂等不同的发展 阶 段。至今国外已开发出了多种性能优异的胶粘 剂， Ｃｅｌ ， ｏ， ｌ ， 等， 如 ｈｎｋ 乃ｌ Ｍｔ ｋ Ｔｉ ｌ ｏ ｋ ｅｏ ｈ ａ 。 特别是 Ｃｅｌ 系列品种繁多， ｈｎｋ ｒ ｏ 并不断有新型产品出现 在
今考文献 ：
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中炭黑种类、 炭黑含量、 硫化体系对橡胶 一 金属粘接
性能的影响。 尹寿琳〔 １ １ 等通过改变天然橡胶中的 ， ２
粘合剂、 硫磺、 炭黑种类与用量等确定各组分对粘接 性能的影响程度及胶料中的最佳配比。文献〔１中 ２１ 实验表明， 配合胶料的硫化体系不仅影响橡胶与金 属的粘接性能， 而且是产生剥离方向性差异的主要
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１ 金属一 橡胶粘接体系发展现状
橡胶与金属之间的粘接已有很久的历史， 可以 追溯到１ ０ 目 ８ 年， 前采用的粘接方法可分为直接粘 ５ 接法、 硬质橡胶法、 镀黄铜法和胶粘剂粘接法。 直接粘接法工艺简单， 操作方便， 将粘接材料表 面进行适当处理后直接在加热加压过程中实现粘 接。可通过在橡胶中加入一些组分、 在胶料表面涂 偶联剂或对对橡胶进行环化处理等来提高 橡胶与金 属的 粘接性能。 尹寿琳、 生等在天然橡胶中 陈日 加 人多硫化合物粘合剂Ｂ 和酸性化合物助剂Ｃ１ ， ［１ ，用 ２
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贴一层硫磺含量较高的硬质胶料或一层硬质胶浆， 通过硫化使橡胶与金属粘接起来， 硬质橡胶法粘接 力较强， 工艺简便， 适于粘接大型制件， 但是不耐冲
击和 震动， 印℃以 接强度发生显著下降［ 上粘 ３ １
镀黄铜法较硬质橡胶法有较好的耐高温性， 黄 铜或表面镀黄铜金属件不同胶粘剂， 借助于被粘橡 胶中的硫磺扩散到金属表面与 ＣＯＺＯ结合形成 Ｕ ，ｎ
此粘合 Ａ 钢板作挖泥泵耐磨衬里， １ ０ ３ 挖泥 ０ ｈ ０ Ｌ ａ 上未发现橡胶与金属脱开。此法不足的是， 处理的 金属件要尽快与胶料粘接， 以免金属表面深层氧化； 在胶料中添加一些多价金属的有机盐和无机盐， 虽 可提高粘接效果， 但会改变橡胶材料原先的物理机 械性能， 且造成出模困难。
硬质橡胶法是最古老的粘接体系， 在金属表面
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化过程中电 场作用可显著改变粘接性能， 当金属件 与直流电源的负极接通后硫化胶与金属的粘接强度 提高２％一０ａ连接橡胶与金属试样的电极换向 ８ ３％， 后粘接强度降低 １％一 ５ ０ １％ｏ 橡胶与金属粘接涉及多组分体系之间相互作
２ 影响橡胶一 金属硫化粘接的因素
金属 一 橡胶硫化粘接效果影响因素的研究大致
用， 致影 粘 错 复杂， 前的 导 响 接因 综 目 研究尚 解 不能
决存在的许多问题， 仍有大量的工作有待进一步研
究与讨论。
一＝ １ ７ ８
３ 结 语
二一 二
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前
言
橡胶和金属是两种不同性质的材料， 将两者很 好地粘接可以制得具有不同构型和特性的复合件， 这种复合体系在工业中有着广泛的用途， 如汽车工 业、 机械制造工业、 固体火箭发动机的柔性接头、 桥 梁的 支撑缓冲垫等。 橡胶与金属之间 化学结构和力 学性能巨大的差异， 使获得具有高强度的粘接有着 很大的困难。研制出高性能粘接和适用范围 更广的 新型胶粘剂始终是研究的热点。 借助于胶粘剂在硫 化过程中将橡胶与金属粘接起来是目 前采用的基本 方法之一。本文将就其进展进行综述。
一 橡胶粘接件的界面问题， 认为胶粘剂的提前固化 是所研究体系粘接失败的主要原因。文献仁 １ ３ 中采 ０ 用半有效硫磺硫化天然橡胶作为研究对象， 研究了 模压温度对胶接接头剥离强度的影响， 并结合 ＳＭ Ｅ 等方法探索了 模压温度对胶粘剂与橡胶之间扩散程
得较透彻、 应用得也广泛， 然而所选的 溶剂要求有很 好的 挥发性能， 有机溶剂毒性和易燃易爆， 对环境造 成了 危害， 环境法因此对溶剂的排放进行了限制。 国外已推出了 水基型胶粘剂， 组分主要为聚合物乳 液、 表面活性剂和特种硫化剂， 用经胺和烯丙基缩水 甘油醚等改进聚丙烯酸水溶液可明 显改善 ＥＤ ＰＭ与 不锈钢的粘接强度， 水基型胶粘剂符合环境要求、 成 本较低， 使用安全， 固含量较高， 是胶粘剂发展趋势 之一〔， １ｎ ｓ１
涂抹一层二烯类 Ｃ 处理剂， 一１ 取得的粘接效果好 于橡胶的环化处理。 粘接过程中工艺参数的选择亦是研究的热点之
强 优良 度和 储存稳定性的 胶粘剂１。 上述的 ［ 除 ３ ］ 三
类主体材料外， 海金等采用丁睛 一 １ 吕 ４ 开发了 Ｒ Ｍ
一橡 属 胶金 硫化粘 ［ ； １ 中 用丁 １ 合剂 １ 文献〔 〕 采 睛 ４ １ ５
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一。 文献〔１ ２中探索了硫化条件对模压金属一 ６ 橡胶 粘接强度的 影响。 王美殉（ 提出 ２ ７ 硫化过程温度与 １ 时间合理组合可达到理想的粘接效果。邹德荣、 王 维明〔１ ２研究了Ｉ ０ 胶粘剂的配比、 ８ Ｎ １ ５ 烘干、 抽真空 工艺和 Ｍ一 ５ ２ 表面处理剂对金属／ＰＭ粘接性能 ＥＤ 的影响。 ａｅ２采用ＳＭ和ＸＳ Ｊ ｓｖ ｍ［ １ Ｅ Ｐ 技术分析了金属
中圈 分类号： ４ ． 功 ３４ ３
文献标识码 ： Ａ
文章编号： ０一 ０７２０）４ ０７ 一 ３ １ １ ０１（ ３０一 １ ０ ０ ０ ６
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一７二 二二二 １ 二 ６ － 一
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橡胶与金属 的硫化粘接
高守超， 张康助， 郭平军
（ 中国航天第四 研究院４ 所 陕西 西安 ７０２ ３ １ ５ ０
摘要： 本文综述了橡胶与金属粘接体系的发展现状， 并对粘接性能的影响因素研究进行了归纳。 关健词： 橡胶一 金属； 硫化粘接； 胶粘剂； 粘合
粘 的 。 ａ ＡＥ ［对 接 影响 Ｍｒ ． ］ 橡胶一 粘 ｋ ｂ２ ｙ 金属 接中
喷砂、 溶剂清洗和磷酸阳极化等金属表面处理方法 进行了 综述， 并指出处理中的注意事项。在文献［１ ２ ４ 中采用等离子体方法处理金属表面， 并与超声波处
氛 和 元紊 微量的 澳元素 存在〔 。 粘接的卤 １ 用于 ０ １ 化
粘接工艺选择不同所取得的粘接效果明显不 同。材 料 的 表 面 处 理 是 研 究 的 热 点 之 一。 Ｇｅ ｅ２等考察了金属表面预处理对金属 一 ｕ ｔ１３ ｎｒ２ 橡胶
年的 美国专利［中 ９ 报道了胶粘剂中 １ 加人少量澳化
２３ 二抓丁二烯可提高粘接性能， ，一 现广泛使用的 Ｃｅｌ ２０ Ｐ 分析中即可观测到较高含量的 ｈ ｏ ２ 的ＸＳ ｍ ｋ
一０ ４ 作为主体材料， 配合酚醛树脂和环氧树脂研制 出一种常温常压下固化的粘合剂， 用于金属与橡胶 的 粘接， 有较好的粘接强度及良 好的耐油、 耐水性 能； 硅橡胶（ ｈ ｌ ６ ） 如Ｃｅ ｏ ０ 等亦可用作为胶粘剂主 ｍ ｋ ７
体材料。 橡胶 一 金属硫化粘接用胶粘剂中 溶剂型的研究
［］ 张 １ ５ 建庆 一种室Ｉ来自百度文库 金属与像 合剂的 Ｎ 化的 胶枯 研究［ ． Ｊ 化学 ］ 世界 ， ９，１）５７ ５９ １ ８（１： 一 ９． ９ ９
［６ １］
橡胶与金属的 粘接随着工业的不断拓展将会得 到越来越广泛的应用， 粘接的性能要求也不断提高， 运用有效的分析手段对胶粘机理作深一步的探索， 从理论层次上理解粘接体系是解决粘接中各种问 题、 研制出工艺性好、 性能稳定的胶粘剂的前提。
里
可以分为两个方面： 被粘橡胶配方和粘接工艺。 研究表明， 被粘橡胶中助剂的种类与配比是影
响粘接强度的 重要因 Ｈｍ」 ｏ ｔｉ） 素。 ｏｏ和Ｄｎｅ［ 在橡 ａｌ１ ｌ８
胶与黄铜的 粘接中 发现促进剂的 不同 选择对粘接产
生了 显著影响。 ． ｅ ９ １ ＭＡＷｉ ，等研究了 ． ２ 时１０ 天然橡胶
原因。
醋还与 其它材 合使 ６ 胶粘剂的 料配 用［。 １ 低粘度和－
Ｎ Ｏ对湿气的敏感严重影响着制品性能的稳定性， Ｃ
马 法等 对一 Ｃ 基团 保 ［１ 护后的－ 兴 人 ＮＯ 加以 护７ 保 （ ， ９
ＮＯ Ｃ 基团的反应活性显著降低， 高温环境下 一 Ｃ ＮＯ 基团保护自 动解除， ＮＯ发生聚合， 一Ｃ 用于一些难 粘橡胶与金属的粘接取得了很好的粘接效果。卤化 聚合物用于粘接最早公布于 １ ２ ９ 年的莱蒙德・ ３ 瓦特 的美国 专利， 可用于天然或合成橡胶的粘接，９ １９ ５
聚合物种类较多， ，一 如２３ 二抓一 ， 丁二烯、 １ ３ 氛化
乙 丙橡胶， 烯等［１。张建伟、 抓乙 １２ １１ ， 蔡明采用自 制
的２３ 二抓丁二烯一 基丙烯酸甲醋共聚物作为 ，一 甲 金属 一 橡胶胶粘剂的主体材料， 制得具有较高粘接
理方法进行了 对比。 丁立明〔 在硫化橡胶表面上 ２ ５ １