橡胶与金属的粘合

橡胶与金属的粘合
方法有:硬质胶法、胶粘剂法、镀黄铜法和直接粘合法。

橡胶与金属的粘合插图

一、硬质胶法
此法是先在金属表面贴上或涂上一硬质胶层,然后再贴上要粘合的软质胶,后进行热压硫化形成整体。硬质胶中生胶含量不宜过高,硫黄用量一般为30~40份,可加入氧化铁提高粘接力,用量20份左右,粘接温度可提高一倍,超过20份,性能下降。为防止硬质胶中的游离硫黄向软质胶层扩散,可以在硬质胶和软质胶之间加一无硫或低硫的半硬质过渡层。

硬质胶与金属粘接前,先用硬质胶料配成胶浆(溶剂用汽油,比例1:1.5),将胶浆涂在待粘金属表面,带溶剂挥发完后,将硬质胶片贴到金属表面,在硬质胶与软质胶粘合前,在硬质胶表面涂胶浆,再粘软质胶。

由于硬质胶的热膨胀系数比钢、铁大,所以在温度变化时,硬质胶容易与金属芯脱层。

注意事项:

① 硬质胶的含胶率不宜过高。

② 硫黄的用量大(30~40份)。

③ 适当提高氧化铁的含量(20份左右)。

④ 被粘胶料的硫化速度不能太快,且硬质胶和软质胶的硫化速度相当。

⑤ 在硬质胶和软质胶之间加无硫或低硫中间胶层。

⑥ 金属表面需喷砂处理,并用汽油清洗。

⑦ 金属表面涂硬质胶浆,或以胶浆形式涂到金属表面。

⑧ 采用低温或逐步升温长时间硫化。

特点:

① 粘接强度高,耐腐蚀性好。

② 工艺简单,适于大型金属构件的粘接如各种胶辊,大型化工容器衬里。

③ 耐热性差,工作温度超过70℃时,粘合强度急剧下降。

④ 耐动态疲劳性差。

配方举例:

① 胶辊硬质胶:

NR 100, Fe2O3 20, 锌钡白 20, CaCO3 32, MgCO3 11, 陶土 60, 古马隆 2,沥青 12, 消石灰 5.6, 硫黄 33.6.

② 实芯胎硬质胶:

NR 100, 再生胶 33.3, ZnO 5, Fe2O344.4, 陶土46.4, 消石灰15, 硬脂酸 1.4, 促进剂M 1.7, 促进剂D 1.3, 硫黄 37.5.

二、胶粘剂法
金属表面经表面处理后,在新鲜的表面上涂刷一层胶粘剂,再贴上橡胶进行硫化。该法简便实用,不需要用加工设备,适用性广,是目前橡胶与金属之间应用广的方法。橡胶与金属的粘合效果,在很大程度上取决于金属表面处理的结果及胶粘剂的性质和性能。对不同的金属材料,选取合适的胶粘剂十分重要。胶粘剂法的缺点是溶剂有毒,污染环境,损害人体健康,贮存稳定性差

橡胶与金属的粘合插图1

1、异氰酸酯胶粘剂

主要用于NR、CR、NBR等橡胶与钢、不锈钢、铝和锌等多种金属材料之间的粘接。粘合强度高,操作工艺简单,耐油、耐溶剂、耐老化、耐酸、耐腐蚀,但耐热性不如镀黄铜法。

常用的多异氰酸酯胶粘剂:

① 列克钠(JQ-1胶粘剂):三基甲烷三异氰酸酯,易溶于二氯甲烷、或氯中作胶粘剂。一般为三基甲烷三异氰酸酯20%的溶液,毒性较二异氰酸酯小,耐油,耐疲劳。

使用时注意:

a.涂层要薄,<10µm,大不超过30µm。

b.使用前用纯按1:1或1:3的比例对胶粘剂进行稀释。

c.操作环境湿度<60%~70%。

d.一般涂刷1~2遍,涂刷后需干燥,再涂一层保护性胶粘剂或贴一薄层(0.5mm)硬度为60度左右的胶片作过渡层,不宜用直接蒸汽硫化。

e.列克钠易聚结,宜采用注压工艺和快速硫化方法;若采用模压生产时,压力必须在0.7~1MPa.

f.应尽量缩短涂胶粘剂后到硫化之前的停放时间。

g.用列克钠粘接NR或SBR与金属时,用CR-酚醛树脂作中间层,可提高粘接强度。

h.异氰酸酯液中掺用少量氯化NR橡胶,可提高粘接强度。

例:大型橡胶护舷的粘合

钢板先经喷砂,脱脂处理后,涂刷列克钠胶粘剂,干燥后涂刷保护胶液,加贴一层高硬度(邵A82~85度)胶料,再贴上NR。

② 2,4-二异氰酸酯(vulcabond TX),溶于或丙酮溶剂中使用。

③ 对二基甲烷二异氰酸酯(Hylene M-50)极性大,化学性质活泼,易溶于橡胶,能直接在橡胶与金属间形成化学键,在低温下也能硫化,粘接强度高。

2、氯化天然橡胶胶粘剂

多用于橡胶与钢、铝、铁、锌和镁等金属的粘接,对CR、NBR等极性橡胶粘接力高,对NR、SBR粘接强度较低。

组成:氯化天然橡胶+溶剂(、氯乙烷),必要时可加入少量的脂肪烃、酮、醚或乙醇作混合溶剂,加入树脂,增塑剂和改性剂,如酚醛树脂、醇酸树脂、氯化聚烯烃、芳香族亚硝基化合物、DBP等,能改进NR、SBR与金属的粘合性能。

该法的缺点是初粘性欠佳,不易粘接成型。改进方法:应用CR-列克钠混合胶粘剂作过渡层。其中CR胶粘剂配方:

通用型CR 100, MgO 4, ZnO 5, 防老剂 2, 444

20%CR胶粘剂:20%JQ-1胶粘剂=10:1

应用混合过渡液时,钢件需要打磨,用溶剂清洗,涂氯化橡胶JQ-1胶液,干燥40min以上,再涂混合过渡液,干燥20~30min,再贴胶,硫化。

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