Viton?氟橡胶与金属的硫化粘合
肖风亮广州机械科学研究院密封研究所（510700，广东，广州）
摘要：讨论了Viton氟橡胶与金属的粘合，阐述了配方设计、粘合剂选择、骨架处理工艺方法、二段硫化、模腔压力等因素对粘合剂质量的影响。分析了含一氧化铅难粘胶料的粘结方法
关键词：氟橡胶，金属，粘合
如果将金属表面作适当的处理并使用合适的粘合剂，就可实现氟橡胶与金属在模压硫化时获得良好的粘合效果。对预混型氟弹性体（Viton E-60C,E-430,B-910）来说，要获得与金属良好的粘合效果，需要专门的配合才行。下面就结合生产实际来阐述配合技术对粘合的影响。
以前专用于预混胶的硫化系统，现在可以用在所有的Viton?氟橡胶硫化系统中。本文考察了硫化剂20＃与硫化剂30＃在Viton? A 和A-HV中所产生的影响。
金属的处理、粘合剂的选择、二次硫化条件均是影响良好粘合效果的重要的因素，本文也将分别给予详细的阐述。在改善粘合性能方面，尤其针对难粘合应用方面，文中提供了一些技术数据。这些应用包括低硬度或高硬度胶料、含有一氧化铅的胶料以及硫化过程中模腔压力较低时的情况。
1配方的影响
1.1氧化镁/氢氧化钙酸吸收系统
含硫化剂的氟橡胶通常与高活性氧化镁（一般为3份）和氢氧化钙（3~6 份）配合即可获得良好的贮存、加工与硫化性能。然而采用这些酸吸收系统对于标准的粘合剂（例如Chemlok607或Chemosil511）来说，其粘合质量往往不均匀或者不理想，粘结状况取决于制品结构和生胶的选择。
采用高用量低活性氧化镁（15~17份）和低用量氢氧化钙（2份）能使绝大多数预混胶模压粘合性能获得改善。以Viton E-60C、Viton E-430和Viton B-910为例，粘合性能的改善如表1所示。
4----橡胶撕裂100%
3----橡胶撕裂＞90%
2----橡胶撕裂≧75%
1----橡胶撕裂25%~50%
0----橡胶撕裂＜25%
②Viton?E-60C采用标准的酸吸收系统的配方1A在轴密封件中表现出良好的结合，但在实际生产中，模压条件不适宜时并不常常是这样。这个试验结果表明通过硫化系统和粘合剂与粘合剂的合理搭配可获得良好的粘合效果。
低活性氧化镁和低用量的氢氧化钙组合对胶料加工性能的影响不大。门尼焦烧时间也与标准配合的胶料相似，尽管在流变仪测试中扭矩的增长速率较慢，但制品适宜模压硫化时间仍与标准用量的高活性氧化镁和氢氧化钙的配方相似。含低活性氧化镁的硫化胶表现出较高的拉伸强度，但在高温下压缩永久形变性通常会削弱5～10%。在多数的粘结制品中，这一方面的要求并不十分苛刻。
1.2一氧化铅酸吸收系统
采用一氧化铅作为吸酸剂的胶料比采用氧化镁的胶料要难粘得多。这种胶料的粘合质量对硫化压力和粘结材质比较敏感。仅仅使用一些通用的粘合剂，其结果是不能令人满意的。可以使用一种专门配合的粘合剂来解决这个问题。
研究表明，填加少量的（约4份）氧化钙或无水硫酸锰，可大大改善含一氧化铅的胶料与金属的粘合能力，而仅稍微削弱了它的耐水性能。氧化钙过多会引起硫化胶在蒸汽和酸类介质中的溶胀过大，因此当替代一个全部是氧化铅的胶料配方时，应当仔细的考虑一氧化铅/氧化钙填充的胶料是否适合该产品工况。
1.3生胶的选择
通过混炼配合，目前的任何一种Viton?氟弹性体都可以选用原来预混胶的专用硫化系统。这给聚合物/硫化剂系统的并用提供了广阔的范围，同时具有在Viton E-60C、E-430和B-910中表现出硫化速度快和焦烧安全性优良的特点。
在Viton? A和A-HV中添加含硫化剂的母胶后，与Viton?E-60C相比，表现出更优的粘合性能，但是Viton? A 耐压缩永久变形性能略差一些。这种配合技术在使用氧化镁/氢氧化钙为吸酸剂的胶料中非常有效，但在全部使用一氧化铅为吸酸剂的系统中却无效。
1.4硫化剂与促进剂的比例
硫化剂母炼胶(Curative30)和促进剂母炼胶(Curative20)用量可由配料员任意变更。研究发现，在促进剂/硫化剂比例较高时，它能够改善Viton?氟橡胶在使用Chemlok?607或Chemosit511时的粘合性能，但会稍微降低压缩永久变形性能。图1A到1F给出了硫化剂母炼胶对Viton ?A 和A-HV硫化胶性能的影响。
图1：硫化剂母胶的用量对Viton ?A 和A-HV硫化胶性能的影响
测试配方：生胶100，MT炭黑30，高活性氧化镁3，氢氧化钙6，硫化剂如图所示。
一般推荐使用高用量的促进剂(Curative20)和低用量的交联剂(Curative30)，不会过度的降低加工的安全性、压缩永久变形和其它物理性能。尽管该技术已经在广泛应用，但它仍然存有不足。在绝大多数使用中等到较高用量的填料和高活性氧化镁/氢氧化钙的胶料中是比较有效的；而当填料用量较低或一氧化铅为吸酸剂的胶料中却不是很有效的；当模腔压力特别低时也是无效的。这种硫化系统仅在Chemlok607/Chemosil511作为粘合剂时有效，当选用粘合剂为Thixon XAN-273/66时则没必要选用这种硫化系统。
1.5填料
含有MT碳黑的胶料和含有相等体积份数的矿物填料(例如Wollastonite?P-4和硫酸钡)两者之间在粘合方面没有显著的区别(见表2)。填料用量较高或较低(高于40份或低于15份MT碳黑或等体积的填充) 时，在生产某些制品时可能会表现出与金属粘合较为困难。在此情况下，若使用一种Viton?预涂层（PLV-2000）或者Thixon
XAN-273/66，均能有效的改善粘合性能。
1.6加工助剂
推荐使用于Viton?氟弹性体的加工助剂(VPA-1，VPA-2，巴西棕榈蜡，季戊四醇，硬脂酸酯PET和低分子量聚乙烯)，当用量不超过典型用量(不超过2份)时，通常不会影响到与金属的粘合性能。在纯胶制品中，有时候使用酯类增塑剂作为加工助剂或调节收缩率，在与金属粘合的胶料中应避免使用，因为在硫化过程中，它们可能会渗出到胶料表面而使粘合更加困难。
2金属的处理
2.1脱脂
金属材料必须脱脂，建议采用适当的溶剂-蒸汽脱脂。当用喷砂进行表面处理时，处理后骨架应进行再次的脱脂。
2.2表面处理
机械处理与化学处理都可达到满意的效果。通常优选机械法，因为它适用于多种金属材质中，如钢、不锈钢、铅和铝。喷砂磨料优选氧化铝，不宜选用铁或钢的磨料，因为它们可能会引起腐蚀，磨料的尺寸应为40～60目。使用较粗糙的磨料可能会导致金属表面不完全被粘合剂湿润，并且使粘合剂的涂层厚度不均匀。太细的磨料也会在金属表面留下磨碎的氧化铝粉末，它在随后的脱脂中很难除掉。化学法通常是为满足专门的材质而选用的，可参阅粘合剂供货商或特种金属的供应商的推荐意见。
2.3金属表面的磷化处理
试验表明，改善含一氧化铅的胶料的粘合性能，可用如下方法：将喷砂和脱脂过的冷轧钢在5%的磷酸(H3PO4)中浸泡5-10分钟，水洗后在260℃空气烘箱中加热15-30分钟，然而涂粘合剂。在烘箱烘烤的过程中很可能形成褐色到淡兰色紧密的粘结氧化物层。这种钝化的表面与很多粘合剂都很容易粘合，然而，如果表面锈蚀仍会引起的粘合失效，这是含一氧化铅胶料过早的发生粘结破坏的一个主要原因。
3粘合剂
3.1类型
粘结Viton?胶料与金属最佳的粘合剂是有机硅烷合成物。优选的材料有Chemlok?607或Chemosil511以及Thixon XA V-273/66。Chemlok?607和Chemosil511被看作是同一种材料，它们唯一的不同点是溶剂的差异。Chemlok?607用的是甲醇；Chemosil511用的是乙醇。它们都是洁净型的单组份粘合剂。Thixon XA V-273/66是双组分的粘合剂，当混合以后，它的储存期根据贮存环境的不同约为2~7天。由于操作方面有所不同，下面将分述这两种粘合剂的使用。
总地来说，Chemlok/Chemosil 粘合剂使用方便，贮存期长，产品外观漂亮。Thixon粘合剂使用前要将两组分进行预混，贮存期短，硫化过程中容易被胶料带走，除非经过150℃×10min的干燥，由于它有颜色，所以制品的外观也不好。通过粘合剂的稀释，可以有效的改善制品的外观。然而Thixon粘合剂对配方的适应性以及耐热性能均优于Chemlok/Chemosil 粘合剂。如果不采用特殊的金属处理工艺或者特殊的粘合剂配方，这两类粘合剂都不能粘结使用氧化铅作为吸酸剂的胶料。
3.2浓度
3.2.1 Chemlok 607/Chemosil 511
实践证明Chemlok 607或者Chemosil 511以50/50的比例分别与甲醇或者乙醇稀释后，浸涂粘接的效果最好。然而不过在这个浓度下粘结效果不好，可以尝试其他浓度，范围阔度从完全不稀释到稀释10倍之间。
3.2.2Thixon XAV-273/66
在双组分混合后，这种粘合剂可以直接使用或者稀释使用。为了消除粘合剂的擦拭状况，涂覆后骨架要进行150℃×10min中的预干燥。对粘合剂进行稀释，可以缓解擦拭状况，一般不再需要预干燥，但是在实验室的试验证明，50/50比例用MEK开稀后会影响到粘合强度。
3.3粘合剂的耐老化性能
3.3.1Chemlok 607/Chemosil 511
硅烷类粘合剂对水比较敏感。空气中的水以及乙醇中含有的痕量水都会影响到粘合剂的活性。为了避免这一点，在粘合剂不使用的时候要注意拧紧封口盖子；在乙醇加入前先使用无水的硅土凝胶来干燥；控制粘合剂的库存量以及控制生产区的已稀释粘合剂的存量。
作为一般的规则为，稀释的粘合剂时间超过一周则必须丢掉。当涂有粘合剂的骨架在空气中停放24h后，粘合剂的活性性能也有所下降。因此，必须做好涂胶和硫化之间的生产计划。
在硫化成型车间，涂有粘合剂的骨架要封存起来，因为空气中脱模剂会污染骨架，这通常是造成粘合失效的一个重要原因。
3.3.2Thixon XAV-273/66
由于是双组分，这种材料的贮存期就不容易确定。当双组分混合后，这种粘合系统的有效期一般在2-6天之间，取决与贮存的温度和湿度。骨架涂覆24h后粘合剂的活性就开始明显的下降。粘合剂的寿命周期以及涂胶骨架的停放时间可根据具体的实验室的测试结果或者实际的生产经验来确定。
3.4弹性体粘合剂和胶接层
在非常难粘的情况下，当通过前文所属的配方调整也不能使Chemlok? 607或Chemosil 511进行有效粘结时，采用基于Viton? 胶料的胶接层可以获得极佳的粘合效果。
表3给出了一个胶接层配方，它的贮存寿命大概24h，主要是因为硅烷的加入引起了胶料的凝胶。这种粘合剂的配制程序为：
在95mL的Viton混炼胶的溶液中加入5 mL的Chemlok 607 或者Chemosil 511，混合均匀，停放4-5h。将混合溶液涂覆在干净的金属表面上，干燥后模压硫化即可。这项技术在制造工业辊中的应用极为广泛，在模压制品的应用中也有众多成功的实例。它不能用来粘结非常柔软的胶料。
②使用前熟化4-5h，胶接层稳定寿命周期通常为24h。
基于Viton胶料开发了商业化的粘合剂PLV-2000，它在工业界的应用已超过了10年，在多种用途和多种胶料中都表现除了极佳的粘合性能。
3.5 Chemlok 607和Chemosil 511特殊的应用技术
3.5.1粘合剂的改性
在特殊难粘的应用，不是由于模腔的硫化压力受限引起的状况下，在粘合剂中添加少量的叔胺可改善粘合性能。经评估，最有的材料是DMP-30，它是一种叔胺，可以溶解在稀释的粘合剂中，添加比率是每100 mL 50/50 的粘合剂/甲醇混合物中加入2克。
这种方法仅在化学方面因素引起的粘合问题时才有效，由于压力因素引起的则无效。改性后的粘合剂会导致在二段硫化过程中金属发生变色，在某些制品中可能因此受到限制。
3.5.2预干燥
当使用未改性的粘合剂时，通过在模压温度下干燥5-10min，然后再放入胶料，加压硫化可以有效的改善粘合性能。例如，当难粘的Viton E-60C配方与金属粘合时，涂有粘合剂的骨架预热10s，一律出现粘结失效；当把骨架的预热时间延长到5分钟，然后再加入冷的胶料硫化，则100%粘结良好。这一点在厚骨架制品中特别重要，因为它变暖的速度较慢。
4模腔压力
Chemlok 607和Chemosil 511对硫化过程中施加在橡胶/金属上的压力非常敏感。在化学上比较难粘的胶料，如含氧化铅，低硬度胶料在低压设备中硫化等都是最难粘合的典型例子。
在模具设计上考虑到足够高的模腔压力对促进粘合是十分有利的，例如封闭的平板模，半压式或压式模具。在低压硫化的设备中，高粘度的胶料可提高背压有利于粘合，胶料最好选用Viton A-HV以及含硫化剂的母胶，因为他们的粘度较高。
Thixon XA V-273/66受模腔压力和胶料粘度的影响较小，当遇到难粘的状况时，可以优选这中粘合剂。
5制品的二段硫化
5.1 Chemlok? 607/Chemosil 511
为了避免削弱或者完全破坏模压时形成的粘合，二段硫化条件要做相应的调整。粘结件二段温度不能超过200℃，这是这类粘合剂所能承受的温度极限，高于这个温度会导致模压硫化形成的粘合产生破坏。
二段硫化的起始温度要低，然后逐步升温到最终的二段温度。升温过程中的热冲击效应会影响到粘合状况，原因是胶料和金属的热膨胀速度不一样。一个典型的二段工艺是从100℃开始，每小时升温20℃，逐步达到200℃，然后恒温24小时。
5.2 Thixon XA V-273/66
这种粘合剂要比Chemlok或Chemosil的热稳定性高得多。Viton E-60C胶料含5～50 phr MT 碳黑，在232℃下老化11天也没有出现粘合面的破坏。二段温度提高到260℃会显著的削弱粘合强度。因此，如过必须获得最佳的耐压缩永久变形性能，二段温度要提高到232℃，或者制品在高温下工作，如200℃，那么就推荐选用Thixon 粘合剂。
6难粘制品的粘结
实验室及工厂生产实践表明，含氧化镁的胶料，正常的填料水平（20–30份炭黑或者相同的体积填充系数）通常很少出现粘合问题；尤其是采用低活性氧化镁/氢氧化钙(15/2)以及预混的硫化系统的胶料时。
对含氧化铅的胶料，含氧化镁低硬度胶料以及高硬度的胶料来说，粘合是十分困难的。在这种情况下，下面技术
已被证实可有效的改善粘合性能。
6.1低硬度胶料
Thixon XA V-273/66系统已被证实对粘结低硬度胶料特别有效，因此强烈推荐选用这类粘合剂。另外含有Chemlok? 607 或者Chemosil 511的胶接层胶料也可以有效的粘接基于Viton? B-910的低硬度胶料与金属。表4给出了胶接层配方和粘结试验结果。
对预含硫化剂的胶料当配合氧化铅作为吸酸及时，其粘结方面的经验变化较多。对硅烷类的粘合剂来说，硫化过程中压力是一个重要的敏感因素。在某些情况下，使用转移模可能会有所帮助。
强烈推荐金属骨架按照金属处理一节中给出的方法处理。当含氧化铅的胶料与钢粘结时，推荐先磷化处理。氧化铅对于硫化过程中及热老化过程中生成的水无法吸收，这些水会引起粘结面生锈，导致粘结失效。
在某一些模具中，采用上述的金属处理方法，选用Thixon XA V-273/66粘合剂，采用预热的方法，可以有效实现Viton A-HV/氧化铅胶料与生铁的粘合；这个胶料配方见表5。在177℃下预热涂有粘合剂的骨架5-10分钟不仅可以改善粘合性能，还可以有效的消除合模或者胶料注射时的粘合剂擦拭现象。
金属骨架基本的处理步骤如下：
1. 去酯，金属表面抛丸处理
2. 化学法处理骨架
3. 涂覆Thixon XA V-273/66.
4. 干燥15 min.
5. 177℃下预热5～10 min 。
在某些情况下，仅仅预热粘合剂还是不够的。实践证明，添加少量的三苯胺可有效的改进Thixon粘合剂对含氧化铅胶料的粘合。表5中给出了粘合剂改性的配方实例，这种粘合剂的用法跟未改性的粘合剂一样。
方。一个配方中含有氧化镁来增进粘合剂和胶料的相容性。如果采用这种方法，需要验证制品是否满足耐酸、耐水蒸汽和耐水的需要。
在含氧化铅的胶料中添加少量的氧化钙或者硫酸锰均能改善粘合性能，但必须验证耐酸，耐水，耐水蒸汽性能是否满足使用工况的需要。
7粘结问题概要
检查点
1. 确保使用新鲜的粘合剂。
2. 确保金属是干净的，溶剂脱脂通常是不够的，最好采用蒸汽脱脂。
3. 确保金属的处理（磷化，酸蚀等）获得一个干净的，可粘结的，有效的表面。
含氧化铅的胶料
1. 论证使用胶接层(在粘合剂底涂之上)可能性。
2. 论证添加少量氧化钙或者硫酸锰的可能性。
Viton E-60C或者E-430，中等填充量，粘合剂选用Chemlok? 607/Chemosil 511，粘结失效时
1. 制备Viton A-HV或者Viton A 与硫化剂母胶的混炼胶代替
2. 粘合剂变更为Thixon XA V-273/66。
3. 选用低活性的氧化镁和氢氧化钙作为吸酸剂
4. 在胶料中追加少量的硫化剂20的母炼胶，用量最多0.3phr，因为焦烧时间会显著的缩短
5. 充分预热骨架，然后放入胶料Preheat the primed metal part in the mold before introducing the polymer.
6. 采用胶接层法
7. 改性Chemlok 607/Chemosil 511 ，添加DMP-30。
低粘度的Viton E-60C或者E-430 (5 phr MT炭黑)胶料，使用Chemlok 607/ Chemosil 511 作为粘合剂，失效时
1. 粘合剂变更为Thixon XA V-273/66.
2. 采用胶接层法
Viton B-910胶料粘结
1. 采用低活性氧化镁/氢氧化钙组合作为吸酸剂
2. 粘合剂选用Thixon XA V-273/66.
3. 在胶料中追加少量的硫化剂20的母炼胶，用量最多0.3phr，因为焦烧时间会显著的缩短
5. 充分预热骨架，然后放入胶料Preheat the primed metal part in the mold before introducing the polymer.
6. 采用胶接层法
7. 改性Chemlok 607/Chemosil 511 ，添加DMP-30。
参考文献
A dhering Viton? to Metal during vulcanization. Viton technical information 301709A.
橡胶与金属的粘合技术 橡胶与金属的粘合技术 粘合剂分类：1.溶剂型：如CH205、CH252、CH220（用酮、苯为溶剂） 2.水性：如E1542 （运输存储较困难、有良好的模具耐脏性，环保型） 3.环保型：CH6100、CH6109、2000TEF（不含重金属、不产生臭氧化合物、不含氯化溶剂） 粘合剂涂层的组成和作用： ?底胶：提供腐蚀环境的耐抗性、提供与金属高强度的附着力和面胶的化学粘结性 ?面胶：用于弹性体与底胶的粘结、提供弹性体与金属的充分附着（经验法则单涂的效果通常不如双涂的效果）、提供对外部环境长期耐久性的屏障、提供必要的抗磨性。 ?单涂：用于特种胶如MVQ、FKM、HNBR等粘合，能提供较薄且坚硬的漆膜、且无色，用于有色弹性体，提供较高的耐热和抗溶剂性、抗腐蚀性。 粘结性能的影响因素： ?弹性体选择 橡胶的硬度? 碳黑用量和类型? 抗氧化物/Antiozonants? ?硫化剂 混合硫化 增塑剂用量和类型 3.粘合剂的组成： 溶剂：78-72%；树脂、聚合物、反应性固体：22-28% 没有溶剂或水的蒸发，固体的含量不会增加； 注意： ?客户不允许任意混合的不同牌号的粘合剂； 粘合剂的溶剂量按以下排列：刷涂= 滚涂＜浸涂＜喷涂；? ?固体含量是影响黏度的因数之一； 溶剂与固体含量是否充分混合，第一次使用前是否充分搅拌；? ?稀释液必须是和粘合剂中的固体有兼容性的溶剂； 总是将溶剂加入粘合剂而不能相反，加入溶剂时必须搅拌；? ?在通风的地方转移溶剂； 必须能秤重式测量体积；? 酮类和酒精应是高等级水含量少的溶剂；? ?涂了粘合剂的金属工件在热模具中时间应相对多于橡胶； ?预烘的时间越久，模具消耗和积聚的化学活性就越多，这就相应减少用于粘结橡胶化合物的活性； ?如果粘合剂中的交联剂在预烘中遗失和释放，那么橡胶和金属粘结会失败； ?如果粘合剂化学成分活性太高或容易焦化，与橡胶的硫化不匹配，也会造成粘结失败。 粘合剂的使用方法： ?黏度由黏合剂中的固体成分和各成分间的相互作用决定。
橡胶与金属粘接时金属表面处理方法 一、橡胶中常用的金属材料 按材质分：铁、钢、不锈钢、铜、铝及铝合金等； 按形态分：线绳、帘布、金属件、金属块等； 如轮胎中胎圈、胎体、带束层所使用的钢丝或钢丝帘线。内胎上的黄铜气门嘴；胶带中的钢丝绳、胶管中的钢丝编织层；胶辊中的金属芯，油封的金属骨架，橡胶的金属减震器，金属的防腐橡胶衬里等。 二、金属的表面性质 1、金属的表面层结构 金属的表面结构，由里向外依次为：金属基体、1000nm厚加工硬化层、10nm厚氧化物质层、0.3nm厚气体吸附层、3nm厚污染物层。 2、金属的表面性质: 由于金属内部的金属原子之间易形成金属键，原子之间的相互作用力强，金属表面层原子受内部原子的相互吸引力较大，力场处于不平衡状态，因此金属表面具有较大的界面张力，表面能很高，因此很容易吸附周围环境中的气体分子、液滴和灰尘，具有很强的吸附性，因此金属表面会有一层气体吸附层和污染物层。在金属与橡胶粘合时，如果气体吸附层和污染物层不除去的话，会严重削弱粘合效果。 由于高能表面对低能表面具有较强的吸附作用，所以低能表面在高能表面上能润湿，能赶走高能表面的气体吸附层，而与金属表面充分接触。由于橡胶材料属于低能材料，因此橡胶在金属表面是湿润的，这给橡胶与金属的粘合提供了热力学条件。由于金属表面层原子受内部分子吸引作用较大，表面层原子排列紧密，很难形变和运动，所以橡胶与金属表面在接触时不能发生互溶、扩散和渗透，再加上金属表面一般都比较光滑，这又给橡胶与金属粘合带来不利的影响。 由于金属表面有一层氧化层，从而使金属表面带有一定的极性，能够增大橡胶与金属表面的吸附作用力，有利于粘合。另外，金属表面较容易失去电子，而橡胶材料易获得电子，所以当橡胶与金属表面靠近时，会发生电子转移，形成双电层，从而产生界面静电引力，这也对粘合有好处。 但是，金属表面的氧化层与橡胶之间不易发生化学作用，形成的化学键键合作用很小（黄铜除外），而且氧化层松脆，与本体结合不很牢固，因此橡胶与金属之间突现牢固的粘合比较难。此外，由于金属材料与橡胶材料的模量差异太大，在粘合界面处易发生应力分布不均匀，易受剪切而破坏。
Viton?氟橡胶与金属的硫化粘合 肖风亮广州机械科学研究院密封研究所（510700，广东，广州） 摘要：讨论了Viton氟橡胶与金属的粘合，阐述了配方设计、粘合剂选择、骨架处理工艺方法、二段硫化、模腔 压力等因素对粘合剂质量的影响。分析了含一氧化铅难粘胶料的粘结方法 关键词：氟橡胶，金属，粘合 如果将金属表面作适当的处理并使用合适的粘合剂，就可实现氟橡胶与金属在模压硫化时获得良好的粘合效果。 对预混型氟弹性体（Viton E-60C,E-430,B-910）来说，要获得与金属良好的粘合效果，需要专门的配合才行。下 面就结合生产实际来阐述配合技术对粘合的影响。 以前专用于预混胶的硫化系统，现在可以用在所有的Viton?氟橡胶硫化系统中。本文考察了硫化剂20＃与硫化剂30＃在Viton? A 和A-HV中所产生的影响。 金属的处理、粘合剂的选择、二次硫化条件均是影响良好粘合效果的重要的因素，本文也将分别给予详细的阐述。在改善粘合性能方面，尤其针对难粘合应用方面，文中提供了一些技术数据。这些应用包括低硬度或高硬度胶料、含有一氧化铅的胶料以及硫化过程中模腔压力较低时的情况。 1配方的影响 1.1氧化镁/氢氧化钙酸吸收系统 含硫化剂的氟橡胶通常与高活性氧化镁（一般为3份）和氢氧化钙（3~6 份）配合即可获得良好的贮存、加工 与硫化性能。然而采用这些酸吸收系统对于标准的粘合剂（例如Chemlok607或Chemosil511）来说，其粘合质量往往不均匀或者不理想，粘结状况取决于制品结构和生胶的选择。 采用高用量低活性氧化镁（15~17份）和低用量氢氧化钙（2份）能使绝大多数预混胶模压粘合性能获得改善。 以Viton E-60C、Viton E-430和Viton B-910为例，粘合性能的改善如表1所示。 表1低活氧化镁为酸性吸收剂的预混胶的粘合性能 配方代号1A 1B 1C 1D 1E Viton?E-60C 100 100 - - - Viton?E-430 - - 100 - - Viton?B-910 - - - 100 70 Viton?A-HV - - - - 30 低活性氧化镁- 15 15 15 15 高活性氧化镁 3 - - - - 氢氧化钙 6 2 2 2 2 MT炭黑30 30 30 30 30 棕榈蜡 1 1 1 1 1 门尼焦烧，MS 121℃ 最小值38 40 30 71 74 上升5个单位，min 45min内 上升7 45min内上 升2 45min内上 升4 18 16 上升10个单位时间，min 35 21 硫化胶的性能，模压硫化条件175℃×8min，二段硫化条件230℃×24h 100%定伸强度/MPa 6.0 6.9 5.3 11.0 8.4 拉伸强度/MPa 14.1 15.7 16.0 18.3 18.8 扯断伸长率/% 180 180 210 160 190 压缩永久变形，ASTM 方法B，25.4×3.5 O形圈 200℃×70h 22 24 30 34 34 粘合等级①
橡胶与金属的粘合 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 CHEMLOK 252上海洛德公司产品；CHEMLOK 205上海洛德公司产品；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SCR5 100；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N41 10；硬脂酸1；氧化锌(间接法)5；防老剂3；聚酯
增塑剂10；炭黑60；DCP 1.5；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-LOK 205,面涂CHEMLOK 252。 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/T 13936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
主要性能 化学稳定性佳 氟橡胶具有高度的化学稳定性，是目前所有弹性体中耐介质性能最好的一种。26型氟橡胶耐石油基油类、双酯类油、硅醚类油、硅酸类油，耐无机酸，耐多数的有机、无机溶剂、药品等，仅不耐低分子的酮、醚、酯，不耐胺、氨、氢氟酸、氯磺酸、磷酸类液压油。23型氟胶的介质性能与26型相似，且更有独特之处，它耐强氧化性的无机酸如发烟硝酸、浓硫酸性能比26型好，在室温下98%的HNO3中浸渍27天它的体积膨胀仅为13%~15%。耐高温性优异 氟橡胶的耐高温性能和硅橡胶一样，可以说是目前弹性体中最好的。26-41氟胶在250℃下可长期使用，300℃下短期使用；246氟胶耐热比26-41还好。在300℃×100小时空气热老化后的26-41的物性与300℃×100小时热空气老化后246型的性能相当，其扯断伸长率可保持在100%左右，硬度90~95度。246型在350℃热空气老化16小时之后保持良好弹性，在400℃热空气老化110分钟之后保持良好弹性，在400℃热空气老化110分钟之后，含有喷雾炭黑、热裂法炭黑或碳纤维的胶料伸长率上升约1/2~1/3，强度下降1/2左右，仍保持良好的弹性。23-11型氟胶可以在200℃下长期使用，250℃下短期使用。 耐老化性能好 氟橡胶具有极好的耐天候老化性能，耐臭氧性能。据报导，DuPont开发的Vitona 在自然存放十年之后性能仍然令人满意，在臭氧浓度为0.01%的空气中经45天作用没有明显龟裂。23型氟橡胶的耐天候老化、耐臭氧性能也极好。 真空性能极佳 26型氟橡胶具有极好的真空性能。246氟橡胶基本配方的硫化胶真空放气率仅为37×10-6乇升/秒．厘米2。246型氟橡胶已成功应用在10-9乇的真空条件下。
橡胶-金属硫化粘结总结 橡胶与金属的化学结构和机械性能有巨大差异。硫化橡胶与金属粘合，可以综合橡胶的高弹性与金属的高强度，从而获得更好的强度和耐久性，同时具有减震、耐磨等功能。在硫化过程中实现橡胶与金属材料粘合，是目前橡胶制品生产中采用的基本方式之一（橡胶的硫化就是通过橡胶分子间的化学交联作用将基本上呈塑性的生胶转化成弹性的和尺寸稳定的产品，硫化后的橡胶的物性稳定，使用温度范围扩大。橡胶分子链间的硫化（交联）反应能力取决于其结构）。金属-橡胶硫化粘合的方法可以追溯到1850年，现在普遍采用的有：胶黏剂法、直接粘合法（包括镀黄铜法等）和硬质胶法。 1）胶黏剂法： 橡胶-金属硫化型胶黏剂的品种繁多，已开发出的具有代表性的胶黏剂主要由：Chemlok系列（美国）、Thixon系列（美国）、Tt-Ply系列（美国）等，从胶黏剂化学结构来说，目前较常用的是异氰酸酯类胶黏剂、含卤胶黏剂和酚醛树脂胶黏剂等。 2)直接粘合法： 直接粘合法是增粘剂直接均匀混入橡胶胶料中，当胶料在热硫化成型时橡胶就和金属产生牢固粘合的一种方法。 3)硬质胶法： 硬质胶法是在金属表面贴或涂一层高硫含量（通常40-50份）的硬质胶，再贴软质胶料，经加热、加压、硫化，使软质胶通过硬质胶与金属粘接的方法。 在橡胶与金属的粘结过程中，由于橡胶的流动性、变形性等因素的影响，因此其粘结机理较复杂。目前普遍公认的是扩散、渗透、共交联理论（图1、图2）。 金属-橡胶硫化粘接效果影响因素的研究大致可以分为两个方面：被粘橡胶
配方和粘接工艺，在橡胶和金属的粘合过程中，工艺直接影响粘合强度。工艺包括金属表面处理、硫化条件、镀层等。橡胶与金属粘合时，不论采用什么方法，均要求对金属表面进行预处理，其目的在于清除金属表面的油污及氧化膜，使金属呈露新鲜表面，并进而适当改变金属表面的结构和极性，以便于它和胶黏剂或橡胶结合。常用的处理方法有脱脂法、机械打磨法和化学处理法三种。 硫化条件是粘合工艺的核心部分，硫化温度是一个重要因素。对橡胶和金属的复合而言，硫化温度既要能克服化学反应位垒，同时又引发胶黏剂的固化反应和胶料的硫化反应，另一方面，在满足上述条件的前提下，需要适当降低硫化温度，尤其是对于放热反应或者粘合膨胀系数相差较大的金属盒橡胶，否则容易导致膨胀应力过大，破坏胶接界面。 要增强橡胶与金属的粘合性能，可以从橡胶、粘合剂、添加剂、工艺4个方面对其进行改造。
编号：SY-AQ-08301 ( 安全管理) 单位：_____________________ 审批：_____________________ 日期：_____________________ WORD文档/ A4打印/ 可编辑 氟橡胶使用安全注意事项 Safety precautions of fluororubber
氟橡胶使用安全注意事项 导语：进行安全管理的目的是预防、消灭事故，防止或消除事故伤害，保护劳动者的安全与健康。在安全管理的四项主要内容中，虽然都是为了达到安全管理的目的，但是对生产因素状态的控制，与安全管理目的关系更直接，显得更为突出。 各种产品的安全使用注意事项请参照各产品的详细技术资料。使用前，请务必细读各产品的安全数据资料(MSDS)。以下为氟橡胶的一般使用注意事项，请作参考。 加工DAI-EL时应注意: 1.混炼 DAI-EL混炼可以使用和其它通用橡胶同样的填充剂以及混炼设备，但必须进行冷却加工。请避免使用金属粉末以及10%以上的胺化合物。如果采用铝、镁、黄铜等金属粉末以及10%以上的胺化合物，根据混炼时的温度上升情况以及比例情况，这些物质会和氟橡胶产生急剧反应，有可能对混炼设备以及进行操作的作业人员造成巨大的损伤。 2.硫化 DAI-EL在进行硫化加工或硫化橡胶温度达到高温时，会产生含有氟
化氢及氟酸的微量有害气体(在过氧化物的硫化过程中，有与从橡胶成分中产生出来的氟化氢、氟酸、以及有机过氧化物质发生反应而产生的丙酮、甲醇、乙醛、甲基碘、一氧化碳等气体)。这些少量的有害气体一般可以通过在作业区域设置排气设备等得到排除。 对于大量采用氟橡胶的企业来说，根据其排除有害气体(特别是HF 等)的量的多少，有可能受到劳动安全卫生法、大气污染防止法等相关法规的限制。 DAI-EL安全使用注意事项 DAI-EL在硫化过程或硫化橡胶的温度达到高温时，会产生少量对人体有害的气体，所以必须充分注意作业区域的通风换气。因为会产生有害气体，所以处理废料时,应委托专门的工业废弃物处理企业进行处理，切勿焚化处理。 禁止在作业区域吸烟。因为产品有可能附着在香烟上，当吸食烟草时,有可能吸入有害气体。完成工作后，应充分洗净面部和双手等，注意不要让产品附着在香烟上。 配合剂采用铝粉末等金属微粒子时，高温下会产生急剧分解作用，
金属与金属粘接技术 4.4.1乐泰胶水选择 经表面处理后，金属就可涂乐泰胶水。此时选胶就成为当务之急。由于金属的种类繁多，每一种金属是由其元素所组成，因此，其表面也呈现不同的特性。一种胶粘剂不可能满足各种金属粘接强度要求，就一种高性能胶粘剂而言，由于其配方的比例不同，所用原料批次不一，也会出现性能差别较大的粘接体系，所以对胶粘剂的选择应予以高度重视。一般遵守的基本原则(详见3.1节所述)和考虑的因素为： ①金属粘接件使用环境条件; ②金属的种类及表面特性; ③金属接头形式、受力类型、大小和持续的时间; ④粘接面大小和固化条件; ⑤成本; ⑥现有设备(压机、夹具、热源和表面处理装置等) 的状况等。 在满足应用要求的前提下，尽量选择成本低，易涂胶，室温固化的胶种。选胶时，应经初步筛选，去掉那些不合格的胶粘剂，选准几个牌号的胶加以试验，择其良者。一旦候选胶粘剂限于仅有的几个牌号，就比较容易地寻找到最佳粘接体系。金属表面的非结构性粘接，可选用热塑性树脂和橡胶类胶粘剂，其成本低，适用于低强度或中等强度的粘接。但金属部件通常都是用作结构件和受力构件，所进行的粘接同样也是结构粘接。因此，在谈及金属粘接用胶粘剂时，通常是指结构胶粘剂，为便于选择现将金属粘接常用的结构胶粘剂的类型和通用物理性能列于表4-4-1，仅供选胶时参考。国内金属粘接用胶粘剂牌号、性能和用途请参见14.2。 表4-4-1 金属粘接用结构乐泰胶水的性能 胶粘剂使用温度/℃剪切强度/ MPa 剥离 强度 冲击 强度 耐蠕 变性 耐溶 剂性 耐湿性接头类型 最高最低 环氧-胺 环氧-聚酰胺环氧-酸酐环氧-酚醛环氧-尼龙环氧-聚硫丁腈-酚醛乙烯-酚醛氯丁-酚醛聚酰亚胺 聚苯并咪唑66 66 149 177 82 66 149 107 93 316 260 10 15.6 15.6 -253 -253 -73 -73 -51 -56.7 -253 -253 20.7～34.5 13.8～27.6 20.7～34.5 22.1 44.8 20.7 20.7 13.8～34.5 20.7 20.7 13.8～20.7 差 中等 差 差 很好 良好 良好 很好 良好 差 差 差 良好 中等 差 良好 中等 良好 良好 良好 差 差 良好 良好 良好 良好 中等 中等 良好 中等 良好 良好 很好 良好 良好 良好 良好 良好 良好 良好 中等 良好 良好 良好 良好 中等 良好 良好 差 良好 良好 良好 良好 中等 良好 硬 韧性及中柔性 硬 硬 韧性 柔性 韧性及中柔性 韧性及中柔性 韧性及中柔性 硬 硬
Viton氟橡胶的性能及应用 Viton氟橡胶是在1957年为了满足航空工业对高性能密封要求的需要而发展起来的。从那时起，氟橡胶就迅速地应用到汽车工业、化学工业等其他的工业领域。经过40多年的应用，证明Viton氟橡胶在耐热、耐腐蚀方面具有优异的性能。其硫化胶的一些主要特点如下：(1)Viton氟橡胶能够在高温下工作，此时提供的物理机械性能优于大多数其他弹性体。温度的升高对于氟橡胶耐油、耐化学品性能的影响也相对小一些。即使连续在204℃或者间歇在260℃烘箱内老化后氟橡胶还会保持一定的弹性。高温下的使用条件通常为232℃×3000h、260℃×100h、288℃×240h、316℃×48h。 (2)在动态条件下使用氟橡胶一般温度可低至-18到-23℃，但是特定的胶料在静态下使用温度可低至-54℃。已有实验证明Viton氟橡胶在接近绝对零度的条件下作为静密封制品来使用时，其性能还是令人满意的。 (3)在所有工业化的弹性体当中，氟橡胶耐液体和化学介质的性能比任何非氟弹性体都好，它具有优异的耐油、耐航空燃油、耐润滑剂、耐大多数矿物油的能力。氟橡胶对于大多数的物质都具有很低的渗透性，在低抗氧化汽车燃油渗透方面也有出色的表现。脂肪族和芳香族的烃类是一般弹性体的溶剂，但Viton橡胶对它们却有很好的耐久性。 (4)即使在高温条件下，Viton橡胶仍具有优越的压缩永久变形性能。 (5)优异的耐大气、光、氧化老化的性能，良好的耐霉菌、耐真菌性能，在低压低频下使用时具有良好的电性能，比非氟弹性体具有更好的固有的阻燃性能。 1 Viton氟弹性体的型号和种类
Viton氟弹性体主要有三种型号，即A、B、F型。VitonA型是偏氟乙烯(VF2)和六氟丙烯(HFP)共聚物；VitonB、F型是偏氟乙烯(VF2)、四氟乙烯(TFE)和六氟丙烯(HFP)的共聚物。A、B、F型氟弹性体结构设计上是不同的，不同的单体共聚比决定了最终聚合物氟含量的不同，进而导致它们对液体和化学介质的耐久性也各不相同。一般情况下通用类型氟弹性体对于大多数的矿物酸、碱、芳香烃类都具有良好的耐久性。氟含量越高，体积溶胀就越小。对于通用类型和特种类型氟弹性体的一个最重要的差别就是在对于小分子含氧溶剂抵抗能力上的不同。 如上所述，随着氟含量的提高，耐介质性能相应提高。表1中的数据就很清楚地说明了这一点。但是随着氟含量的提高，聚合物低温曲挠性也随之下降，因此最终的硫化胶必须在低温性能和耐介质性能两者之间均衡处理。为了满足既需要有良好耐介质性能又需要有良好的低温性能的要求，开发了一种新的含氟化乙烯醚单体的聚合物。与一般类型的氟弹性体相比，它具有更好的低温曲挠性能。1976年生产的VitonGLT是第一个含氟化乙烯醚单体的工业化的氟弹性体。这种聚合物在耐热、耐介质方面具有与VitonA一样的优越性能；VitonGELT与VitonGLT相似，具有良好的低温柔软性，在耐液体介质方面与其他的F型一样优异。 表1 氟含量对耐介质和低温性能的影响 ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ 普通类型特殊类型 ─────── ───────────── A B F B70 GLT GFLT ETP
硅橡胶与不锈钢的粘接方法研究 蔡威杰 摘要：对硅橡胶与不锈钢粘接的方法进行了研究。探讨了不锈钢表面处理、偶联剂种类、含量以及专用胶粘剂对粘接性能的影响与对比。 关键词：硅橡胶；不锈钢；粘接 i前言 由于硅橡胶具有耐热、耐寒、耐候和耐臭氧等宝贵性能，使其能够成功地用于其他橡胶所不能应用的场台。利用硅橡胶热硫化粘接技术，用硅橡胶与金属材料制成的复合元件，已经成为航天、航空、船舶及其他现代高科技领域中必不可少的装置。然而，由于硅橡胶极性低，表面湿润性和粘接性能差，较难与不锈钢粘接，因此，如何提高硅橡胶与不锈钢的粘接强度，一直是人们关注的研究课题。 橡胶与金属粘接机理比较复杂，目前公认的机理是扩散、渗透、共交联理论。金属与橡胶的粘接一般采用热硫化粘接的方法，即先对金属进行表面处理，然后涂刷胶粘剂，利用成型模具把混炼胶与金属制备成橡胶-金属复合构件，加热加压硫化，实现粘接。其好处是在热硫 化的过程中，在胶粘剂与金属、胶粘剂与橡胶之间以及胶粘剂、橡胶内部发生一系列物理化学反应形成牢固的连接体 2 3]。 本文以硅橡胶与不锈钢316L粘接为例，对不锈钢表面的处理方法、偶联剂的种类以及用量等因素对粘接性能的影响进行研究。 2实验部分 2.1原材料 甲基乙烯基双组分硅橡胶,江西宏达化工新材料股份有限公司；703有机硅粘合剂，深圳市金三秒胶粘剂有限公司；乙烯基三叔丁基过氧化硅烷（VTPS),哈尔滨化工研究所；乙烯基三乙氧基硅烷（A-151),曲阜 市万达化工有限公司；Y —氨丙基三乙氧基硅烷（KH-550), 南京友好助剂化工有限责任公司；硅胶金属专用胶粘剂ST-608,ST-2503，嘉兴市新优化工有限公司提供，不锈钢316L,市售；丙酮分析纯)，市售。 2. 2仪器与设备 0160 mm X320 mm两棍开炼机，广东湛江机械厂；XQLB2350 X350型平板硫化机，上海橡胶机械厂；CMT4104型电子拉力机，深圳市新三思计量技术有限公司。 2.3试验方法 (1)不锈钢表面处理 先用去油剂擦除不锈钢表面的油脂，再用啧砂法进 行粗化处理，最后用丙酮溶液清洗干净，晾干后涂覆一 层703粘合剂（只供胶料加入偶联剂使用），另一部份 只涂专用胶粘剂，待用。 (2)炼胶 将双组分硅橡胶、偶联剂按配比称量后在开炼机上混炼均匀。 将金属件装入成型模具中，采用模压成型的方法，在平板硫化机上对硅橡胶与不锈钢进行高温成型。按照GB /T 13936—1992进行粘接强度测试。 3结果与讨论 3.1啧砂粒径对粘接强度的影响 对不锈钢进行啧砂处理时，分别用粗、细2种不同粒径的砂处理。比较2种粒径砂对粘接强度的影响，测试结果见表1。 从表1可以看出，采用细砂进行啧砂表面处理的试样粘接强度较高，可达2.4 MPa,而采用粗砂进行啧砂表面处理的试样粘接强度较低。这可能是由于用细砂进行啧砂表面处理更有利于增加不锈钢表面积，进而增加了粘接面积，提高了粘接性能。 3.2硅烷偶联剂对粘接强度的影响硅烷偶联剂兼有与高聚物和无机材料作用的2种基团，在硅橡胶与金属之间起到连接作用，从而提高硅橡胶与金属的粘接强度。分别在硅橡胶中加入2%的KH- 550、A-151 和VTPS 3种硅烷偶联剂以及直接使用专用胶粘剂粘接，比较它们对粘接强度的影响，结果见表2。 胶粘剂型号粘接强度/MPa 破坏形式 ST-608 2.6 混合破坏 ST-2503 2.7 混合破坏 从表2可以看到，偶联剂加入VTPS后，硅橡胶与不锈钢的粘接强度最高，破坏形式为混合破坏；A-151 表1喷砂粒径对粘接强度的影响 Tab.1 Effect of particle size of sand particles for blasting on bonding 表2不同硅烷偶联剂对粘接强度的影响
橡胶硫化粘接、粘接理论与粘接技术知识 一、粘接的理论技术1、机械理论机械理论认为，胶粘剂必须渗入被粘物表面的空隙内，并排除其界面上吸附的空气，才能产生粘接作用。在粘接如发泡橡胶的多孔被粘物时，机械嵌定是重要因素。胶粘剂粘接经表面打磨的致密材料效果要比表面光滑的致密材料好，这是因为（1）机械镶嵌；（2）形成清洁表面；（3）生成反应性表面；（4）表面积增加。由于打磨确使表面变得比较粗糙，可以认为表面层物理和化学性质发生了改变，从而提高了粘接强度。2、吸附理论吸附理论认为，粘接是由两材料间分子接触和界面力产生所引起的。粘接力的主要来源是分子间作用力包括氢键力和范德华力。胶粘剂与被粘物连续接触的过程叫润湿，要使胶粘剂润湿固体表面，胶粘剂的表面张力应小于固体的临界表面张力，胶粘剂浸入固体表面的凹陷与空隙就形成良好润湿。如果胶粘剂在表面的凹处被架空，便减少了胶粘剂与被粘物的实际接触面积，从而降低了接头的粘接强度。许多合成胶粘剂都容易润湿金属被粘物，而多数固体被粘物的表面张力都小于胶粘剂的表面张力。实际上获得良好润湿的条件是胶粘剂比被粘物的表面张力低，这就是环氧树脂胶粘剂对金属粘接极好的原因，而对于未经处理的聚合物，如聚乙烯、聚丙烯和氟塑料很难粘接。通过润
湿使胶粘剂与被粘物紧密接触，主要是*分子间作用力产生永久的粘接。在粘附力和内聚力中所包含的化学键有四种类型：（1）离子键（2）共价键（3）金属键（4）范德华力3、扩散理论扩散理论认为，粘接是通过 胶粘剂与被粘物界面上分子扩散产生的。当胶粘剂和被粘物都是具有能够运动的长链大分子聚合物时，扩散理论基本是适用的。热塑性塑料的溶剂粘接和热焊接可以认为是分子扩散的结果。4、静电理论由于在胶粘剂与被粘物界 面上形成双电层而产生了静电引力，即相互分离的阻力。当胶粘剂从被粘物上剥离时有明显的电荷存在，则是对该理论有力的证实。5、弱边界层理论弱边界层理论认为，当粘接破坏被认为是界面破坏时，实际上往往是内聚破坏或弱边界层破坏。弱边界层来自胶粘剂、被粘物、环境，或三者之间任意组合。如果杂质集中在粘接界面附近，并与被粘物结合不牢，在胶粘剂和被粘物内部都可出现弱边界层。当发生破坏时，尽管多数发生在胶粘剂和被粘物界面，但实际上是弱边界层的破坏。聚乙烯与金属氧化物的粘接便是弱边界层效应的实例，聚乙烯含有强度低的含氧杂质或低分子物，使其界面存在弱边界层所承受的破坏应力很少。如果采用表面处理方法除去低分子物或含氧杂质，则粘接强度获得很大的提高，事实业已证明，界面上确存在弱边界层，致使粘接强度降低。6、粘接的一般过程在进行粘接
氟橡胶配方技术 1.Aflas是斌予耐热、耐油和耐化学药品性的四氟乙烯单体与非结晶丙烯单体的交替共聚物,该种氟橡胶耐无机酸、碱性能好,而且电绝缘性能优异,还可用于制作电线护套。 2.四氟乙烯和全氟甲基乙烯基醚类氟橡胶的耐油性和耐化学药品性特别优异,耐热性在氟橡胶中也是最好的,可在316℃高温下连续使用。 3.氟硅橡胶是改善耐油性的聚合物,可耐约200℃的高温,而低温性能在氟橡胶中也较好。 4.Aflas有150P,150L,150E,100H和100S5个品种。 150P是Aflas的标准品种,其物性平衡在Aflas中较好,广泛用于密封件和隔膜等氟橡胶制品； 150L的门尼粘度最低（35）,以10～20份150L与100H或150P 并用可改善加工性能,单独使用可用于制作氟橡胶衬里。 150E适用于薄壁胶管、异型橡胶制品和要求高速挤出成形性的用途,具有与150P同等强度。 100H是为保持高温下的机械强度而开发的品种,用于石油钻探机械用密封制品。 100S是作为模制而开发的高门尼（160）品种,用于制作密封和O 形圈。 5.Aflas200系列是保持Aflas100系列的耐化学药品性同时以改善低温性为目的而开发的聚合物。其低温性能的改善是通过四氟乙烯2丙烯与定量第三单体共聚而实现的,用于汽车橡胶配件和阀杆密封、曲
轴密封件等。 6.Aflas200可用过氧化物、胺类和多元醇进行硫化,具体硫化体系可根据加工条件和制品所要求的性能进行选择。 7.Aflas200与Aflas150P相比,其耐寒性可改善约10℃ 8. 9.氟碳类橡胶拉伸强度较大，一般为10~30Mpa，扯断伸长率为150%~300%；氟硅橡胶、亚硝基氟橡胶及聚酯类氟橡胶等的拉伸强度较小，一般为7~10Mpa，扯断伸长率有的可达500%以上。 10.氟碳类橡胶耐低温性较差，仅能在-20~-15℃使用，而氟硅橡胶、氟醚橡胶、氟化磷腈橡胶低温性能优良，可在-60~-40℃使用。 11.氟橡胶26是偏氟乙烯与六氟丙烯共聚的弹性体，白色弹性体，无臭、无毒。相对密度1.81，玻璃化温度约-17℃。溶于低分子酮类和
橡胶与金属的粘合是橡胶制品制造过程中的重要环节，如果粘合不良或无法粘合，一些橡胶制品如轮胎、钢丝输送带、橡胶软管，橡胶计架油封、汽门油封，橡胶金属组合垫圈、组合胶套等橡胶金属复合制品就无法制作。就橡胶密封制品而言，上世纪80年代初，青岛密封件厂协同青岛化工厂研制成功了 RM-1粘合剂，替代日本TD870成功生产岀与国外同等水平的許架油封，使引进的国外技术得以消化吸收，开辟了卄架汕封制作的新工艺。上世纪 90年代，由于汽车工业的发展，不少厂家要求用氟橡胶制作骨架汕封、汽车汕封，但是粘合问题不好解决，严重的制约了该产品的开发，当时青岛双星集团密封件厂成功的研制了 FG-1氟橡胶与黑色金属的热硫化粘合剂，使氟橡胶与金属计架牢牢的粘合成一体，顺理成章的研发成功斯太尔发动机曲轴前后油封和气门油封替代了进口，满足了配套需要，该粘合剂一直使用至今。因此橡胶与金属粘合是极其重要的应用技术，应引起生产企业的高度重视。 1金属竹架的表面处理）计架表而无油污、无锈蚀，有一左粗糙度的新鲜表而才能有效的与金属粘合，因此竹架必须进行表面处理，处理大体有两种方法：一是机械法处理。如采用履带式的抛丸淸理机326或滚筒式的抛丸淸理机Q3110,将粒径0.5mm的钢砂喷射到计架表面，将表面的锈蚀等有害物料喷掉，使表面新鲜并增大表而积，加大计架与胶粘剂间的接触面：二是化学法。即酸洗处理，磷化钝化处理，其工艺过程是碱液去油，酸液去锈，磷化上磷化膜，然后进行钝化烘干，碱液是有多种材料如苛性钠、硅酸钠（表而湿润剂）、焦磷酸钠（阴离子表而活性剂）、烷基磺酸钠组成的水溶液，淸洗温度80-9CTC,时间视表而的汕污多少而有差异，一般是5min左右。去油污的计架经流动的自来水冲洗后，进行酸洗处理，而不同的金属去锈时对酸的品种是有选择性的。例如，铁件要用盐酸淸洗处理。铜件和不锈钢忖架采用硫酸、硝酸混合液协同去锈。铝件用硫酸、馅酸混合液进行处理。要求对周IM环境不产生或少产生腐蚀时，而金属件架锈蚀较轻的竹架，可采用以草酸为主，掺用少戢硫酸和加入缓钝剂的水溶液进行处理。磷化是黑色金属表而处理的重要方法。磷化液的品种很多, 如常温磷化液，采用的是铁系磷化液，骨架经酸洗后进行表调，放入常温磷化液中（温度30°C 左右）处理5-6min：中温磷化是采用锌系或锌钙系的磷化液，件架在65-75°C下处理6min左右：髙温磷化液是锚系磷化液，骨架在80-90°C下处理3-4min,目前采用中温磷化液较好，因常温磷化表面磷化膜磷化后停放时容易造成再生锈，髙温磷化的竹架表而磷化膜粗糙而且较厚，易造成脱落，中温磷化，磷化膜细致而牢固有利于粘合。磷化后的丹架要进行钝化处理，主要是通过钝化液的表而处理，封闭骨架表而的易氧化离子，防止件架再生锈。钝化液的品种很多，如以辂酸盐类、硝酸盐类，三乙酸胺为代表的有机胺类，其中珞酸盐类钝，化效果好，表而的珞离子有利于与橡胶的粘合，但珞酸盐类环保控制较严格，需进行废液的处理，对于难粘合如不锈钢件架除混合酸淸冼后进行表而钝化后还需进行偶化处理，这有利于提高粘合强度。如无锡威力达公司生产的全电脑控制双勾磷化处理线，温度、浸洗时间、烘干时间、停放滴水时间等全部自动控制，可有效的保证处理质量。其工艺过程是碱液去锈（5°C X3n】in）,吊起滴水（常温X lmin）-*自来水冲洗（常温X lminL酸液去锈（常温X3minL吊起滴液（常温XlminL流动自来水冲洗（常温X0.5min）-磷化处理（65-70a C X5-6min）-*吊起滴液（常温X lmin）-*流动自来水冲洗（常温X lmin）-*吊起滴液（常温><11血）-*钝化（90°。X 0.5minL烘干备用。 2粘合胶、胶料配方的设计 要使橡胶与金属件架产生良好的粘合强度，必须要在粘合剂与金属界而上和粘合剂与橡胶界面上，具有良好的扩散、湿润、吸附、渗透能力，大的分子间的引力（即范徳华引力）和密集的化学键及良好的共硫化效应，要达到上述要求，除选择高活性的粘合剂、严格的金属骨架表而处理工艺和正确的配制浸涂、预固化粘合剂之外，橡胶配方是极其重要的因素，若胶料配方不当，苴粘着强度低而且适应性也差。丁腊橡胶勺铁骨架浸涂酚类粘合剂，以进行热硫化为例，通过试验发现丁腊橡胶随着丙烯猜含量的增加，粘合强度随之提髙（见表1）。不同丙烯腊含量丁腊橡胶的粘合强度生胶品种国产丁尉橡胶40日本丁睛橡胶203S国产丁腊橡胶26、27-30日本丁尉橡胶N-41日本丁睛橡胶240S国产丁腊橡胶18
703粘合剂密封胶 703粘合剂密封胶又名703硅橡胶、703有机硅一、性能特点：703硅橡胶是一种粘接性好，高强度，无腐蚀的单组份室温硫化硅橡胶。具有优良的电绝缘性能、密封性能和耐老化性能，可在-50℃-+250℃的范围内长期使用。 703室温硫化硅橡胶不仅有突出的耐高、低温性和耐老化性，优异的电器绝缘性和防潮抗震性，还具有优良的粘接性，它能广泛粘合各种金属、非金属、塑料和橡胶。具有优异的耐高温和耐热水性能，是耐热器件密封的理想材料。适用于家用电器.电热电器的粘合于绝缘密封，适用于电器的绝缘保护涂层和点插头密封之用。也可用于电视机行输出变压器元件维修，高压帽于勾簧间的防潮密封，防打火和灭弧之用。还用于霓虹灯变压器、节能灯元件上电热管、电饭煲、电烫斗及电热设备上的粘合于绝缘密封。 二、使用工艺 1、清洁表面：将被粘或被涂覆物表面清理干净，并除去锈迹、灰尘和油污等。 2、施胶：拧开（或削开）胶管盖帽，将胶液挤到已清理干净的表面,使之分布均匀,将被粘面合拢固定。 3、固化：将被粘好或密封好的部件置于空气中让其自然固化。固化过程是一个从表面向内部的固化过程，在24小时以内(室温及55%相对湿度)胶将固化2～4mm的深度,如果部位位置较深,尤其是在不容易接触到空气的部位,完全固化的时间将会延长,如果温度较低,固化时间也将延长。在作进一步处理或将被粘结的部件包装之前，建议用户等待足够长的时间以使粘合的牢固和整体性不被影响。 三、注意事项 操作完成后，未用完的胶应立即拧紧盖帽，密封保存。再次使用时，若封口处有少许结皮，将其去除即可，不影响正常使用。胶在贮存过程中，管口部也有可能出现少量的固化现象，将之清除后可正常使用，不影响产品性能。 外观：白色流淌 表面固化时间(MLN)：5-30 抗张强度(N/cm)：8 耐温(℃)：-60～＋250 伸长率(%)：160 铝与铝剪切强度(N/cm)：8 铝与帆布剥离强度(N/cm)：0.8 邵氏硬度(A)：35 表面电阻率(Q)：5×10-12 体积电阻率(Q/cm)：2.5×10-13 介质常数(106HZ)：3.7 介质损耗角正功值(106HZ)：6×10-3 击穿强度(KV/mm)：15
综述金属-橡胶硫化粘接研究进展 Ξ 马兴法ΞΞ, 王仲平, 宋风华 (中国兵器工业第五三研究所,山东济南 250031)摘 要: 综述金属-橡胶胶粘剂及粘接技术进展,回顾其发展过程,分析不同粘接体系的优缺点;探讨金属 -橡胶粘接过程中的某些问题及影响粘接的多种因素,并对下一步的研究发展提出了部分建议。 关键词∶ 金属-橡胶;粘合;胶粘剂;硫化粘接 中图分类号∶ T Q433,T Q496 文献标识码: A 文章编号: 1008-9357(2000)01-0103-04 金属-橡胶硫化粘接复合体系已广泛地应用于许多工业领域,如机械工程、建筑、船舶及军事工业中履带式装甲车辆负重轮、履带板着地胶及履带衬套的粘接等。由于橡胶和金属是相差极大的异质材料,同被粘橡胶的厚度相比,胶粘剂层相对较薄,大约20μm ,是金属与橡胶间的良好的界面过渡层材料,因此选择优良的胶粘剂对获得金属-橡胶间的极好粘接是至关重要的。 1 金属-橡胶胶粘剂的研究技术发展及优缺点分析 金属-橡胶硫化粘接的方法可以追溯到1850年〔1〕,经历了硬质橡胶法、黄铜或镀黄铜法、间苯二酚 甲醛体系、酚醛树脂法、多异氰酸酯法、卤化橡胶法和含特种硫化剂的卤化聚合物法及水基胶粘剂法等。 至二十世纪六十年代,国外已开发出性能优异的多种胶粘剂,如Chemlok 、T ylok 、Metalok 、Thix on 〔2〕等。 硬质橡胶是最古老的粘接体系,它利用高硫含量的橡胶(硫含量35～40%)进行粘接。选择合适的天然橡胶也能使硬质橡胶对钢的粘接达到较高的粘接强度(大约6M pa ),但该体系最显著的缺点是耐温性差,在60℃以上,键合强度明显减弱,在100℃以上粘接强度很低,基本上无粘接效果。 同硬质橡胶法相比,镀黄铜法具有较高的耐高温性和较高的初始粘接强度,该法的采用可追溯到1862年。主要用于商业用的胶辊生产和轮胎工业的钢丝帘子线与橡胶的粘接。目前仍被采用。该法 的粘接机理主要基于被粘橡胶中的硫磺扩散到金属表面,与CuO 、ZnO 结合形成粘接界面层〔3〕,界面层 厚度可达10000nm 。其影响粘接效果的关键因素,除被粘橡胶配方外,还有黄铜或镀黄铜层中铜的浓度和结晶结构。 胶乳/酪朊粘接剂∶主要基于血红蛋白,它的发展可以追溯到二十世纪三十年代,是早期的水基胶粘剂的雏型,其特点是在改进耐热性的同时具有高的粘接强度。但对要求耐化学介质、特别是耐热水、耐油、耐燃料等方面的应用受到限制。 树脂、异氰酸酯、卤化聚合物类胶粘剂体系主要是基于热反应树脂、异氰酸酯、卤化聚合物及其混合物。热反应树脂通常指热反应性酚醛树脂,主要用于极性橡胶,如丁腈橡胶(NBR )与金属的粘接,也可用于粘接非极性橡胶的底涂层材料。异氰酸酯粘接剂常指三苯基甲烷三异氰酸酯,该胶粘剂既适用于极性橡胶(NBR 、CR )的粘接,也适合于非极性橡胶(NR 、EPDM 等)的粘接。它既可单独使用,也可与卤化聚合物混合使用。但异氰酸酯胶粘剂最大的缺点是对湿气敏感,热及湿气影响其稳定性。同时在硫化粘接成型过程中易流失,影响金属-橡胶硫化粘接界面的均匀性。为克服这些缺点,进行了异氰酸酯基 团的封闭研究及应用试验〔4-7〕。目前异氰酸酯、树脂、卤化聚合物等胶粘剂体系仍被广泛使用。 含特种交联剂的含卤聚合物胶粘剂是目前普遍使用的一大类。主要分单涂体系和双涂体系。金属-橡胶胶粘剂的发展趋势是∶粘接后的试件性能优良;胶粘剂适用面广;施工工艺简单方便。通常选用双涂体系。双涂体系适用面较广,底涂层是含卤聚合物、热反应性酚醛树脂和功能性染料分散或溶解于 V ol.132000年3月 功 能 高 分 子 学 报Journal of Functional P olymers N o.1Mar.2000 ΞΞΞ作者简介:马兴法(19965～),男,山东沂水人,高工,研究方向:特种胶粘剂。 收稿日期:1999-09-14
硅橡胶制品主要特点和用途(2007/06/2514:55) 硅橡胶制品是以甲基乙烯基硅橡胶为基胶，加入各种填料（补强剂、耐热剂、改性剂等）经混炼、簿通、过滤、加硫、模压、挤出、粘接等生产工艺制成。硫化胶制品具有如下特性：（1）耐高低温性：在200℃下可长期使用，在-60℃下仍有弹性； （2）电绝缘性能：硅橡胶的介电性能极好，尤其是高温下的介电性能大大超过一般有机橡胶，介电强度在20-200℃范围内几乎不受温度的影响。 （3）优异的耐天候、耐臭氧和耐紫外线照射性能，长期在室外使用不发生龟裂。一般认为硅橡胶可在室外使用20年以上。 ~ （4）优良的高温压缩永久变形。 （5）良好的加工性能、易成型等优点，可通过挤出热空气硫化成型、模加成型、加延成型等方法制作出各种制品。 由于硅橡胶制品具有优异的综合性能和良好的技术经济效果，已在航空，宇航，原子能、电器、电子，仪表、汽车、机械、冶金、化工、医疗卫生、日常生活各个领域中获得了广泛的应用 1、天然橡胶（NR）以橡胶烃（聚异戊二烯）为主，含少量蛋白质、水分、树脂酸、糖类和无机盐等。弹性大，定伸强度高，抗撕裂性和电绝缘性优良，耐磨性和耐旱性良好，加工性佳，易于其它材料粘合，在综合性能方面优于多数合成橡胶。缺点是耐氧和耐臭氧性差，容易老化变质；耐油和耐溶剂性不好，第抗酸碱的腐蚀能力低；耐热性不高。使用温度范围：约－60℃~＋80℃。制作轮胎、胶鞋、胶管、胶带、电线电缆的绝缘层和护套以及其他通用制品。特别适用于制造扭振消除器、发动机减震器、机器支座、橡胶－金属悬挂元件、膜片、模压制品。 2、丁苯橡胶（SBR）丁二烯和苯乙烯的共聚体。性能接近天然橡胶，是目前产量最大的通用合成橡胶，其特点是耐磨性、耐老化和耐热性超过天然橡胶，质地也较天然橡胶均匀。缺点是：弹性较低，抗屈挠、抗撕裂性能较差；加工性能差，特别是自粘性差、生胶强度低。使用温度范围：约－50℃~＋100℃。主要用以代替天然橡胶制作轮胎、胶板、胶管、胶鞋及其他通用制品。 ！ 3、顺丁橡胶（BR）是由丁二烯聚合而成的顺式结构橡胶。优点是：弹性与耐磨性优良，耐老化性好，耐低温性优异，在动态负荷下发热量小，易于金属粘合。缺点是强度较低，抗撕裂性差，加工性能与自粘性差。使用温度范围：约－60℃~＋100℃。一般多和天然橡胶或丁苯橡胶并用，主要制作轮胎胎面、运输带和特殊耐寒制品。 4、异戊橡胶（IR）是由异戊二烯单体聚合而成的一种顺式结构橡胶。化学组成、立体结构与天然橡胶相似，性能也非常接近天然橡胶，故有合成天然橡胶之称。它具有天然橡胶的大部分优点，耐老化由于天然橡胶，弹性和强力比天然橡胶稍低，加工性能差，成本较高。使用温度范围：约－50℃~＋100℃可代替天然橡胶制作轮胎、胶鞋、胶管、胶带以及其他通用制品 5、氯丁橡胶（CR）是由氯丁二烯做单体乳液聚合而成的聚合体。这种橡胶分子中含有氯原子，所以与其他通用橡胶相比：它具有优良的抗氧、抗臭氧性，不易燃，着火后能自熄，耐油、耐溶剂、耐酸碱以及耐老化、气密性好等优点；其物理机械性能也比天然橡胶好，故可用作通用橡胶，也可用作特种橡胶。主要缺点是耐寒性较差，比重较大、相对成本高，电绝缘性不好，加工时易粘滚、易焦烧及易粘模。此外，生胶稳定性差，不易保存。使用温度范围：约－45℃~＋100℃。主要用于制造要求抗臭氧、耐老化性高的电缆护套及各种防护套、保护罩；耐油、耐化学腐蚀的胶管、胶带和化工衬里；耐燃的地下采矿用橡胶制品，以及各