橡膠與金屬的粘合
方法有:硬質(zhì)膠法、膠粘劑法、鍍黃銅法和直接粘合法。
一、硬質(zhì)膠法
此法是先在金屬表面貼上或涂上一硬質(zhì)膠層,然后再貼上要粘合的軟質(zhì)膠,后進(jìn)行熱壓硫化形成整體。硬質(zhì)膠中生膠含量不宜過高,硫黃用量一般為30~40份,可加入氧化鐵提高粘接力,用量20份左右,粘接溫度可提高一倍,超過20份,性能下降。為防止硬質(zhì)膠中的游離硫黃向軟質(zhì)膠層擴(kuò)散,可以在硬質(zhì)膠和軟質(zhì)膠之間加一無硫或低硫的半硬質(zhì)過渡層。
硬質(zhì)膠與金屬粘接前,先用硬質(zhì)膠料配成膠漿(溶劑用汽油,比例1:1.5),將膠漿涂在待粘金屬表面,帶溶劑揮發(fā)完后,將硬質(zhì)膠片貼到金屬表面,在硬質(zhì)膠與軟質(zhì)膠粘合前,在硬質(zhì)膠表面涂膠漿,再粘軟質(zhì)膠。
由于硬質(zhì)膠的熱膨脹系數(shù)比鋼、鐵大,所以在溫度變化時(shí),硬質(zhì)膠容易與金屬芯脫層。
注意事項(xiàng):
① 硬質(zhì)膠的含膠率不宜過高。
② 硫黃的用量大(30~40份)。
③ 適當(dāng)提高氧化鐵的含量(20份左右)。
④ 被粘膠料的硫化速度不能太快,且硬質(zhì)膠和軟質(zhì)膠的硫化速度相當(dāng)。
⑤ 在硬質(zhì)膠和軟質(zhì)膠之間加無硫或低硫中間膠層。
⑥ 金屬表面需噴砂處理,并用汽油清洗。
⑦ 金屬表面涂硬質(zhì)膠漿,或以膠漿形式涂到金屬表面。
⑧ 采用低溫或逐步升溫長時(shí)間硫化。
特點(diǎn):
① 粘接強(qiáng)度高,耐腐蝕性好。
② 工藝簡單,適于大型金屬構(gòu)件的粘接如各種膠輥,大型化工容器襯里。
③ 耐熱性差,工作溫度超過70℃時(shí),粘合強(qiáng)度急劇下降。
④ 耐動態(tài)疲勞性差。
配方舉例:
① 膠輥硬質(zhì)膠:
NR 100, Fe2O3 20, 鋅鋇白 20, CaCO3 32, MgCO3 11, 陶土 60, 古馬隆 2,瀝青 12, 消石灰 5.6, 硫黃 33.6.
② 實(shí)芯胎硬質(zhì)膠:
NR 100, 再生膠 33.3, ZnO 5, Fe2O344.4, 陶土46.4, 消石灰15, 硬脂酸 1.4, 促進(jìn)劑M 1.7, 促進(jìn)劑D 1.3, 硫黃 37.5.
二、膠粘劑法
金屬表面經(jīng)表面處理后,在新鮮的表面上涂刷一層膠粘劑,再貼上橡膠進(jìn)行硫化。該法簡便實(shí)用,不需要用加工設(shè)備,適用性廣,是目前橡膠與金屬之間應(yīng)用廣的方法。橡膠與金屬的粘合效果,在很大程度上取決于金屬表面處理的結(jié)果及膠粘劑的性質(zhì)和性能。對不同的金屬材料,選取合適的膠粘劑十分重要。膠粘劑法的缺點(diǎn)是溶劑有毒,污染環(huán)境,損害人體健康,貯存穩(wěn)定性差
1、異氰酸酯膠粘劑
主要用于NR、CR、NBR等橡膠與鋼、不銹鋼、鋁和鋅等多種金屬材料之間的粘接。粘合強(qiáng)度高,操作工藝簡單,耐油、耐溶劑、耐老化、耐酸、耐腐蝕,但耐熱性不如鍍黃銅法。
常用的多異氰酸酯膠粘劑:
① 列克鈉(JQ-1膠粘劑):三苯基甲烷三異氰酸酯,易溶于二氯甲烷、二氯乙烷或氯苯中作膠粘劑。一般為三苯基甲烷三異氰酸酯20%的二氯乙烷溶液,毒性較二異氰酸酯小,耐油,耐疲勞。
使用時(shí)注意:
a.涂層要薄,<10μm,大不超過30μm。
b.使用前用純二氯乙烷按1:1或1:3的比例對膠粘劑進(jìn)行稀釋。
c.操作環(huán)境濕度<60%~70%。
d.一般涂刷1~2遍,涂刷后需干燥,再涂一層保護(hù)性膠粘劑或貼一薄層(0.5mm)硬度為60度左右的膠片作過渡層,不宜用直接蒸汽硫化。
e.列克鈉易聚結(jié),宜采用注壓工藝和快速硫化方法;若采用模壓生產(chǎn)時(shí),壓力必須在0.7~1MPa.
f.應(yīng)盡量縮短涂膠粘劑后到硫化之前的停放時(shí)間。
g.用列克鈉粘接NR或SBR與金屬時(shí),用CR-酚醛樹脂作中間層,可提高粘接強(qiáng)度。
h.異氰酸酯液中摻用少量氯化NR橡膠,可提高粘接強(qiáng)度。
例:大型橡膠護(hù)舷的粘合
鋼板先經(jīng)噴砂,脫脂處理后,涂刷列克鈉膠粘劑,干燥后涂刷保護(hù)膠液,加貼一層高硬度(邵A82~85度)膠料,再貼上NR。
② 2,4-甲苯二異氰酸酯(vulcabond TX),溶于乙醚或丙酮溶劑中使用。
③ 對二苯基甲烷二異氰酸酯(Hylene M-50)極性大,化學(xué)性質(zhì)活潑,易溶于橡膠,能直接在橡膠與金屬間形成化學(xué)鍵,在低溫下也能硫化,粘接強(qiáng)度高。
2、氯化天然橡膠膠粘劑
多用于橡膠與鋼、鋁、鐵、鋅和鎂等金屬的粘接,對CR、NBR等極性橡膠粘接力高,對NR、SBR粘接強(qiáng)度較低。
組成:氯化天然橡膠+溶劑(甲苯、氯乙烷),必要時(shí)可加入少量的脂肪烴、酮、醚或乙醇作混合溶劑,加入樹脂,增塑劑和改性劑,如酚醛樹脂、醇酸樹脂、氯化聚烯烴、芳香族亞硝基化合物、DBP等,能改進(jìn)NR、SBR與金屬的粘合性能。
該法的缺點(diǎn)是初粘性欠佳,不易粘接成型。改進(jìn)方法:應(yīng)用CR-列克鈉混合膠粘劑作過渡層。其中CR膠粘劑配方:
通用型CR 100, MgO 4, ZnO 5, 防老劑 2, 二氯乙烷444
20%CR膠粘劑:20%JQ-1膠粘劑=10:1
應(yīng)用混合過渡液時(shí),鋼件需要打磨,用溶劑清洗,涂氯化橡膠JQ-1膠液,干燥40min以上,再涂混合過渡液,干燥20~30min,再貼膠,硫化。