硫化工藝對天然橡膠雙涂層膠粘劑粘接的影響

王亞楠，陳 森，趙付良，張鵬程，陳 建

保定市諾博橡膠制品有限公司

硫化工藝對天然橡膠雙涂層膠粘劑粘接的影響

王亞楠，陳 森，趙付良，張鵬程，陳 建

保定市諾博橡膠制品有限公司

針對天然橡膠的硫化工藝，分析了硫化溫度、裝件時間對天然橡膠雙涂層膠粘劑粘接的影響，并針對粘接不良給出了相應的解決對策。

天然橡膠；粘接失效；解決對策；雙涂層膠粘劑

天然橡膠因其具有很強的彈性和良好的絕緣性、可塑性、隔水隔氣、抗拉和耐磨等特點廣泛應用于汽車減震器行業(yè)，而現(xiàn)在汽車減震器以金屬-橡膠粘合的減震器居多，如軸套、發(fā)動機懸置、車身懸置等。由于金屬與橡膠為兩種不同性質的材料，在實際生產中容易發(fā)生橡膠與金屬剝離的現(xiàn)象，造成橡膠-金屬剝離的原因有很多，比如表面處理問題、粘合劑問題、硫化工藝問題等，本文根據(jù)實際生產經(jīng)驗，整理研究了硫化溫度、金屬骨架裝模時間對雙涂層膠粘劑橡膠-金屬粘接的影響，并給出了相應的解決對策。

1.雙涂層膠粘劑粘接機理

圖1 雙涂層膠粘劑粘接原理示意圖

所謂粘合是指兩種相同或不同材料的表面通過各種界面力而結合在一起的狀態(tài)[1]。雙涂層膠粘劑，一般來說其底涂C1對金屬的粘接性能要優(yōu)于面涂C的，同時面涂C對橡膠的粘接性能優(yōu)于底涂C1的，這樣，在實際作用時依靠面涂C來提高橡膠R和底涂C1的粘接強度，同時依靠底涂C1來提高金屬M和面涂C的粘接強度，達到橡膠R和金屬M粘接的目的（見圖1）[2]。

2.金屬-橡膠雙涂層膠粘劑熱硫化粘接處理工藝

常用的雙涂層膠粘劑熱硫化粘接處理工藝如下：金屬清洗→拋丸（噴砂）→磷化→噴涂底膠膠粘劑→噴涂面膠膠粘劑→硫化

現(xiàn)廣泛使用的膠粘劑品牌有美國的Chemlok(開姆洛克)系列、Thixon(羅門哈斯)系列,德國的Chemosil(漢高)系列、Megum(麥固姆)系列等（我公司使用的是Chemlok系列）。這類膠粘劑成分主要包括酚醛樹脂、多異氰酸酯及鹵化聚合物。粘合過程為在加溫、加壓狀態(tài)下以膠粘劑為中間體實現(xiàn)金屬與橡膠之間的有效粘接[3]。

3.粘接失效模式定義[4]

ASTM國際標準針對膠粘劑粘接的破壞類型給出了明確的描述，涵蓋了近80%的粘接破壞情形。ASTM4種基本破壞標示的定義為：

(I)RC破壞：發(fā)生在橡膠和粘接劑(主要是面膠)之間的破壞。

(2)CM破壞：發(fā)生在金屬和底膠之間的破壞。

(3)CP破壞：發(fā)生在面膠和底膠之間的破壞

(4)R破壞：橡膠破壞

4.硫化工藝對橡膠粘接的影響

4.1 硫化溫度對橡膠粘接的影響

4.1.1 原理分析

硫化溫度要保證能夠克服化學反應位壘，同時引發(fā)膠粘劑的固化反應和膠料的硫化反應[5]。通過實際生產試驗，天然橡膠在149℃-177℃硫化時與金屬粘接良好，而在硫化溫度＜149℃時或硫化溫度≥177℃時，會出現(xiàn)粘接不良的現(xiàn)象，當溫度≥184℃時更會100%出現(xiàn)粘接不良現(xiàn)象。這是因為大部分膠粘劑體系的交聯(lián)劑活化溫度在125-140℃左右，若溫度太低膠粘劑無法有效活化，不能與橡膠產品粘接反應；若溫度過高，膠粘劑會發(fā)生熱降解且天然橡膠會發(fā)生過硫化現(xiàn)象，導致膠粘劑與橡膠無法有效粘接且影響天然橡膠自身的性能。

4.1.2 解決對策

推薦硫化溫度為149-177℃，具體硫化溫度結合橡膠配方及生產效率在此區(qū)間內進行選擇。

4.2 硫化前金屬骨架裝模時間過長

4.2.1 數(shù)據(jù)分析

橡膠-金屬粘接時應盡量保證膠粘劑活化反應與橡膠硫化反應同步進行，當由于模具結構、產品結構等原因造成骨架長時間置于模具中時，金屬骨架表面膠粘劑已開始發(fā)生預交聯(lián)，橡膠開始硫化時膠粘劑已不能與橡膠發(fā)生反應，導致骨架與橡膠粘接力低。通過生產試驗，推薦金屬骨架裝模時間應＜3分鐘。

4.2.2 解決對策

a合理設計模具結構、模腔數(shù)等，若一件產品金屬骨架數(shù)量≥3件，不應將模腔數(shù)設計過多，盡量不超過24個模腔；

b優(yōu)化裝模方法、設計簡單易用的上料工裝，用以減少金屬骨架的上料時間

（1）解決對策

a設定合理的硫化溫度，保證膠粘劑與橡膠的反應同步進行

b合理設定模腔數(shù)、優(yōu)化裝模方法、增加上料工裝等，以此提高員工的裝模速度

5 小結

隨著人們對舒適性要求的提高，橡膠-金屬復合件的應用將會越來越廣泛。本文根據(jù)實際生產的經(jīng)驗，對硫化溫度與裝模時間對橡膠-金屬的粘接影響，其進行了試驗研究，為其它企業(yè)的生產提供參考依據(jù)。

[1]朱貴明.橡膠與金屬骨架粘合失效原因分析及解決方法探討[J].科技信息（學術版）,2007(13),70.

[2]孟憲印,張會蓮,胡雅婷.不同膠粘劑對天然橡膠粘接性能的影響[J].世界橡膠工業(yè),2014,41(2)：31-33.

[3]伍華東.橡膠與金屬骨架粘合失效的原因分析及解決方法[J].特種橡膠制品,2005,26(4)：39-40.

[4]陳國棟,滿敬國,錢偉國,陳至芳,郭德益.硫化溫度對橡膠和金屬粘接強度的影響[J].世界橡膠工業(yè),2009,36(9)：40-42.

[5]王勇,瞿連輝,曾飛.橡膠/金屬硫化粘接失效原因分析及對策[J].特種橡膠制品,2008,29(4)：31-32.