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氟橡胶配方硬度、硫化体系及焦烧特性对其与金属粘接性能的影响


     氟橡胶配方硬度、硫化体系及焦烧特性对其与金属粘接性能的影响
                                  孟宪印, 张会莲, 胡娅婷
                 (青岛海力威新材料科技股份有限公司, 山东 青岛 266113)
    摘 要:以氟橡胶与丁字铁粘接为例,研究了氟橡胶与金属铁粘接的课题,发现粘接效果与橡胶配方的硬度、焦烧特性以及硫化体系都有着密切的关系。研究表明,氟橡胶的邵尔A硬度为65时,其与基材的粘接强度优于其他硬度时;在硫化体系方面,双酚AF/BPP硫化体系优于3#硫化剂体系和过氧化物硫化体系;随着t10、t90时间差的延长,粘接性能提高。
    关键词:氟橡胶; 硬度; 焦烧特性; 粘接性能; 胶粘剂 CIL33C
    中图分类号:TQ333.93 文献标志码:B 文章编号:1671-8232(2014)08-0001-03
    0· 前 言
    橡胶与金属是两种不同的材料,它们的化学结构和力学性能有着很大的差别[1]。橡胶配方的硬度、焦烧特性以及硫化体系都对橡胶与金属的粘接有着很大的影响。本研究以氟橡胶与丁字铁粘接为例,研究了氟橡胶配方的硬度、硫化特性、硫化体系这三方面对氟橡胶粘接性能的影响,旨在对氟橡胶配方设计和胶粘剂选用,起到一定的指导作用。
    1· 实 验
    1.1 主要原材料
    氟橡胶2603,四川晨光;西邦CIL33C双组分氟橡胶胶粘剂,英国西邦化工(上海)有限公司;活性氧化镁,山东海龙镁业科技有限公司;炭黑,青岛赢创德固赛;超细氢氧化钙,山东淄博万良工贸。
    标准试验样块按照相关的试验标准制作。
    1.2 基本配方
    氟橡胶基础配方(单位:份):氟橡胶2603100,炭黑N330 25,棕榈蜡 1,活性氧化镁 6,超细氢氧化钙 3。采用的硫化体系为双酚类(双酚AF/BPP)、二元胺类(3#硫化剂)和过氧化物类(DCP)。
    1.3 实验仪器和设备
    开炼机,X(S)K-160,无锡第一橡胶机械厂;平板硫化机,HTX-100型,青岛华天鑫工贸有限公司;电脑无转子密闭型硫化仪,WDR-2000,上海德杰仪器设备有限公司;微机控制电液伺服万能试验机,DCS-300,美特斯工业系统有限公司;邵尔A硬度计,LX-A,江都新真威试验机械有限责任公司。
    1.4 试样的制备
    通过对基本配方中添加炭黑量的不同,将橡胶配方硬度调节为邵尔A硬度60、65、70、75、80和85。调节方法:基础配方的基准邵尔A硬度为60,然后每加入2份炭黑,橡胶配方的邵尔A硬度约提高1。通过对基本配方使用双酚硫化体系、二元胺硫化体系和过氧化物硫化体系进行硫化试验。通过调整双酚AF/BPP的量,调节橡胶的硫化特性。
    配方的炼制:氟橡胶塑炼2~3 min,包辊,调整余胶量,然后依次加入活性氧化镁、超细氢氧化钙、炭黑、硫化剂、促进剂,全部吃料后薄通,打包4遍,下片。
    被粘基材丁字铁的处理:配制CIL33C胶粘剂,搅拌均匀;丁字铁抛丸,磷化处理,浸涂CIL33C胶粘剂,并在180 ℃×10 min下进行预固化。
    一段硫化工艺:180 ℃×8 min模压硫化;二段硫化工艺:200 ℃×12 h。
    1.5 测试标准
    采用GB/T 11211—2009《硫化橡胶或热塑性橡胶与金属粘合强度的测定—二板法》标准进行试验,拉伸速率为50 mm/min。
    2·结果与讨论
    2.1 橡胶配方硬度对粘接性能的影响
    为确认橡胶配方硬度与粘接性能的关系,本实验采用6种不同硬度的配方进行粘接试验,实验结果见表1所示。从表1可以看出,在橡胶配方的邵尔A硬度为65时,橡胶的粘接性能最好,达9.46 MPa。随着橡胶硬度的提高,粘接性能呈下降趋势。在橡胶附胶率方面,随着橡胶硬度的升高,附胶率呈下降趋势。
         
    2.2 不同硫化体系对粘接性能的影响
    为了进一步确认不同的硫化体系对粘接性能的影响,本实验选用了三种硫化体系对基本配方进行硫化,结果如表2所示。从数据上可以看出,3#硫化剂试样的拉断强度最小,其试样的破坏形式为橡胶和胶粘剂破坏,胶粘剂附着在丁字铁一侧,也就是说CIL33C胶粘剂与3#硫化剂硫化体系不能有效粘接;双酚AF/BPP硫化体系的粘接性能最好,拉断强度为8.96 MPa,附胶率为100%,橡胶的破坏形式为RR破坏;DCP硫化胶料的粘接性能比双酚AF/BPP硫化体系稍差,拉断强度为7.82 MPa,附胶率为80%,橡胶的破坏形式为RC形式,即为橡胶与胶粘剂之间的破坏。
        
    2.3 硫化特性对粘接性能的影响
    调整配方中双酚AF与BPP的含量,使t10、t90分别处于不同的阶段。对三个配方的粘接性能进行试验,得到表3所列的数据。从拉断强度数据上可以得出:随着配方的t10和t90时间差异的延长,拉断强度也呈增加趋势,相应的粘接性能提高;从附胶率数据可以看出,随着配方的t10和t90时间差异的延长,附胶率也会提高。
        
    3 ·结 论
    通过对配方的硬度、硫化体系以及焦烧特性对氟橡胶与丁字铁粘接性能的试验,可以得出以下结论:
    (1)氟橡胶配方邵尔A硬度在65时,与丁字铁的粘接强度优于其他硬度时;
    (2)双酚AF/BPP硫化体系优于3#硫化剂体系和过氧化物DCP硫化体系;
    (3) 随着t10、t90时间差距的延长,粘接性能提高。


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