橡胶与金属的粘接机理5

橡胶与金属的粘接机理 5

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   通常,粗糙程度对胶粘剂的粘性有很大的影响。图8:

   

由上图可知用锉刀打磨的橡胶比用砂纸打磨的在剪切强度上高。这是由于用锉刀打磨的橡胶的表面积要大于砂纸打磨的,因而橡胶与铁片的粘接面积要大,也就是说粘合性要好,所以剪切强度就大。

表6

上图显示了不同种型号橡胶的剪切强度,可见到18型号的强度{zd0}而26的次之,40型号的最差。

   我们通过改变过渡胶配方中的偶联剂的用量来观察其对粘合强度的影响。见图8: 由图8可以看出,随着硅烷偶联剂用量的增大,试样的剪切强度增大。这是因为,偶联剂的作用原理在于偶联剂本身通常带有两种基团。一种基团可以和被粘材料结合,而另一种基团则可以与橡胶高分子材料或粘合剂结合,从而在粘合界面形成强力较高的化学键,加入的偶联剂越多,这种化学键合也越明显,大大改善了粘合强度。并且,由于偶联剂的粘度很低,加入粘合剂中会降低粘合剂整体的粘度,从而使胶粘剂与被粘物表面的浸润性加强,使粘合强度提高。但是随着偶联剂用量的继续增大,粘合剂的本体强度也会下降,因而导致粘合强度下降。

由图10可以看出,酸处理过的橡胶比未酸处理过的橡胶粘接效果好。这是由于酸处理后,橡胶表面引入了很多的极性基团,使橡胶与胶粘剂间的色散力等分子间力增强,因此粘合强度要好。但随着酸处理时间的增长,剪切强度逐渐下降。在制作试样的过程中可以发现,酸处理后,橡胶表面被硝酸腐蚀变硬,并形成微裂纹,酸处理时间越长这种现象越明显。这说明酸处理会破坏橡胶的本体结构,使橡胶的本体强度下降,从而导致了剪切强度的下降。

涂粘合剂的过程中,底胶不要太厚。涂的要均匀,不要有漏胶,否则剪切过程中回产生应力集中,使橡胶与金属的剪切强度下降。涂过渡层胶时,要注意不要在橡胶片的周围涂满粘合剂,这样虽然能够保证橡胶片与金属的边缘不缺胶,但是会使剪切强度大大下降。   图11  试样周围涂满了环氧树脂胶粘剂的试样的剪切强度从图11中可以看出,开始斜率较大的部分显示的是环氧树脂胶粘剂的剪切强度,由于环氧树脂胶粘剂刚性比较大,很脆,受到很小的变形就发生开裂。而后才显示出橡胶和过渡层胶的剪切强度,由于环氧树脂胶粘剂开裂产生的裂缝导致应力集中,使橡胶与过渡层胶迅速开裂,剪切强度迅速下降。并且,这样还会弄不清楚在剪切的最初阶段,表现出的是胶粘剂本体的剪切强度还是橡胶与金属之间的剪切强度。另外,涂粘合剂的过程中,还要注意橡胶片边缘应与钢片边缘平行,两钢片同侧的长边应在一条直线上,否则在剪切过程中受力不在一条直线上,使剪切强度下降。     图12  受力不在一条直线上的剪切图像由图像12可知,有两个试样数值偏低,实验中观察到拉伸过程中钢片间的硫化胶片仅有一角受力,使受立不在一条直线上,产生应力集中,所以剪切应力值偏低。分析其原因是由于在粘贴过程中硫化胶片发生偏斜,硫化胶片与钢片没有对齐,造成拉伸过程中发生扭曲,使应力集中于一角;此外,粘贴工艺过程中漏胶、漏涂、气泡等原因也会引起应力集中现象,造成剪切强度下降。 1). 橡胶中增塑剂使用DOP比使用古马隆树脂粘接强度大; 2). 极性橡胶比非极性橡胶的粘合性好,非极性和极性共混橡胶的粘合性不好; 3). 随着碳黑添加量的增大,橡胶与金属粘合的粘接强度会逐渐增大; 4). 加入碳黑的橡胶比加入白炭黑的橡胶的粘合性要好; 5). 丁腈橡胶的粘合强度是随橡胶的硬度先增大后减小,当橡胶硬度为77A左右时,粘接强度{zd0}; 6). 橡胶表面处理时中度打磨比轻度打磨效果好,但是打磨不宜过度; 7). 18、 26、 40三种型号的橡胶中,40橡胶的剪切强度最差,26的次之,18的{zh0}; 8). 粘合的强度随硅烷偶联剂用量的增加先增大后减小,用量以15份为宜,且加入硅烷偶联剂后试样的耐水性、耐热性都将增强; 9).酸处理前比处理后粘合强度好,但不宜过久,处理过久橡胶的机械性能下降; 10).底胶涂的过厚及在橡胶片剪切试样周围涂胶粘剂过多,都会使剪切强度下降.

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