非极性硫化橡胶与45~#钢的粘接

非极性硫化橡胶与45~#钢的粘接

论文摘要

橡胶与金属的粘接在许多领域有着广泛的应用,如汽车制造、军工、道路桥梁以及机械制造等。以橡胶与金属材料复合的制件可以获得更好的强度和耐久性,同时可获得减振、耐磨等功能。橡胶与金属粘接大都采用硫化粘接法,但它难以满足硫化条件下基材不稳定(变形、分解)制件和超大制件的制造,另外在某些场合下要求用硫化橡胶与金属进行粘接,在这些情况下需使用非硫化粘接法。由于硫化橡胶表面能低、化学惰性、表面污染以及存在弱边界层等原因,需进行表面处理后才能达到较高粘接强度。硫化橡胶在进行表面处理时,化学处理方法中最常用的是酸处理法,但它通常处理步骤较多、处理程度难控制而使橡胶本体性能遭到破坏,并且产生大量废液污染环境;物理方法中目前常用等离子体进行处理,但使用时需用真空操作而使处理成本昂贵,限制了它的使用。本论文通过两种途径来完成硫化橡胶与金属的粘接:一是粘接性能优异的胶粘剂的研制;二是改变硫化橡胶表面的粗糙程度并对其进行表面改性,使表面产生大量极性基团。通过以前的实验结果可知:极性硫化橡胶与金属可以达到很高的粘接强度,而非极性硫化橡胶与金属的粘接强度较低。故本实验研究丁苯、天然和顺丁三种非极性橡胶与45#钢的粘接,其中硫化丁苯橡胶是本实验的重点研究对象。本论文通过对自制环氧树脂胶粘剂进行改性,对硫化橡胶表面采用打磨、涂表面处理剂、涂敷胶粘剂、紫外线(包括紫外线杀菌灯和高压汞灯)、臭氧、紫外线+臭氧等多种表面处理,考查了影响硫化橡胶与45#钢粘接强度的各种因素,并对处理后的硫化橡胶进行了扫描电镜、电子能谱、XPS和ATR表征。经本实验发现:硫化橡胶中度打磨可有效提高硫化橡胶与45#钢制件的剪切强度;使用硅烷偶联剂KH-560改性胶粘剂、作表面处理剂可有效改善制件的粘接强度,并可提高制件的耐水性,其效果比KH-550好;在硫化橡胶和45#钢表面涂敷胶粘剂可提高制件的剪切强度;紫外线(包括紫外线杀菌灯和高压汞灯)、臭氧、UVO等硫化橡胶表面处理均能在硫化橡胶表面引入含氧基团,但高压汞灯处理效果最好,其能在硫化橡胶表面引入大量含氧极性基团,能较大程度地提高剪切强度,是一种廉价、高效、绿色的硫化橡胶表面改性方法。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  • 1.1 金属—橡胶粘接简介
  • 1.1.1 金属—橡胶粘接的应用
  • 1.1.2 金属—橡胶粘接体系发展现状
  • 1.2 粘接机理
  • 1.2.1 界面的机械作用理论
  • 1.2.2 界面化学理论
  • 1.2.3 吸附理论
  • 1.2.4 扩散理论
  • 1.2.5 静电理论
  • 1.2.6 弱界面层理论
  • 1.3 良好粘接制件的影响因素
  • 1.4 被粘材料的表面处理
  • 1.4.1 金属材料的表面处理
  • 1.4.2 硫化橡胶的表面处理
  • 1.5 研究方法和内容
  • 1.5.1 现有方法的不足及新方法的提出
  • 1.5.2 实验研究内容
  • 第二章 实验方法及试样制备
  • 2.1 实验仪器设备
  • 2.2 实验药品
  • 2.3 其它实验材料
  • 2.4 实验
  • 2.4.1 胶粘剂的制备
  • 2.4.2 硫化橡胶的配方和制备
  • #钢和硫化橡胶的表面处理'>2.4.3 45#钢和硫化橡胶的表面处理
  • 2.4.4 环氧树脂胶粘剂的制备与改性的工艺流程
  • 2.4.5 硫化橡胶表面处理及粘接工艺流程
  • 2.4.6 性能测试
  • 2.4.7 硫化橡胶表面处理结果的表征
  • 第三章 环氧树脂胶粘剂的制备与改性
  • 3.1 配方选择
  • 3.1.1 基料
  • 3.1.2 固化剂
  • 3.1.3 增韧剂
  • 3.1.4 填料
  • 3.1.5 偶联剂
  • 3.1.6 环氧树脂胶粘剂基础配方
  • 3.2 实验结果与讨论
  • 3.2.1 液体聚硫橡胶与环氧树脂的预反应对剪切强度的影响
  • 3.2.2 E-51和E-44混合
  • 3.2.3 硅烷偶联剂改性胶粘剂
  • 3.3 小结
  • #钢板的粘接'>第四章 硫化丁苯橡胶与45#钢板的粘接
  • 4.1 实验结果与讨论
  • 4.1.1 硫化丁苯橡胶表面打磨程度对剪切强度的影响
  • #钢、硫化丁苯橡胶表面涂敷胶粘剂对剪切强度的影响'>4.1.2 45#钢、硫化丁苯橡胶表面涂敷胶粘剂对剪切强度的影响
  • #钢和硫化丁苯橡胶表面'>4.1.3 表面处理剂处理45#钢和硫化丁苯橡胶表面
  • 4.1.4 硫化丁苯橡胶表面的紫外线处理
  • 4.1.5 硫化丁苯橡胶表面的臭氧处理
  • 4.1.6 硫化丁苯橡胶表面的紫外线+臭氧(UVO)处理
  • 4.2 小结
  • #钢的粘接'>第五章 硫化天然橡胶与45#钢的粘接
  • 5.1 实验结果与讨论
  • #钢片和硫化天然橡胶表面对剪切强度的影响'>5.1.1 表面处理剂处理45#钢片和硫化天然橡胶表面对剪切强度的影响
  • #钢、硫化天然橡胶表面涂敷胶粘剂对剪切强度的影响'>5.1.2 45#钢、硫化天然橡胶表面涂敷胶粘剂对剪切强度的影响
  • 5.1.3 硫化天然橡胶表面的紫外线处理
  • 5.1.4 硫化天然橡胶表面的臭氧处理
  • 5.1.5 硫化天然橡胶表面的紫外线+臭氧(UVO)处理
  • 5.2 小结
  • #钢的粘接'>第六章 硫化顺丁橡胶与45#钢的粘接
  • 6.1 实验结果与讨论
  • #钢和硫化顺丁橡胶表面对剪切强度的影响'>6.1.1 表面处理剂处理45#钢和硫化顺丁橡胶表面对剪切强度的影响
  • #钢、硫化顺丁橡胶表面涂敷胶粘剂对剪切强度的影响'>6.1.2 45#钢、硫化顺丁橡胶表面涂敷胶粘剂对剪切强度的影响
  • 6.1.3 硫化顺丁橡胶表面的紫外线处理
  • 6.1.4 硫化顺丁橡胶表面的臭氧处理
  • 6.1.5 硫化顺丁橡胶表面的紫外线+臭氧(UVO)处理
  • 6.2 小结
  • 第七章 结论
  • 参考文献
  • 致谢
  • 相关论文文献

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