天然橡胶与金属热硫化粘接机理及工艺参数优化研究

天然橡胶与金属热硫化粘接机理及工艺参数优化研究

论文摘要

随着现代工业的发展,有不少场合要求橡胶与金属、塑料等刚性材料相互复合,以期能同时利用橡胶的弹性以及后者的刚性。目前,此类制品采用的基本成型方式是在硫化过程中实现橡胶与金属材料的粘接。国内较常用的天然橡胶-金属胶粘剂为美国洛德公司Chemlock系列的CH205/CH220胶粘剂,该胶粘剂为国外知识产权产品,对该产品的组分以及粘接机理国内还没有较为深入地研究。为了提高产品的自主创新能力,进一步改善产品的粘接可靠性,本课题借助凝胶色谱分析、红外光谱分析、核磁共振以及X射线衍射等现代分析方法对天然橡胶与金属材料常用胶粘剂组成及粘接界面进行了深入剖析,通过建立橡胶-金属粘接模型有效地揭示了天然橡胶与金属材料的粘接机理,结果显示:作为底胶,CH205的基体材料由可熔性酚醛树脂与氯化天然橡胶组成,填料主要为TiO2、ZnO和未知的少量灰色组分,溶剂为4-甲基-2-戊酮和混合二甲苯;面胶CH220的基体材料为含氯的高聚物,该高聚物由含氯单体聚合而成,填料为炭黑与少量PbO,溶剂为四氯乙烯和混合二甲苯。在橡胶-金属粘接模型中,CH205与CH220扩散性能良好,两者之间可形成较好的过渡层,CH205胶粘剂在硫化粘接过程中与Fe或其氧化物形成少量化学键的连接,在成型压力的作用下,CH220与天然橡胶分子之间相互接近,当分子间距离减小到一定程度时,产生分子间的吸附作用,成为提供粘接强度的主要来源。在上述研究的基础上,本课题对天然橡胶-金属复合材料构件的热硫化粘接工艺参数进行了优化。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 绪论
  • 1.1 引言
  • 1.2 橡胶分类
  • 1.3 橡胶粘接技术
  • 1.4 粘接机理
  • 1.4.1 粘接的基本概念和理论
  • 1.4.2 基本粘接机理
  • 1.4.3 橡胶粘接机理
  • 1.4.4 影响橡胶-金属硫化粘接的因素
  • 1.5 课题研究目的与意义
  • 1.6 课题研究内容
  • 第二章 实验部分
  • 2.1 胶粘剂成分及界面分析
  • 2.1.1 分析方法概述
  • 2.1.2 测试标准
  • 2.1.3 主要仪器和设备
  • 2.2 粘接工艺参数优化
  • 2.2.1 工艺路线
  • 2.2.2 实验设计
  • 2.2.3 制样方法及测试标准
  • 2.2.4 主要仪器和设备
  • 第三章 结果与讨论
  • 3.1 胶粘剂成分剖析
  • 3.1.1 CH205 成分分析
  • 3.1.2 CH220 的组分分析
  • 3.2 天然橡胶-金属粘接机理分析
  • 3.2.1 金属/CH205 界面分析
  • 3.2.2 CH220 与天然橡胶粘接界面分析
  • 3.2.3 CH205 与CH220 粘接面分析
  • 3.2.4 天然金属-橡胶粘接模型粘接机理综合分析
  • 3.3 硫化粘接工艺参数的优化
  • 3.3.1 压力对硫化粘接性能的影响
  • 3.3.2 温度对硫化粘接性能的影响
  • 第四章 结论
  • 4.1 胶粘剂成分分析结论
  • 4.2 金属-天然橡胶模型粘接机理综合分析结论
  • 4.3 粘接工艺参数优化结论
  • 致谢
  • 参考文献
  • 研究成果
  • 相关论文文献

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