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非极性硫化橡胶与45~#钢的粘接

作 者: 韩建崴
导 师: 翟玉春;刘大晨
学 校: 东北大学
专 业: 化学工艺
关键词: 橡胶与金属 粘接 硫化橡胶 表面处理 紫外线 臭氧 环氧树脂 胶粘剂
分类号: TG496
类 型: 硕士论文
年 份: 2008年
下 载: 80次
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内容摘要


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。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-11
第一章 绪论  11-22
  1.1 金属—橡胶粘接简介  11-13
    1.1.1 金属—橡胶粘接的应用  11
    1.1.2 金属—橡胶粘接体系发展现状  11-13
  1.2 粘接机理  13-15
    1.2.1 界面的机械作用理论  13
    1.2.2 界面化学理论  13-14
    1.2.3 吸附理论  14
    1.2.4 扩散理论  14
    1.2.5 静电理论  14-15
    1.2.6 弱界面层理论  15
  1.3 良好粘接制件的影响因素  15-16
  1.4 被粘材料的表面处理  16-20
    1.4.1 金属材料的表面处理  16
    1.4.2 硫化橡胶的表面处理  16-20
  1.5 研究方法和内容  20-22
    1.5.1 现有方法的不足及新方法的提出  20-21
    1.5.2 实验研究内容  21-22
第二章 实验方法及试样制备  22-29
  2.1 实验仪器设备  22
  2.2 实验药品  22-23
  2.3 其它实验材料  23
  2.4 实验  23-29
    2.4.1 胶粘剂的制备  23
    2.4.2 硫化橡胶的配方和制备  23-24
    2.4.3 45~#钢和硫化橡胶的表面处理  24-25
    2.4.4 环氧树脂胶粘剂的制备与改性的工艺流程  25-26
    2.4.5 硫化橡胶表面处理及粘接工艺流程  26-27
    2.4.6 性能测试  27
    2.4.7 硫化橡胶表面处理结果的表征  27-29
第三章 环氧树脂胶粘剂的制备与改性  29-37
  3.1 配方选择  29-31
    3.1.1 基料  29
    3.1.2 固化剂  29-30
    3.1.3 增韧剂  30
    3.1.4 填料  30
    3.1.5 偶联剂  30-31
    3.1.6 环氧树脂胶粘剂基础配方  31
  3.2 实验结果与讨论  31-36
    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  31-32
    3.2.2 E-51和E-44混合  32-33
    3.2.3 硅烷偶联剂改性胶粘剂  33-36
  3.3 小结  36-37
第四章 硫化丁苯橡胶与45~#钢板的粘接  37-53
  4.1 实验结果与讨论  37-52
    4.1.1 硫化丁苯橡胶表面打磨程度对剪切强度的影响  37-38
    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  38-39
    4.1.3 表面处理剂处理45~#钢和硫化丁苯橡胶表面  39-41
    4.1.4 硫化丁苯橡胶表面的紫外线处理  41-46
    4.1.5 硫化丁苯橡胶表面的臭氧处理  46-48
    4.1.6 硫化丁苯橡胶表面的紫外线+臭氧(UVO)处理  48-52
  4.2 小结  52-53
第五章 硫化天然橡胶与45~#钢的粘接  53-60
  5.1 实验结果与讨论  53-59
    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  53-54
    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  54-55
    5.1.3 硫化天然橡胶表面的紫外线处理  55-56
    5.1.4 硫化天然橡胶表面的臭氧处理  56-57
    5.1.5 硫化天然橡胶表面的紫外线+臭氧(UVO)处理  57-59
  5.2 小结  59-60
第六章 硫化顺丁橡胶与45~#钢的粘接  60-67
  6.1 实验结果与讨论  60-66
    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  60-61
    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  61
    6.1.3 硫化顺丁橡胶表面的紫外线处理  61-63
    6.1.4 硫化顺丁橡胶表面的臭氧处理  63-64
    6.1.5 硫化顺丁橡胶表面的紫外线+臭氧(UVO)处理  64-66
  6.2 小结  66-67
第七章 结论  67-68
参考文献  68-71
致谢  71

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 焊接、金属切割及金属粘接 > 粘接、胶接 > 金属与非金属粘接
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