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氟橡胶制品和金属的硫化粘合

时间:2020-01-07343 次浏览

信息摘要:如果将金属表面作适当的处理并使用合适的粘合剂,就可实现氟橡胶与金属之间在模压和硫化时达到良好的粘合效果。通常来说,要想与金属粘合达到满意的效果,需要专门的配合才行。一般用生产型工具和ASTM剥离粘合实验并结合图解来说明这些配合技术对粘合的影响。

如果将金属表面作适当的处理并使用合适的粘合剂,就可实现氟橡胶与金属之间在模压和硫化时达到良好的粘合效果。

预混合型氟弹性体的型号(Viton E-60C,E-430,B-910)

通常来说,要想与金属粘合达到满意的效果,需要专门的配合才行。一般用生产型工具和ASTM剥离粘合实验并结合图解来说明这些配合技术对粘合的影响。

以前硫化剂母胶仅用于预混合型胶料中,现在可以使用于所有的Viton?氟橡胶硫化系统中。将硫化剂20#与硫化剂30#用于Viton? A 和A-HV中所产生的影响已被考察。

金属的准备,粘合剂的选择与准备以及二次硫化条件均是达到良好粘合效果的另外一些重要的因素。

在改善粘合度方面,尤其针对难粘合应用方面在下面提供了一些技术资料。这些问题可能会是使用到的低硬度或高硬度胶料或在零件中含有一氧化铅的胶料,在它们的硫化过程中所受到的模腔压力较低时产生的。可参考问题解决指南。

配方的影响:

氧化镁、氢氧化钙酸吸取系统

以含硫化剂的氟橡胶聚合物为基础的标准配方通常是用高活性氧化镁(一般为3份)和氢氧化钙(3~6 份),就能达到理想的储存、加工与硫化的性能。然而,采用这些酸吸取系统,基于模压件和聚合物迁择的标准粘合剂的挑迁(例如Chemlok607或Chemosil511),但结果往往是质量不均或很不理想。

采用高用量低活性氧化镁(15~17份)和低用量氢氧化钙(2份)能使所有含硫化剂聚合物的模压粘合性能获得改善。

橡胶垫与钢骨架粘结

175℃(347℉)×10min压力硫化

200℃(392℉)×24hr,以20℃/hr梯度升温?

a. 在配方实验样品中使用Sturge VE.

b. 在配方实验样品中使用Thermax MT.

c. 模压硫化试片175℃(347℉)×8min;二段硫化320℃(608℉)×24hr.

d. 试图从金属上剥离胶料的主观等级,分别评价底部、侧部和密封件唇基:

4----撕裂强度100%

3----撕裂强度>90%

2----撕裂强度≧75%

1----撕裂强度25%~50%

0----撕裂强度<25% Viton?E-60C采用标准的酸吸取系统的配方1A在轴密封件中已实现良好的结合,但发现在不适宜的模压条件下,并不常常是这样。然而,结果表明硫化系统和粘合剂具有化学相容性,可实现良好的粘合。

采用低活性氧化镁和低效的氢氧化钙将不会严重影响胶料的加工。门尼焦烧时间与标准胶料的相似。

尽管流变仪扭矩的速率增加较慢,零件适宜的启模时间与采用标准水平的高活性氧化镁和氢氧化钙要求的时间是相似的。含有低活性氧化镁的胶料表现出较高的硫化胶拉伸强度,但在高温下抗压缩形变性能通常要低5-10%。这对于多数关键性零件的粘合是不理想的。

一氧化铅酸吸取系统

含有一氧化铅酸吸取剂的胶料对粘合的影响程度比含氧化镁酸吸取剂的胶料小。粘合质量好象与硫化时所受的模腔压力有关,并且它对胶料的配合比对用氧化镁作硫化剂的胶料的影响更大。仅仅使用一些通用的粘合剂,其结果不能令人满意。大家可以使用一种专门配合的粘合剂。(见“粘合困难的应用”部份)

据最近的事实已证明,填加少量的(约4份)氧化钙或无水硫酸锰,可大大改善含一氧化铅的胶料与金属的粘合能力,而仅稍微降低了它在水中的膨胀性能。由于氧化钙过多,会引起胶料在蒸汽和酸类中的溶胀过大。因此,大家应当认真考量将一氧化铅/氧化钙填充在胶料中是否合适。

聚合物的选择

通过化学母炼胶的使用,任何一种Viton?氟弹性体聚合物皆可采用“C”硫化系统硫化。这给聚合物/硫化剂系统的併用提供了广阔的范围,它在Viton E-60C,E-430和B-910中呈现出硫化速度快和焦烧安全性优良的特点。

Viton A和A-HV与Viton?E-60C相比,在硫化剂母炼胶中表现出较好的粘合性能,但是Viton A 抗压缩形变较小。这种技术被发现在使用氧化镁/氢氧化钙酸吸取系统时产生的影响更大,而对只使用一氧化铅酸吸取系统的无任何影响。

硫化剂与促进剂的比例

在硫化剂母炼胶(Curative30)和促进剂母炼胶(Curative20)中使用的比例,可由配料员任意变更。经发现,在促进剂/硫化剂比例较高时,它能够改善Viton?氟橡胶在使用Chemlok?607或Chemosit511时的粘合性能,但会稍微降低它的抗压缩变形性。从图1A到1F显示了硫化剂母炼胶在Viton A 和A-HV中的影响。

一般推荐使用高效的促进剂(Curative20)和低效的交联剂(Curative30),不会过度降低加工的安全性、压缩变形和其它物理性能。尽管该技术已经在广泛应用,但它仍然存有不足。在压制模型零件时,使用中等到高等的填料和高活性氧化镁/氢氧化钙酸吸取系统,是最有效的。而当采用低等填料或一氧化铅酸吸取系统时却不是很有效。且当模腔压力特别低时,可能无效。它仅被使用Chemlok607/Chemosil511,且被发现Thixon XAN-273/66没使用的必要性。

填料

经观察,含有MT碳黑的胶料和含有相等体积份的矿物填料(硅灰石P-4和硫酸钡)两者之间在粘合方面没有重大区别。含有高等或低等填料的胶料(高于40份和低于15份MT碳黑或等体积的填充),在同样的生产模具中,与金属粘合可能更困难;并且使用一种平衡的酸吸取系统和对应的硫化剂,就可能不充足。在此情况下,若使用一种用于Viton?的粘合涂料,PLV-2000或Thixon XAN-273/66,能够相当程度地改善粘合性能。

加工助剂

对于Viton?氟弹性体,建议使用的加工助剂(VPA-1,VPA-2,巴西棕榈蜡,季戊四醇,硬脂酸酯PET和低分子量聚乙烯)。当典型的使用量度(不超过2份)时,通常不会影响到与金属的粘合。酯类增塑剂有时作为加工助剂或收缩改性剂使用,但应避免在难粘合性零件中使用。因为在硫化过程中,它们可能会渗出到胶料表面而使粘合更困难。

金属的准备

脱脂

金属基质必须脱脂,建议采用适当的溶剂-蒸汽脱脂。当用喷砂进行表面处理时,脱脂应在喷砂后反复进行。

表面处理

机械处理与化学处理都可达到满意的效果。机械处理通常是优先于在具有较宽范围的基质中采用,如钢、不锈钢、铅和铝。喷砂宁可采用氧化铝磨料也不要采用铁或钢的磨料,因为它可能会引起腐蚀。磨料的尺寸应为40-60目。

使用较粗糙的磨料可能会导致金属表面不完全被粘合剂湿润,并且使粘合剂的涂层厚度不均匀。太好的磨料也会在金属表面留下磨碎的氧化铝,它在随后的脱脂中很难除掉它。化学处理通常是为专用基质使用设计的,并且一般由粘合剂供应商或金属处理剂供应商推荐。

金属表面的磷化处理

试验表明,改善粘合尤其是含一氧化铅的胶料的粘合,可用如下方法:将磨料喷砂和脱脂过的冷轧钢在5%的磷酸(H3PO4)中浸泡5-10分钟,用水洗,在260℃空气烘箱中加热15-30分钟,然而涂粘合剂,在烘箱烘烤的过程中很可能形成褐色到淡兰色的紧密的粘结氧化物层。这种纯化的表面与很多粘合剂似乎很容 易粘合,而且耐锈蚀引起的粘合破坏,使用一氧化铅胶料是过早粘结破坏的一个重要原因。

粘合剂

类型

Viton?胶料与金属粘合较好的粘合剂是有机硅烷合成物。推选的材料有Chemlok?607或Chemosil511,和Thixon XAV-273/66. Chemlok?607和Chemosil511被看作是同一种材料,它们的不同点就是溶剂的使用。Chemlok?607用甲醇且Chemosil511用乙醇。它们都是洁淨型的,且是有机硅烷类的一部份。Thixon XAV-273/66是一个复杂的系统。它的储存期是在2~7天之间。在操作方面的不同之处在于如下所述两种胶粘剂要分开使用。

总地来说,Chemlok/Chemosil 系统的使用很容易,它具有良好储存期且做出一种美感。Thixon 粘合剂为由两种具有较短储存期的成分预混而成;Thixon 如果不预烘则会造成粘合剂移位,典型的是预烘是在150℃(302F)下烤10分钟,由于它的颜色会导致外观不美观。


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