硫化工艺对天然橡胶双涂层胶粘剂粘接的影响

王亚楠，陈 森，赵付良，张鹏程，陈 建

保定市诺博橡胶制品有限公司

硫化工艺对天然橡胶双涂层胶粘剂粘接的影响

王亚楠，陈 森，赵付良，张鹏程，陈 建

保定市诺博橡胶制品有限公司

针对天然橡胶的硫化工艺，分析了硫化温度、装件时间对天然橡胶双涂层胶粘剂粘接的影响，并针对粘接不良给出了相应的解决对策。

天然橡胶；粘接失效；解决对策；双涂层胶粘剂

天然橡胶因其具有很强的弹性和良好的绝缘性、可塑性、隔水隔气、抗拉和耐磨等特点广泛应用于汽车减震器行业，而现在汽车减震器以金属-橡胶粘合的减震器居多，如轴套、发动机悬置、车身悬置等。由于金属与橡胶为两种不同性质的材料，在实际生产中容易发生橡胶与金属剥离的现象，造成橡胶-金属剥离的原因有很多，比如表面处理问题、粘合剂问题、硫化工艺问题等，本文根据实际生产经验，整理研究了硫化温度、金属骨架装模时间对双涂层胶粘剂橡胶-金属粘接的影响，并给出了相应的解决对策。

1.双涂层胶粘剂粘接机理

图1 双涂层胶粘剂粘接原理示意图

所谓粘合是指两种相同或不同材料的表面通过各种界面力而结合在一起的状态[1]。双涂层胶粘剂，一般来说其底涂C1对金属的粘接性能要优于面涂C的，同时面涂C对橡胶的粘接性能优于底涂C1的，这样，在实际作用时依靠面涂C来提高橡胶R和底涂C1的粘接强度，同时依靠底涂C1来提高金属M和面涂C的粘接强度，达到橡胶R和金属M粘接的目的（见图1）[2]。

2.金属-橡胶双涂层胶粘剂热硫化粘接处理工艺

常用的双涂层胶粘剂热硫化粘接处理工艺如下：金属清洗→抛丸（喷砂）→磷化→喷涂底胶胶粘剂→喷涂面胶胶粘剂→硫化

现广泛使用的胶粘剂品牌有美国的Chemlok(开姆洛克)系列、Thixon(罗门哈斯)系列,德国的Chemosil(汉高)系列、Megum(麦固姆)系列等（我公司使用的是Chemlok系列）。这类胶粘剂成分主要包括酚醛树脂、多异氰酸酯及卤化聚合物。粘合过程为在加温、加压状态下以胶粘剂为中间体实现金属与橡胶之间的有效粘接[3]。

3.粘接失效模式定义[4]

ASTM国际标准针对胶粘剂粘接的破坏类型给出了明确的描述，涵盖了近80%的粘接破坏情形。ASTM4种基本破坏标示的定义为：

(I)RC破坏：发生在橡胶和粘接剂(主要是面胶)之间的破坏。

(2)CM破坏：发生在金属和底胶之间的破坏。

(3)CP破坏：发生在面胶和底胶之间的破坏

(4)R破坏：橡胶破坏

4.硫化工艺对橡胶粘接的影响

4.1 硫化温度对橡胶粘接的影响

4.1.1 原理分析

硫化温度要保证能够克服化学反应位垒，同时引发胶粘剂的固化反应和胶料的硫化反应[5]。通过实际生产试验，天然橡胶在149℃-177℃硫化时与金属粘接良好，而在硫化温度＜149℃时或硫化温度≥177℃时，会出现粘接不良的现象，当温度≥184℃时更会100%出现粘接不良现象。这是因为大部分胶粘剂体系的交联剂活化温度在125-140℃左右，若温度太低胶粘剂无法有效活化，不能与橡胶产品粘接反应；若温度过高，胶粘剂会发生热降解且天然橡胶会发生过硫化现象，导致胶粘剂与橡胶无法有效粘接且影响天然橡胶自身的性能。

4.1.2 解决对策

推荐硫化温度为149-177℃，具体硫化温度结合橡胶配方及生产效率在此区间内进行选择。

4.2 硫化前金属骨架装模时间过长

4.2.1 数据分析

橡胶-金属粘接时应尽量保证胶粘剂活化反应与橡胶硫化反应同步进行，当由于模具结构、产品结构等原因造成骨架长时间置于模具中时，金属骨架表面胶粘剂已开始发生预交联，橡胶开始硫化时胶粘剂已不能与橡胶发生反应，导致骨架与橡胶粘接力低。通过生产试验，推荐金属骨架装模时间应＜3分钟。

4.2.2 解决对策

a合理设计模具结构、模腔数等，若一件产品金属骨架数量≥3件，不应将模腔数设计过多，尽量不超过24个模腔；

b优化装模方法、设计简单易用的上料工装，用以减少金属骨架的上料时间

（1）解决对策

a设定合理的硫化温度，保证胶粘剂与橡胶的反应同步进行

b合理设定模腔数、优化装模方法、增加上料工装等，以此提高员工的装模速度

5 小结

随着人们对舒适性要求的提高，橡胶-金属复合件的应用将会越来越广泛。本文根据实际生产的经验，对硫化温度与装模时间对橡胶-金属的粘接影响，其进行了试验研究，为其它企业的生产提供参考依据。

[1]朱贵明.橡胶与金属骨架粘合失效原因分析及解决方法探讨[J].科技信息（学术版）,2007(13),70.

[2]孟宪印,张会莲,胡雅婷.不同胶粘剂对天然橡胶粘接性能的影响[J].世界橡胶工业,2014,41(2)：31-33.

[3]伍华东.橡胶与金属骨架粘合失效的原因分析及解决方法[J].特种橡胶制品,2005,26(4)：39-40.

[4]陈国栋,满敬国,钱伟国,陈至芳,郭德益.硫化温度对橡胶和金属粘接强度的影响[J].世界橡胶工业,2009,36(9)：40-42.

[5]王勇,瞿连辉,曾飞.橡胶/金属硫化粘接失效原因分析及对策[J].特种橡胶制品,2008,29(4)：31-32.