洛阳氟橡胶包金属粘接剂厂家
通过润湿使胶粘剂与被粘物紧密接触,主要是*分子间作用力产生永久的粘接。在粘附力和内聚力中所包含的化学键有四种类型:
(1) 离子键、(2) 共价键、(3) 金属键、(4) 范德华力
3、扩散理论
扩散理论认为,粘接是通过胶粘剂与被粘物界面上分子扩散产生的。当胶粘剂和被粘物都是具有能够运动的长链大分子聚合物时,扩散理论基本是适用的。热塑性塑料的溶剂粘接和热焊接可以认为是分子扩散的结果。
4、静电理论
由于在胶粘剂与被粘物界面上形成双电层而产生了静电引力,即相互分离的阻力。当胶粘剂从被粘物上剥离时有明显的电荷存在,则是对该理论有力的实。
5、弱边界层理论
弱边界层理论认为,当粘接破坏被认为是界面破坏时,实际上往往是内聚破坏或弱边界层破坏。弱边界层来自胶粘剂、被粘物、环境,或三者之间任意组合。如果杂质集中在粘接界面附近,并与被粘物结合不牢,在胶粘剂和被粘物内部都可出现弱边界层。当发生破坏时,尽管多数发生在胶粘剂和被粘物界面,但实际上是弱边界层的破坏。
聚乙烯与金属氧化物的粘接便是弱边界层效应的实例,聚乙烯含有强度低的含氧杂质或低分子物,使其界面存在弱边界层所承受的破坏应力很少。如果采用表面处理方法除去低分子物或含氧杂质,则粘接强度获得很大的提高,事实业已明,界面上确存在弱边界层,致使粘接强度降低。
6、粘接的一般过程
在进行粘接之前,首先要对被粘表面进行适当的处理,然后将准备好的胶粘剂均匀地涂覆在被粘物表面上,接着便是胶粘剂润湿、流变、扩散、渗透、叠合之后,使之紧密接触。当胶粘剂的大分子与被粘物表面的距离小于0.5nm时,则会互相吸引,产生范德华力或形成氢键、配位键、共价键、离子键、金属键等,加上渗入孔隙中的胶粘剂,固化后生成无数的小"胶钩子",从而完成了粘接过程,于是获得了牢固的粘接。
一般来说,粘接过程就是表面处理、涂胶、叠合、固化、后处理等,是一复杂的物理和化学过程。
二、橡胶粘接设计考虑因素
橡胶弹性体包含:天然橡胶和许多合成橡胶。选择弹性体时应考虑零件的性能要求、是否容易混合、加工或硫化。
大部分硫化粘接零件使用:
天然橡胶(NR)
丁苯橡胶(SBR)
氯丁橡胶(CR)
丁腈橡胶(NBR)
其他常用的合成橡胶包括:
丁基橡胶(IIR)
异戊二烯橡胶(IR)
顺丁橡胶 (BR)
氯磺化聚乙烯(CSM)
聚丙烯酸酯(ACM)
乙烯-丙烯酸酯类 (AEM)
各种可浇注聚氨酯(AU或EU)
高性能和超高性能的弹性体于要求耐用性和端工作条件的场景。包括各种氟橡胶(FKM)和硅橡胶(MQ),以及氢化丁腈橡胶(HNBR)。
零件设计师开始在以缓冲为主要功能的组件中使用可熔融加工的弹性体或热塑性弹性体,包括各种聚烯烃(TPO)、苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物和热塑性聚氨酯。这些材料不需要硫化,因此并非典型的粘接组件,但易于加工,且产生的废物也可回收利用。用途一般要求在室温下使用。
配方体系的变化对粘接性能的影响
洛德技术服务实验室生成的数据,结合客户的输入,可以提供用于理解配方体系的变化对粘接性能的影响的相关信息。这些配方应用指南主要与非性二烯弹性体有关,如:EPDM、IIR和NR,也涉及一些更易粘接和性更强的类型,如:CR和NBR。
以下配方体系、固化系统、填料、增塑剂和抗降解剂在不同程度上影响“粘接性”。这些成分的效用如下所示:
硫磺含量—配方体系中的硫含量举足轻重:硫含量为1 p.h.r.或以上时,有利于粘接。配方体系含少量硫或无硫则很难粘接。
促进剂--常用促进剂中,MBT通常具备良好的粘接性。ZDMC和超促进剂(如TMTD)会降低粘接性,是在EV或半EV硫化体系中。防焦烧剂(PVI)通常添加到硫化的配方体系中,以提升加工性。但使用超促进剂时:NR配方中如存在高含量的PVI,则不利于粘接。PVI如低于0.15 p.h.r.,则粘接效果较好。
填料--填料的类型和数量是关键。炭黑含量为40至80 p.h.r.的橡胶比炭黑含量较低的橡胶更容易粘接。粘土和白炭黑等非黑填料也有利于粘接。
蜡和油--传递到硫化弹性体表面的蜡质或油质成分会降低粘接性能。包括低分子量聚烯烃助剂(即低熔点聚乙烯和聚丙烯加工助剂/润滑剂)、芳香油和脂肪酸酯(即蓖麻油酸酯)。环烷烃或石蜡油问题比较少。
邻苯二甲酸酯增塑剂--尽管经常推荐邻苯二甲酸二辛酯等增塑剂用于维持聚烯烃弹性体(EPDM和IIR)在低温、终端应用中的机械性能,但并不利于粘接。使用邻苯二甲酸酯会影响NBR材料的粘接性。但加入白炭黑等高表面积的无机填料,可中和邻苯二甲酸酯增塑剂的消影响。
抗臭氧剂 - 高性能的抗臭氧剂和某些抗氧化剂,是对苯二胺类,可能会减弱粘接性。
非二烯类弹性体--未使用硫磺和促进剂固化的弹性体,可加入高表面积的填料提升粘接性。与某些油、增塑剂和蜡混合时,粘接性会降低。
三、橡胶硫化粘接问题
粘接工艺上有很多需要注意的部分,如果出现问题,都需要查:
1、金属基材是不是变化了?
2、金属表面的处理是否出现问题,比如有灰尘、有油?
3、粘接剂是否过期?
4、涂刷在金属表面的粘接剂是否干透了?
5、硫化温度是否合理?
6、橡胶是否发生了变化?
硫化后粘接不好,你要看你涂的胶水是跟着橡胶还是跟着骨架!胶水跟着橡胶走,明你的金属件处理有问题。如果胶水跟着骨架走,明你的硫化工艺存在问题,还有一些问题需要去逐一排查的,是否胶水失效,橡胶是否存在问题,等等。有些问题找不到原因的时候,需要耐心的逐一排查。直到找到为止。
骨架的处理方式:高温除油——喷砂——磷化——烘烤——涂胶——固化
四、胶粘剂相关概念
1、胶黏剂的主要理化性能
操作时间
胶粘剂混合到待粘结件配对之间的大时间间隔
初固化时间
达到可搬卸强度时间,允许处理粘结件的强度,包括从夹具上移动零件
固化时间
胶粘剂混合后得到机械性能需要的时间
贮存期
在一定条件下,胶黏剂仍能保持其操作性能和规定强度的存放时间
粘接强度
在外力作用下,使胶粘件中的胶黏剂与被粘物界面或其邻近处发生破坏所需要的应力
剪切强度
剪切强度是指粘接件破坏时,单位粘接面所能承受的剪切力,其单位用MPa(N/mm2)表示
不均匀扯离强度
接头受到不均匀扯离力作用时所能承受的大载荷,因为载荷多集中于胶层的两个边缘或一个边缘上,固是单位长度而不是单位面积受力,单位是KN/m
拉伸强度
拉伸强度又称均匀扯离强度、正拉强度,是指粘接受力破坏时,单位面积所承受的拉伸力,单位用MPa(N/mm2)表示
剥离强度
剥离强度是在规定的剥离条件下,使粘接件分离时单位宽度所能承受的大载荷,其单位用KN/m表示
2、胶粘剂的常见检测项目
1.物理性能
常规性能:厚度;粘度;耐水性
机械测试:拉伸性能;剥离强度;拉伸剪切强度;压缩剪切强度;水平和垂直持粘性
燃烧性能:水平燃烧;垂直燃烧;灼热丝燃烧
电性能:缘材料表面和体积电阻率;防静电材料表面电阻率;介电强度、击穿电压;耐电压
2.老化测试
紫外老化;氙灯老化;耐温湿老化;盐雾老化 ;老化后外观及性能评价
3.成分分析
主成分定性分析;全成分定性分析;全成分定量分析;灰分含量
4.性
温湿循环;温度冲击;防水防尘;振动测试
3、胶黏剂的现行相关标准
GB 18581-2009室内装饰装修材料溶剂型木器涂料中有害物质限量
GB/T 2791-1995胶黏剂T剥离强度试验方法 挠性材料对挠性材料
GB 18581-2009室内装饰装修材料溶剂型木器涂料中有害物质限量
GB/T 27934.3-2011纸质印刷品覆膜过程控制及检测方法
GB/T 2794-2013胶黏剂黏度的测定 单圆筒旋转黏度计法
GB/T 16585-1996硫化橡胶人工气候老化(荧光紫外灯)试验方法
GB/T 7124-2008胶粘剂剪切强度
ASTM D 1781-1998胶黏剂滚筒剥离试验方
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热硫化工艺参数对粘接性能的影响
氟橡胶热硫化胶水的最终性能高度依赖工艺控制。典型硫化温度范围为160-180℃,压力需保持在0.5-2MPa之间,时间根据制品厚度通常为10-30分钟。温度过低会导致交联密度不足,过高则可能引起胶水分解;压力不足易产生气泡,过高则可能造成胶层过薄。预热处理(80-100℃预热5分钟)能显著改善胶水流动性和浸润性。特殊配方胶水可采用分段硫化工艺,如先低温定型后高温强化,这对复杂几何形状零件的粘接尤为重要。
英国西邦45热硫化单涂粘合剂金属非金属天然胶氢化丁晴三元乙丙
Cilbond® 24符合原材料资料系统(IMDS)要求,不含铅,性溶剂。是一种高性能的胶粘剂,用于各种橡胶与金属、塑料及其他硬质基材之间的热硫化粘接。.
概 述
CILBOND®24C是一种高性能的单涂型胶粘剂,用于各种橡胶与金属及其他硬质基材之间的热硫化粘接。还可用于已硫化的橡胶的粘接;以及橡胶与纤维线绳,织物如纤维素,聚酰胺,聚酯及玻璃之间的粘接。
CILBOND®24C具有以下特性:
1.高性能胶粘剂,广泛粘接以下橡胶:
天然橡胶(NR)、氯醇橡胶(ECO)、丁苯橡胶(SBR)、氯磺化聚乙烯(CSM)、氯丁橡胶(CR)
丙烯酸酯橡胶(ACM)、顺丁橡胶(BR)、羧基化丁腈橡胶(XNBR)、异戊橡胶(IR)等。
2.技术特性
的耐预固化性能,可在160oC烘烤30分钟,不影响粘接性能。
几乎无模具污染. 注射工艺时,温度甚至可以超过200oC.
的耐热性能 – 粘接件可耐受200oC
的耐低温性能 – 可耐受 -50oC
耐盐雾试验,无负重时,可耐受超过1000小时;负重时,可耐受超过400小时,无腐蚀现象。
的动态及静态耐疲劳性能。
的耐化学性能: 溶剂汽油,无铅汽油,煤油,燃油,矿物油及合成油。高温下的酯化涡轮油,高温下的乙二醇及丙二醇, 酸碱, 热水包括沸水。
金属表面处理
对于单涂胶粘剂,金属的表面处理尤其重要,避免各种污染物残留,这些污染物会对粘接造成大影响,导致脱胶。喷砂是常用的表面处理方法,选用200-400微米粒径的石英砂或氧化铝。铁质类的金属,喷砂至灰白可获得理想效果, 然后进行溶剂脱脂处理。其他表面处理方法还有磷化及铬化处理,酸碱处理,以及化学试剂处理。化学处理很重要的是在溶液中的停留时间,溶液浓度,温度控制。以及清洗液要及时更换避免清洗不。
硫化方式
CILBOND®24C可适用于各种模压硫化方式,包括模压,转移,注射,挤出等硫化方式。硫化温度范围:120oC -230oC。正确使用CILBOND®24C可大降低产品报废率。并具有的耐预固化性能:160oC时,10分钟,不影响性能,甚至可至160oC,30分钟。干膜在转移模或注射工艺时,不会被冲刷脱落,也不会造成模具污染。
耐环境性能
CILBOND®24C中聚合物体系的化学结构使其拥有的耐高温及耐化学品的性能。应用在汽车零部件上,单涂CILBOND®24C把天然橡胶与碳钢粘接在一起,在负荷2kg/25mm情况下,放在沸水中100小时,粘接脱胶出现,甚至优于对手的双涂体系;在盐雾试验中,控制干膜厚度为20微米或以上时,无负荷时,可超过1000小时,负荷情况下,可至400小时,腐蚀发生,同等条件下,优于对手的单涂及双涂体系。
CILBOND®24C具有的耐乙二醇和丙二醇性能:160oC下,粘接件可耐受1000小时,甚至更长时间,而不会出现粘接破坏的现象。单涂使用CILBOND®24C效果佳,使用面涂,反而会降低其耐受性能。
CILBOND®24C具有的耐受合成酯化涡轮油性能:粘接件在130oC下,可达到1000小时,不会出现脱胶。
CILBOND®24C的耐高温性能:可耐受200oC,而不会变脆或与金属脱胶。适用于Vamac® 胶料,其工作温度可达到200oC.
CILBOND®24C能解决疑难的粘接问题
由于CILBOND®24的高性能,可解决以下粘接问题:
对于不锈钢及镀镍材料的优良粘接性能
注:在未经喷砂处理的,光滑的不锈钢表面,涂胶后,需在25oC下干燥2小时,或者于85-95oC下,强制干燥2-5分钟。
对于镀黄锌铬的金属件,CILBOND®24C显示的粘接性能。
CILBOND®24C用于后硫化的粘接件,暴露在盐水环境中,表现出良好的耐受性能。
用CILBOND®24C粘接氯醇橡胶或杜邦的丙烯酸酯橡胶,具有的耐热性能。
CILBOND®24C在液压支座产品中,表现出的耐乙二醇性能。
在后硫化粘接时,CILBOND®24C能粘接前述的各种橡胶包括氢化丁腈橡胶,甚至氟橡胶。但对不同橡胶及其配方,进行粘接试验。
典型物理性能
外观: 黑
粘度 (Brookfield LV 3,26oC): 10,000 cps
固含量(重量): 25%
比重: 0.97
闪点 (Abel Pensky): -3oC
闪点 (Seta Flash): -5oC
建议干膜厚度: 不小于12.5 微米
粘接温度范围: 120-230oC
保质期: 12 月(生产日期起)
破坏实验时间: 硫化后24小时,或好3至7天后再测试
包装规格
CILBOND®24C有三种包装:10升、25升和200升
应用范围:
汽车减震橡胶,铁路机车减震,橡胶减震器,橡胶履带,胶辊,桥梁支座(承),橡胶护弦,疏浚管道,止水带,实心胎,阀门,防腐衬里等制品及NR,CSM,ACM,CR,SBR,BR,ECO.EVA等橡胶的单涂粘合剂。
英国西邦Cilbond橡胶热硫化胶粘剂/瑞典LUBKO氟素半永久脱模剂
引言
氟橡胶中含有氟原子,氟原子与碳原子组成的C-F键性能很高,同时氟原子有大的吸附效应,有赖于这种的分子结构,使得氟橡胶具有的耐热性、耐品性、耐溶剂性、耐氟化性、耐真空性、耐油性、耐老化等多种性能。氟橡胶早应用于航空领域,但应用广泛的是在汽车领域,占应用总量的60% ~ 70%。因此,从实际应用的角度出发,确保选择合适的氟橡胶是十分重要的。
1 分类[1-2]
FKM(美国)及FPM(欧洲)均为偏氟乙烯系氟橡胶的缩写,只因地域不同而有所差异,1956年首先由杜邦公司生产,商标为VITON。因为杜邦的度过高,很多人认为VITON就是FKM,但其实不然。氟橡胶的种类很多,性能也不尽相同。根据化学组成的不同,氟橡胶可大体上分为氟碳橡胶、氟硅橡胶、氟化磷腈橡胶。目前,比较常见的氟橡胶为以下几类:
1)氟橡胶23,国内俗称1号胶,为偏氟乙烯和三氟氯乙烯共聚物;
2)氟橡胶26,国内俗称2号胶,杜邦牌号VITON A,为偏氟乙烯和六氟丙烯共聚物,综合性能优于氟橡胶23;
3)氟橡胶246,国内俗称3号胶,杜邦牌号VITON B,为偏氟乙烯、四氟乙烯、六氟丙烯三元共聚物,氟含量高于氟橡胶26,耐溶剂性能较好;
4)氟橡胶TP,国内俗称四丙氟橡胶FEPM,旭硝子牌号Aflas,为四氟乙烯和碳氢丙烯共聚物,耐水蒸气和耐碱性能;
5)偏氟醚橡胶,杜邦牌号VITON GLT,为偏氟乙烯、四氟乙烯、全氟甲基乙烯基醚、硫化点单体四元共聚物,低温性能;
6)全氟醚橡胶,简称FFKM,杜邦牌号Kalrez,低温性能,氟含量高,耐溶剂性能;
7)氟硅橡胶,低温性能,具有一定的耐溶剂性能。
2 性能分析与对比
2.1 机理分析
氟元素是已知的化学元素中电负性强的元素,C-F键能很高,如表1所示。氟原子半径很小,相当于C-C键长的一半,这使得氟原子能紧密的排列在碳原子的周围,形成了C-C键的保护屏障,这赋予了含氟高分子弹性体C-C键的化学惰性。
另外,由于氟原子的存在,在其强吸电子效应和对C-C键屏蔽保护作用下,使C-C键的键长缩短,键能增加。不仅如此,氟化了的碳原子与其他原子结合的键能也相应的有所提高,从而提高了含氟高分子弹性体的耐热性和耐腐蚀性,如表2。同时,氟原子也使含氟化合物化学键的自由旋转能大为增加,使氟碳弹性体分子的刚性增强,柔性和耐低温性能有所下降,如表3[3-4]。
表1 键能对比
表2 氟化碳原子和非氟化碳原子与其他原子生成的化学键键能比较
表3 含氟化合物化学键的自由旋转能
2.2 试验结果对比
通过大量的对比试验,我们发现氟橡胶与其他类别相比,性能十分(见图1-4及表4)[3-4]。它的气体透过性较低,适用于高真空装置、隔断外界气体的用途;力学性能较好,但常温下弹性较差,其伸长率一般为150%~300%,撕裂强度20~40KN/n,拉伸强度10~25MPa;耐高温性能较好,氟橡胶26可在200~ 250℃范围内长期工作,或在300℃下短期工作,但耐低温性能一般,能保持弹性的限温度范围为-15~20℃。
图1耐热性与耐油性的对比
图2耐燃油性能对比
图3燃料透过性的对比
图4 压缩永久变形量对比
图5 各类橡胶的耐温曲线
表4 常用橡胶的气体透过系数(cm3 mm/24h m2 atm)
从氟橡胶的生产工艺来看,它的配方一般包括生胶、硫化剂(交联剂)、催化剂、补强剂和助剂等几个方面。在满足所需交联度的条件下,硫化剂应尽量少用,虽然增加补强剂对机械强度的提高和电性能有利,但用量也不宜过多,否则对耐热性有很大影响。因此,生产工艺中氟含量、分子量、分子量分布、硫化剂浓度等系数的差异往往也是造成氟橡胶间特性差异的主要原因,如表5-9及图6所示[5-6]。
表5 含氟量与各特性间的关系
图6氟含量与耐甲醇、耐丙酮的关系
表6 硫化方法与特性间的关系
表7 分子量与特性间的关系
表8 分子量分布的影响
表9 硫化剂与硫化促进剂与特性间的关系
3 四丙氟橡胶FEPM、全氟醚橡胶FFKM与偏氟乙烯系氟橡胶FKM[7-8]
3.1 FEPM与FKM
FEPM与一般的FKM有很大区别,由于其不同的分子结构,它对碱、胺具有的耐久性能。同时具有耐热性以及电气缘性,由于耐蒸汽性较好,所以可用于其他FKM无法使用的用途中。具有偏氟乙烯单体的FKM对碱的耐久性相对较弱,相反,对汽油性的耐久性和低温柔软性都较好,图7是FEPM与FKM(二元系、三元系)的比较,我们由此也可以看出它们具有不同的特性,即使同属于氟橡胶,所擅长的领域也不同,因此,根据性能要求,需分开使用。
A FEPM与FKM不同的分子结构
B Aflas(100系列)与FKM(二元系)的性能差异
图7 FEPM与FKM(二元系、三元系)的比较
3.2 FFKM与FKM
FFKM主要由四氟乙烯、全氟烷基乙烯基醚为主要单体,并与少量带硫化点的第三单体共聚而成。具有对高温及化学品及其稳定的结构,可抵抗1600多种化学品的腐蚀,其性有助于保持密封的完整性和性。这种突出的实用价值使它在工业上具有各种各样的应用。它的开发和应用代表了氟橡胶发展的高点。图8和表10是FFKM与FKM的比较,对比发现由于主链的四氟乙烯被氟化,性能发生了质的飞越。图9则是Kalrez常用牌号类型,可满足各种苛刻工况的要求。
alrez与FKM不同的分子结构
B Kalrez与FKM分别浸泡在丙酮、甲苯等有机介质中
(16分钟后FKM明显溶胀)
图8 FFKM与FKM的比较
表10 Kalrez与FKM不同介质中的体积增加率
图9各类苛刻工况下的Kalrez常用牌号
4 展望
氟橡胶因其的性能,已经得到了越来越广泛的应用,很好地解决了苛刻条件下的密封问题。随着人们对氟橡胶制造工艺的不断改进和应用的深入研究,未来,这一综合性能佳的密封材料势必在更多的领域得到推广应用。
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氟橡胶,作为一种高性能的特种合成橡胶,因其出的耐高温、耐腐蚀和耐油性能而被广泛应用于多个领域。为了地了解和利用氟橡胶的性能,对其成分进行深入分析是的。本文将对氟橡胶的成分进行详细解析。
一、主要成分
1.氟橡胶的主体结构是由碳原子和氟原子交替排列组成的,这种的结构使其具有出的耐化学腐蚀性能。
2.氟橡胶中还含有少量的其他元素,如氢、氧、硫等,这些元素的加入有助于改善橡胶的加工性能和机械性能。
二、硫化体系
1.氟橡胶的硫化过程是通过硫化剂的作用实现的,常用的硫化剂包括含硫化合物和过氧化物。
2.为了提高氟橡胶的耐高温性能,通常采用不含硫的硫化剂,如胺类和金属氧化物。
三、填充体系
1.为了改善氟橡胶的机械性能和加工性能,常加入填充剂,如炭黑、白炭黑等。
2.白炭黑具有多孔性结构,可以提高氟橡胶的耐油性能和耐化学腐蚀性能。
四、增塑剂与软化剂