CN106634643A - 一种提高金属与硅橡胶粘接性能的表面处理方法 - Google Patents
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Abstract
一种提高金属与硅橡胶粘接性能的表面处理方法，所述硅橡胶为热硫化型硅橡胶，所述金属为钢材、铝材，采用以下步骤实现：脱脂、喷砂、除尘、清洗、烘烤、涂胶、烘干，其中，烘烤是将金属置于干净的烘箱中烘烤，设定温度80-100℃，烘烤30-50分钟，使金属温度达到55-65℃；烘干是将金属置于干净的烘箱中烘干，设定烘箱温度：100-120℃，设定烘干时间：15-20分钟，自然冷却待用。本发明有效提高了金属与硅橡胶粘接性能，覆胶率能够达到90%以上，粘接强度能够达到4MPa。广泛应用于橡胶减振制品，主要起到减振、降噪、传动、密封等作用。
Description
技术领域
本发明涉及橡胶减振制品金属与硅橡胶的粘接领域，具体涉及一种提高金属与硅橡胶粘接性能的表面处理方法。
背景技术
在橡胶材料中，硅橡胶耐高低温性能最好，且有优异的耐天候性、卓越的电绝缘性能，越来越广泛的应用在橡胶减振制品中，主要起到减振、降噪、传动、密封等作用。橡胶减振制品常常应用在动态环境中，因此对橡胶与金属的粘接性能有严格的要求，通常橡胶减振制品中金属的覆胶率达到85%。在硅橡胶减振制品中，常以覆胶率来表征制品的粘接性能。
由于硅橡胶表面自由能极低，仅为2×10-2N/m，与金属粘合困难,按现有表面处理技术，经过对比实验发现，金属的覆胶率达不到20%，严重影响硅橡胶减振制品的使用性能和寿命。公告号为CN104108181A的专利申请，公开了一种橡胶与金属的粘合工艺，主要包含金属表面处理、成型和硫化，其中金属表面处理包括：采用粒径：0.7-0.9mm的喷丸对金属表面进行8-10分钟的喷丸处理，喷丸后采用酸点：18-22、温度：50-60℃的磷化液进行磷化13-17min后清洗烘干待用。达到粘合好、耐磨好、抗震性能好的要求，并能够在使用中克服橡胶脱离金属的情况，而且适合用于表面不规则和大面积情况下的使用。硅橡胶减振制品所用金属常为材质偏软的铝材、硬度较低的钢材，如采用粒径为0.7-0.9mm的喷丸处理金属表面，会损坏金属的形状及尺寸，导致金属变形。橡胶减振制品常用在动态环境下，采用磷化液磷化不利于橡胶减振制品取得较好的动态粘接性能，常出现制品在使用过程中橡胶与金属脱离的现象。现有技术所述的橡胶为常用天然橡胶、异戊橡胶，不适用于硅橡胶。
发明内容
本发明的目的是提供一种提高金属与硅橡胶粘接性能的表面处理方法，解决在现有表面处理条件下，金属与硅橡胶粘接性能差，覆胶率低的问题。具体通过以下方法实现的：
一种提高金属与硅橡胶粘接性能的表面处理方法，所述硅橡胶为热硫化型硅橡胶，所述金属为钢材、铝材，采用以下步骤实现：
1） 脱脂：将金属置于超声波脱脂线，以清除金属表面的油污、锈迹等；
2） 喷砂：将金属粘接面用喷砂机喷砂，所用磨料为粒径为0.2mm的金刚玉，喷砂时间设定为5-8分钟，以增加金属表面粗糙度，增大粘接的接触面积；
3） 除尘：采用压缩空气法，去除喷砂后残存在金属表面的细砂；
4） 清洗：用酒精或者二甲苯清洗金属粘接面；
5） 烘烤：将金属置于干净的烘箱中烘烤，设定温度80-100℃，烘烤30-50分钟，使金属温度达到55-65℃；
6） 涂胶：将金属粘接面刷涂胶黏剂，自然干燥；
7） 烘干：将金属置于干净的烘箱中烘干，设定烘箱温度：100-120℃，设定烘干时间：15-20分钟，自然冷却待用。
进一步，硅橡胶包括甲基乙烯基硅橡胶、苯基乙烯基硅橡胶各种品种硅橡胶。
进一步，采用手动喷砂机或者Q226喷砂机对金属粘接面进行物理机械清理，能够增大金属与硅橡胶的粘接面积。
进一步，在刷涂胶黏剂之前，对金属进行烘烤使金属温度达到55-65℃，较高的温度能够降低金属表面张力，利于吸附胶黏剂。特别地，金属离开烘箱时间与涂胶之间的时间间距不超过20分钟。
进一步，选取的胶黏剂是水性胶黏剂，可以为开姆洛克系列，或者西邦系列的。胶黏剂在使用前充分搅拌，搅拌时会有气泡产生，务必要等气泡消了之后再刷涂胶黏剂。涂刷的胶黏剂厚度宜薄，较佳的胶黏剂厚度为10-30μm。
进一步，刷涂完胶黏剂的金属自然晾干后，置于干净的烘箱中烘干。烘箱设定温度为100-120℃，烘干时间为15-20分钟，主要目的是除去胶黏剂中的易挥发组分。为避免胶黏剂受到污染，刷涂胶黏剂的金属不得在烘干线上干燥，必须置于干净的烘箱中烘干。
有益效果：本发明一种提高金属与硅橡胶粘接性能的表面处理方法，设定了涂胶前烘烤和涂胶后烘干环节。清洗后烘烤，较高的温度能够降低金属表面张力，利于吸附胶黏剂；涂胶前充分搅拌胶黏剂进行消泡，减少了胶黏剂在涂刷后产生气泡，涂胶后自然干燥在干净的烘箱中进行烘干，除去胶黏剂中的易挥发组分。通过以上技术手段，本发明一种提高金属与硅橡胶粘接性能的表面处理方法，有效提高了金属与硅橡胶粘接性能，覆胶率能够达到90%以上，粘接强度能够达到4MPa。
具体实施方式：
下面结合给出的实施例对本发明加以说明，但不构成对本发明的任何限制。
实施例1
此实施例的金属为普通钢材材质，按照本发明方法，按照如下步骤进行金属表面处理，并进行金属-硅橡胶复合制品的制备：
a：脱脂：将金属置于超声波脱脂线，以清除金属表面的油污、锈迹等。
b：喷砂：使用手动喷砂机对金属粘接面喷砂处理5-8分钟，增加金属表面粗糙度。
c：除尘：采用压缩空气法，去除金属喷砂后残存在表面的细砂。
d：清洗：用酒精或者二甲苯清洗硅橡胶与金属粘接面。
e：烘烤：将金属置于干净的烘箱中烘烤，设定温度80-100℃，烘烤30-35分钟。
f：涂胶：将金属粘接面刷涂开姆洛克系列8116胶黏剂，胶黏剂厚度为10-20μm，自然干燥。
g：烘干：将金属置于干净的烘箱中烘干，设定温度：100-120℃，设定时间：15-20分钟
h：硫化：将g工序处理好的金属装入模具的底模，将硅橡胶放入模腔，盖好上模，加压硫化。
i：硫化时间到，出模，取出制品。
对比试验1：
采用现有的金属表面处理方法，即采用上述的a-b-c-f（刷的胶黏剂为常用的罗门哈斯系列胶黏剂）-烘干线干燥-h-i，取得对比制品。
实施例1对比试验1采用此发明技术及按照现有技术制得的金属-硅橡胶复合制品，经过23±2℃恒温24h后，进行破坏试验，试验所得的覆胶率及粘结强度数据见表1。
实施例2
此实施例的金属为铝材材质，按照本发明方法，按照如下步骤进行金属-硅橡胶复合制品的制备。
A：脱脂：将金属置于超声波脱脂线，以清除金属表面的油渍、锈迹等。
B：喷砂：使用手动喷砂机对金属粘接面喷砂处理5-8分钟，增加金属表面粗糙度。
C：除尘：采用压缩空气法，去除金属喷砂后残存在表面的细砂。
D：清洗：用酒精或者二甲苯清洗硅橡胶与金属粘接面。
E：烘烤：将金属置于干净的烘箱中烘烤，设定温度80-100℃，烘烤35-40分钟。
F：涂胶：将金属粘接面刷涂信越胶黏剂，胶黏剂厚度为10-20μm，自然干燥。
G:烘干：将金属置于干净的烘箱中烘干，设定温度：100-120℃，设定时间：15-20分钟
H:硫化：将G工序处理好的金属装入模具的底模，将硅橡胶放入模腔，盖好上模，加压硫化。
I：硫化时间到，出模，取出制品。
对比试验2：
采用现有的金属表面处理方法，即采用上述的A-B-C-F（刷的胶黏剂为常用的罗门哈斯系列胶黏剂）-烘干线干燥-H-I，取得对比制品。
实施例2及对比试验2采用此发明技术及按照现有技术制得的金属-硅橡胶复合制品，经过23±2℃恒温24h后，进行破坏试验，试验所得的覆胶率及粘接强度见表1。
橡胶与金属材料粘接性能的测试，用覆胶率和粘接强度来表征。产品完成硫化且恒温24h后，通过JYW-33CSS型电子万能试验机，进行破坏试验，直至橡胶与金属脱离为止。通过目测硅橡胶附着在铁件上的面积占铁件未破坏前附着的橡胶面积的比例，得到覆胶率。通过计算机计算，得到粘接强度。
表1 各实施例破坏试验测试数据表
| 金属材质 | 采用技术 | 覆胶率 | 粘接强度 |
| 钢材 | 本发明实施例1 | 90% | 4.1MPa |
| 钢材 | 对比实验1 | 10% | 1.5MPa |
| 铝材 | 本发明实施例2 | 100% | 3.5MPa |
| 铝材 | 对比实验2 | 15% | 1.3MPa |
Claims (7)
1.一种提高金属与硅橡胶粘接性能的表面处理方法，所述硅橡胶为热硫化型硅橡胶，所述金属为钢材、铝材，采用以下步骤实现：
脱脂：将金属置于超声波脱脂线，以清除金属表面的油污、锈迹等；
喷砂：将金属粘接面用喷砂机喷砂，所用磨料为粒径为0.2mm的金刚玉，喷砂时间设定为5-8分钟，以增加金属表面粗糙度，增大粘接的接触面积；
除尘：采用压缩空气法，去除喷砂后残存在金属表面的细砂；
清洗：用酒精或者二甲苯清洗金属粘接面；
烘烤：将金属置于干净的烘箱中烘烤，设定温度80-100℃，烘烤30-50分钟，使金属温度达到55-65℃；
涂胶：将金属粘接面刷涂胶黏剂，自然干燥；
烘干：将金属置于干净的烘箱中烘干，设定烘箱温度：100-120℃，设定烘干时间：15-20分钟，自然冷却待用。
2.根据权利要求1所述的一种提高金属与硅橡胶粘接性能的表面处理方法，其特征在于：所述的硅橡胶包括甲基乙烯基硅橡胶、苯基乙烯基硅橡胶各种品种硅橡胶。
3. 根据权利要求1所述的一种提高金属与硅橡胶粘接性能的表面处理方法，其特征在于：采用手动喷砂机或者Q226喷砂机对金属粘接面进行物理机械清理。
4. 根据权利要求1所述的一种提高金属与硅橡胶粘接性能的表面处理方法，其特征在于：选取的胶黏剂是水性胶黏剂，为开姆洛克系列或者西邦系列的胶黏剂。
5.根据权利要求1所述的一种提高金属与硅橡胶粘接性能的表面处理方法，其特征在于：胶黏剂在使用前充分搅拌，搅拌时会有气泡产生，等气泡消了之后再刷涂胶黏剂。
6.根据权利要求1所述的一种提高金属与硅橡胶粘接性能的表面处理方法，其特征在于：金属离开烘箱时间与涂胶之间的时间间距不超过20分钟。
7.根据权利要求1所述的一种提高金属与硅橡胶粘接性能的表面处理方法，其特征在于：涂刷胶黏剂厚度为10-30μm。
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