畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告模板

引言隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的日趨進(jìn)展，橡膠材料多數(shù)與其他材料復(fù)合利用,而粘接工藝是這種復(fù)合技術(shù)之一。通常,在材料粘接時(shí),使膠粘劑介于被粘材料之間進(jìn)行粘接的情形很多。而在金屬與橡膠粘接時(shí),多數(shù)采納硫化粘合方式,但當(dāng)硫化條件下基材不穩(wěn)固或硫化粘合工藝不易實(shí)現(xiàn)時(shí)那么采納冷粘方式。由于硫化橡膠表面的極性較弱、活性較低,而且存在脫模劑和噴霜物,因此要想把它粘合到強(qiáng)極性的金屬表面上就必需對(duì)其進(jìn)行清理和化學(xué)處置。傳統(tǒng)的化學(xué)處置方式是濃硫酸環(huán)化法。但該法存在許多缺點(diǎn),如使被處置的硫化橡膠表面老化而產(chǎn)生微裂紋、處置工藝復(fù)雜、環(huán)境污染嚴(yán)峻等。橡膠與金屬是兩種不同的材料，它們的化學(xué)結(jié)構(gòu)和機(jī)械性能有著專門(mén)大的不同。借助橡膠與金屬的粘接，能夠使兩種材料結(jié)合成人們所需要的有著不同構(gòu)型和不同特性的復(fù)合體。這種復(fù)合體系在工業(yè)中有著普遍的用途,如汽車(chē)工業(yè)、機(jī)械制造工業(yè)、固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的柔性接頭、橋梁的支撐緩沖墊、子午線輪胎翻新、汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)緩沖墊、汽車(chē)懸架力桿襯套、印刷膠輥、紡織膠輥等產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)與生產(chǎn)，都要碰到橡膠與金屬（主若是鋼鐵）的粘接問(wèn)題。橡膠與金屬之間化學(xué)結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能有龐大的不同,使取得具有高強(qiáng)度的粘接性能有著專門(mén)大的困難。長(zhǎng)期以來(lái)，實(shí)現(xiàn)橡膠與金屬的粘接接增進(jìn)劑或進(jìn)行改性處置，以提高橡膠材料與金屬的粘接性能；b.改善金屬表面或表面材料，以提高金屬的被粘接性能；c.采納高效膠黏劑，將橡膠與金屬牢固粘接在一路。從這三條大體途徑動(dòng)身，橡膠與金屬的有效技術(shù)自19世紀(jì)60年代以后提出并采納了硬質(zhì)膠法、鍍黃銅法、環(huán)化橡膠法、多涂層法、酚醛樹(shù)執(zhí)法、蛋白質(zhì)膠乳法、鹵化彈性體法、配合炭黑法、多異氰酸酯法、多硫化物法、一液型和雙液型粘著劑法、有機(jī)硅氧烷及有機(jī)鈦酸鹽法等。本實(shí)驗(yàn)要緊研究在室溫下，通過(guò)改變橡膠配方和膠粘劑配方，并對(duì)橡膠采取紫外線和臭氧等不同的表面處置方式，然后對(duì)多種高飽和硫化橡膠進(jìn)行室溫粘合。并對(duì)試樣進(jìn)行拉伸強(qiáng)度、剪切強(qiáng)度、耐海水性、耐交變環(huán)境溫度和低溫?cái)嗔焉扉L(zhǎng)率等多項(xiàng)測(cè)試。通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析，探討不同的環(huán)氧樹(shù)脂膠粘劑配方和對(duì)高飽和硫化橡膠不同的表面處置方式對(duì)橡膠粘接強(qiáng)度阻礙。一文獻(xiàn)綜述三元乙丙橡膠（EPDM）三元乙丙橡膠（EPDM）的大體概述三元乙丙橡膠系乙烯和丙烯單體經(jīng)溶液在齊格勒-納塔催化劑引發(fā)下，加入少量非共軛二烯烴第三單體共聚合而得，代號(hào)為EPDM，也有稱EPT的。所有第三單體非共軛而烯烴有一、4-己二烯（一、4-HD或HD）、雙環(huán)戊二烯（DCPD）和5-乙叉-2-降冰片烯（ENB）。由這些第三單體能夠別離聚合的一、4-己二烯型乙丙橡膠（HD-EPDM）、雙環(huán)戊二烯型三元乙丙橡膠（DCOC-EPDM）和乙叉降冰片烯型三元乙丙橡膠（ENB-EPDM）。三元乙丙橡膠不僅維持了原二元乙丙橡膠的優(yōu)良特性，而且能夠有硫磺硫化，因?yàn)樗M(jìn)了不飽和雙鍵。目前各國(guó)多以生產(chǎn)三元乙丙橡膠為主。最近幾年來(lái)又因三元乙丙橡膠用途的擴(kuò)大，專門(mén)是動(dòng)態(tài)硫化法制備聚烯烴熱塑性彈性體和聚烯烴樹(shù)脂改性的進(jìn)展，三元乙丙橡膠進(jìn)展更為迅速。其中一叉降冰片烯三元乙丙橡膠硫化效率高，硫化速度快，加上制造技術(shù)的不斷改良與提高，進(jìn)展更快，品種也較多，已成為當(dāng)前三元乙丙橡膠的要緊品種。三元乙丙橡膠也有充油橡膠的品種，充油橡膠能夠大量投入各類(lèi)填料，從而降低本錢(qián)。所有的油類(lèi)一樣為環(huán)烷烴油和鏈烷烴油，充油量為10~100分/100分膠。芳烴油因與乙丙橡膠相容性差，因此不采納，由于三元乙丙橡膠對(duì)油的經(jīng)受能力高，因此充油量也高，利歷時(shí)可大量混入填料，從而降低本錢(qián)。一樣，三元乙丙橡膠也可按含丙烯（或乙烯）量不同而有低、中、高和很高的區(qū)分。如意大利Dutral~DutralTER表示三元乙丙橡膠，TER044/E，E表示為亞乙基降冰片烯型，TER后綴第一名數(shù)字：0-無(wú)油，3-30%油，5-50%油；后綴第二位數(shù)字：3-30%丙烯，4-40%丙烯，5-50%丙烯；后綴第三位數(shù)字：4門(mén)尼粘度1+4，100℃為10，8ML1+4，100℃為80。另外E2表示亞乙基降冰片烯的量為正常量的兩倍，F(xiàn)三元乙丙橡膠（EPDM）的加工與配合三元乙丙橡膠的加工工藝性能與二元乙丙橡膠相似。三元乙丙橡膠由于側(cè)基含有不飽和性的雙鍵，能用硫黃增進(jìn)劑硫化，也能夠采納過(guò)氧化物交聯(lián)，是無(wú)定形彈性體，拉伸時(shí)可不能結(jié)晶，因此要求加入補(bǔ)強(qiáng)填料，如炭黑、硅酸鈣和碳酸鈣等。槽黑因呈酸性，阻礙過(guò)氧化物硫化，要慎重有效。增塑劑通常利用鏈烷烴油（石蠟烴油）或環(huán)烷烴油，要求油必需是極性物低、揮發(fā)性物少。增粘劑宜用非反映性酚醛樹(shù)脂，如烷基酚醛樹(shù)脂。可與丁基橡膠、鹵化丁基橡膠并用，也可與天然橡膠、丁苯橡膠、丁腈橡膠、；氯丁橡膠不飽和橡膠并用，從而改善膠料的耐臭氧性和耐化學(xué)性。并可與塑料并用，尤其與聚丙烯并用更為重要。三元乙丙橡膠（EPDM）的大體特性⑴三元乙丙橡膠的相對(duì)密度也小于（～）仍具有二元乙丙橡膠的耐臭氧性、耐候性、耐熱性和耐化學(xué)穩(wěn)固性等特性。⑵可采納硫黃增進(jìn)劑硫化體系硫化，也可用有機(jī)過(guò)氧化物交聯(lián)，而制得高強(qiáng)度的制品。⑶耐低溫性好，電絕緣性能也好。⑷配合時(shí)有容納高量填料和油料的經(jīng)受能力。⑸可與不飽和橡膠、低不飽和橡膠和塑料相容并用。⑹由于硫化膠表面良好具有高的物性，適于制作發(fā)泡制品。⑺未硫化膠粘合性差。丁基橡膠（IIR）丁基橡膠（IIR）的大體概述丁基橡膠是異丁烯單體與少量異戊二烯共聚物合成而成。1937年由美國(guó)Standardoil公司的和研究開(kāi)發(fā)成功，1939年中間實(shí)驗(yàn)裝置生產(chǎn)，1943年工業(yè)化生產(chǎn)，稱GR-I。后改商品名為EnjayButyl，通稱Butylrubber,現(xiàn)代號(hào)為IIR。加拿大Polysar公司采納美國(guó)技術(shù)于1944年建廠投產(chǎn)。1959年后，法國(guó)、英國(guó)、美國(guó)、比利時(shí)、日本等國(guó)前后建廠生產(chǎn)。1955年美國(guó)公司第一關(guān)于丁基橡膠進(jìn)行改性研究，開(kāi)發(fā)成功溴化丁基橡膠。1965年加拿大Polysar公司又在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步完善工藝，于1971年實(shí)現(xiàn)了溴化丁基橡膠的工業(yè)化生產(chǎn)。在此期間，美國(guó)Esso化學(xué)公司于1960年研制成功并商品生產(chǎn)氯化丁基橡膠。又于1971年在英國(guó)建廠工業(yè)生產(chǎn)。1979年加拿大Polysar公司也同時(shí)生產(chǎn)氯化丁基橡膠。前蘇聯(lián)1965年后，也采納干法溴化方式生產(chǎn)溴化丁基橡膠。我國(guó)于1966年開(kāi)始關(guān)于丁基橡膠的研究，并前后進(jìn)行過(guò)以烴類(lèi)溶劑合成和淤漿法合成丁基橡膠的中間實(shí)驗(yàn)。丁基橡膠（IIR）的加工于配合丁基橡膠可用通常的混煉設(shè)備，一樣不需要塑煉?；鞜挄r(shí)注意不要與不飽和橡膠相混，不然會(huì)阻礙膠料質(zhì)量。能夠采納一段混煉、二段混煉和逆混法混煉，須適宜選擇。配合劑分散較困難，混煉條件必需注意把握。壓出較天然橡膠困難，必需選用螺距不等的螺桿壓出機(jī)，喂料膠溫要低些。硫化溫度能夠提高些，有利于加速硫化速度和達(dá)到中意的硫化程度。由于橡膠不飽和度低，因此要利用超增進(jìn)劑類(lèi)和較少硫黃?；蛴脴?shù)脂硫化體系或醌肟硫化體系，如溴化羥甲基酚醛樹(shù)脂、對(duì)醌二肟等。也可配入炭黑補(bǔ)強(qiáng)填料。軟化劑多利用鏈烷烴油或環(huán)烷烴油，一樣不需要加入防老劑，在要求耐天候性和耐臭氧性時(shí)能夠加入對(duì)苯二胺類(lèi)和微晶石蠟等防老劑。丁基橡膠（IIR）的大體特性⑴最大的特性是氣體透過(guò)性小，氣密性好。⑵回彈性小，在較高溫度范圍內(nèi)（－30～＋50℃）均不大于20％，因此具有吸收振動(dòng)和沖擊能量的特性。⑶耐熱老化性優(yōu)良，且有良好的耐臭氧老化、耐天候老化和對(duì)化學(xué)穩(wěn)固性和耐電暈性能與電絕緣性好。⑷耐水性好、水滲透率極低，因此適于做絕緣材料。⑸缺點(diǎn)是：硫化速度慢；粘合性和自粘性差；與金屬粘合性不行；與不飽和橡膠相容性差，不能并用。但可與乙丙橡膠和聚乙烯等共混并用。硅橡膠（SiR）硅橡膠（SiR）的大體概述硅橡膠系指主鏈以Si-O單元為主，以單價(jià)有機(jī)基團(tuán)為側(cè)基的一類(lèi)線性聚合物，是分子鏈兼具無(wú)機(jī)和有機(jī)性質(zhì)的高分子彈性材料。硅橡膠的一樣分子式結(jié)構(gòu)為：式中R，R′，R″均為有機(jī)基團(tuán)，如甲基、乙烯基、苯基、三氟丙基等；m、n為聚合度，是在很寬范圍內(nèi)轉(zhuǎn)變的整數(shù)。硅橡膠代號(hào)為Q，最初，參照結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)的酮的結(jié)構(gòu)而將化合物的命名為硅酮，后來(lái)發(fā)覺(jué)這些化合物能夠組成（RR′SiO）n如此的聚合物，于是總稱之為有機(jī)聚硅氧烷，俗稱為硅酮（Silicone）。一般的硅橡膠要緊由二甲基硅氧鏈節(jié)組成。不同有機(jī)取代基的聚硅氧烷的性能盡管有不同，但都有聚二甲基硅氧烷橡膠的特性。1940年發(fā)明了用硅和氯甲烷直接合成甲基屢硅烷的方式。開(kāi)始了從實(shí)驗(yàn)室向工業(yè)的轉(zhuǎn)化。1944年最先由美國(guó)GeneralElectric公司合成制得聚二甲基硅氧烷。同時(shí)美國(guó)DowCorning公司研究硅橡膠的合成技術(shù)，于1945年以商品硅橡膠SR-73和SR-74問(wèn)世，但該產(chǎn)品質(zhì)量差，至1984年等人取得高質(zhì)量的聚合物將其取代。接著，利用氣相法白炭黑為補(bǔ)強(qiáng)填料，有機(jī)過(guò)氧化物作為硫化催化劑，取得了強(qiáng)韌的有效硅橡膠，從而使二甲基硅橡膠的性能達(dá)到有歷時(shí)期。1948年甲基乙烯基硅橡膠研制成功。1951年又開(kāi)發(fā)成功苯基硅橡膠，該橡膠能在－100℃下利用。隨之又研究開(kāi)發(fā)室溫硫化的硅橡膠，從而使硅橡膠在技術(shù)上趨于完善。爾后又接踵研制開(kāi)發(fā)成功腈硅橡膠、氟硅橡膠等。1966年又成功地研制出聚碳硼烷硅氧烷橡膠，可在約400目前有機(jī)硅產(chǎn)品進(jìn)展迅速，種類(lèi)繁多，可大致分為四大類(lèi)：硅油及其衍生物、硅橡膠、硅樹(shù)脂和官能有機(jī)硅烷，前三類(lèi)通常成為聚硅氧烷材料。估量聚硅氧烷材料世界年產(chǎn)量近40萬(wàn)噸，其中硅橡膠產(chǎn)量約為13萬(wàn)噸。1988年世界硅橡膠總消耗量為萬(wàn)噸以美國(guó)消耗量最多，占41％，日本次之35％，西歐24％。我國(guó)在60年代初期已開(kāi)始硅橡膠的研究，并前后投入生產(chǎn)。但生產(chǎn)能力較小。硅橡膠按化學(xué)結(jié)構(gòu)分類(lèi)是依照聚硅氧烷橡膠引入有機(jī)側(cè)基的不同劃分的。引入側(cè)基可顯著地改良其物理機(jī)械性能、耐溫性能和加工性能。要緊有二甲基硅氧烷橡膠、甲基乙烯基硅橡膠、甲基苯基乙烯基硅橡膠和三氟丙基甲基乙烯基硅橡膠等。本實(shí)驗(yàn)要緊采納甲基乙烯基硅橡膠。甲基乙烯基硅橡膠也成為乙烯基甲基硅橡膠，其全稱是聚甲基乙烯及硅氧烷橡膠（Polymethyl-vinylsiloxanerubber），代號(hào)為MVQ，系二甲基硅橡膠的側(cè)鏈上引進(jìn)少量乙烯基而得。引入乙烯基改良了二甲基硅橡膠的缺點(diǎn)，可提高硅橡膠的硫化活性，能利用活性較小的有機(jī)過(guò)氧化物硫化交聯(lián)，且用量可減少。同時(shí)使硫化膠性能改善，如提高制品硬度，降低緊縮變形，厚制品硫化進(jìn)行得較均勻，并減少氣泡發(fā)生。一樣以為乙烯基含量在～％（mol）的硅橡膠有較好的綜合性能。增加乙烯基含量硫化速度雖可提高，并可用硫黃增進(jìn)劑硫化，但膠料的熱穩(wěn)固性下降，硫化膠的物性也低下。1.3.2硅橡膠（SiR）的可用開(kāi)煉機(jī)、密煉機(jī)進(jìn)行混煉，混煉時(shí)無(wú)特殊困難，確實(shí)是不易下片，且加入白炭黑時(shí)易飛揚(yáng)。采納氣相法白炭黑的膠料，在加交聯(lián)劑前需進(jìn)行熱處置（通常把片狀母膠在150℃帶鼓風(fēng)的烘箱中加熱1h）。然后經(jīng)返煉后加入交聯(lián)劑有機(jī)過(guò)氧化物，薄通下片，寄存一按時(shí)刻后硫化。壓延壓出無(wú)困難，硫化可采納模壓和注壓。通常一段硫化后還須經(jīng)二段硫化。二段硫化溫度比制品工作溫度高20～30℃，在帶鼓風(fēng)的高溫烘箱進(jìn)行，硫化時(shí)刻2～8h，依照產(chǎn)品要求實(shí)驗(yàn)確信。配合技術(shù)與一般橡膠不同，比較簡(jiǎn)單，要緊由交聯(lián)劑、補(bǔ)強(qiáng)劑、結(jié)構(gòu)操縱劑及其它添加劑組成。交聯(lián)劑為有機(jī)過(guò)氧化物，由于側(cè)鏈引入乙烯基，其硫化活性提高，相對(duì)地關(guān)于有機(jī)過(guò)氧化物的用量可稍低與二甲基硅橡膠的用量，不用防老劑、軟化劑和酸性填料等，補(bǔ)強(qiáng)劑是氣相法白炭黑，補(bǔ)強(qiáng)規(guī)律與炭黑相似，用量20～60份，炭黑只是在制造導(dǎo)電橡膠時(shí)利用，選用乙炔炭黑。結(jié)構(gòu)操縱劑主若是為了阻滯氣相白炭黑膠料在貯存進(jìn)程中產(chǎn)生結(jié)構(gòu)化的偏向，一般是含活性基團(tuán)的有機(jī)硅化物如二苯基硅二醇、羥基硅油等，用量一樣是每10份氣相白炭黑加1份左右。加入少量氧化鐵、氧化銅等可提高膠料的耐熱長(zhǎng)期性，著色劑多用無(wú)機(jī)顏料如鉻黃、氧化鐵等。制造海綿制品是需加發(fā)泡劑。制成膠漿對(duì)織物進(jìn)行涂膠，經(jīng)常使用溶劑有溶劑汽油、甲苯和乙酸丁酯等，濃度為15～25％。硅橡膠（SiR）的大體特性⑴耐熱性、耐寒性極好，在－60～＋250℃寬廣溫度范圍內(nèi)利用物性轉(zhuǎn)變少。⑵耐臭氧性、耐天候性好。⑶電性能優(yōu)良，在寬廣溫度范圍，頻率范圍轉(zhuǎn)變少。⑷機(jī)械特性低，抗高溫緊縮變形比二甲基貴陽(yáng)橡膠有改良。界面接觸與粘接利用膠粘劑進(jìn)行粘接，為達(dá)到較強(qiáng)的粘接強(qiáng)度，緊密的分子接觸是必需的，既是說(shuō)，所用膠粘劑應(yīng)能擴(kuò)展到固體的表面，并取代存在于表面的空氣或其他附著物。因此，必需考慮以下四個(gè)因素[1]：浸潤(rùn)平穩(wěn)；膠粘劑和被粘物的表面自由能，和膠粘劑與被粘物界面間的自由能；浸潤(rùn)進(jìn)程的動(dòng)力學(xué)測(cè)定；粘接操作方式。1.4.1浸潤(rùn)平穩(wěn)潤(rùn)濕是固體表面上的氣體被液體取代的進(jìn)程。按潤(rùn)濕程度的深淺或潤(rùn)濕性能的好壞一樣可將潤(rùn)濕分為三類(lèi)：沾濕，潤(rùn)濕和鋪展[2]。沾濕進(jìn)程是氣-固和氣-液界面消失，形成液固界面的進(jìn)程。浸濕是將固體浸入液體，氣-固界面完全被液-固界面取代的進(jìn)程。鋪展是少量液體在固體表面上自動(dòng)展開(kāi)，形成一層薄膜的進(jìn)程。如某一潤(rùn)濕進(jìn)程能夠進(jìn)行，接觸角θ必然知足以下條件：沾濕進(jìn)程：θ＜180°；浸濕進(jìn)程：θ＜90°；鋪展進(jìn)程：θ=0°或不存在。1.4.2表面張力和表面自由能（1）分子間力水蒸氣可凝聚成水，水凝固成冰，這一進(jìn)程說(shuō)明分子間還存在著一種彼此吸引作用。VanderWaals早在1873年就注意到這種作使勁的存在并進(jìn)行了卓有成效的研究，因爾后人把分子間力叫做范德華力。分子間力是決定物質(zhì)的沸點(diǎn)，熔點(diǎn)，汽化熱，熔化熱，溶解度，表面張力和粘度等物理性質(zhì)的要緊因素。非極性分子之間由于瞬時(shí)偶極而產(chǎn)生的作使勁稱為色散力。非極性分子與極性分子間除色散力外，還存在誘導(dǎo)偶極與固有偶極之間的作使勁——誘導(dǎo)力。極性分子之間除色散力，誘導(dǎo)力外，還存在由于固有偶極的取向而產(chǎn)生的作使勁——取向力。由此可見(jiàn)，色散力存在于一切分子之間。對(duì)大多數(shù)分子來(lái)講，色散力是分子間要緊的作使勁，三種力的相對(duì)大小一樣為：色散力》取向力﹥誘導(dǎo)力[3]。（2）表面張力廣義的，所有兩種不同物態(tài)的物質(zhì)之間界面上的張力稱為表面張力。表面張力使分子間力的直接表現(xiàn)，表面層張力的產(chǎn)生是由于物體主題對(duì)表面層吸引的結(jié)果，這一吸引力市的表面區(qū)域的分子數(shù)減少，從而致使分子間的距離增大。增大分子間的距離那么需做功，而要使得體系答復(fù)為正常狀態(tài)就需要答復(fù)功作用于體系上，因此產(chǎn)生了表面張力。表面張力是一種物理效應(yīng)，它使得液體的表面老是試圖取得最小的，滑膩的面積。其緣故是液體的表面老是試圖達(dá)到能量最低的狀態(tài)。（3）表面和界面自由能表面自由能越高，物質(zhì)越活潑。有機(jī)物，如某些聚合物的表面自由能小于100kJ/m2，屬低能固體表面。1.4.3浸潤(rùn)動(dòng)力學(xué)（1）表面張力梯度以干與顯微技術(shù)發(fā)覺(jué)，假設(shè)接觸角為0時(shí)，在液體擴(kuò)展的前方會(huì)形成一表面張力梯度，它可妨礙或阻止液體擴(kuò)展。這種表面張力梯度由熱梯度產(chǎn)生，或由于液體含有不同表面能的揮發(fā)性組分(如少量雜質(zhì))產(chǎn)生的濃度梯度。此梯度對(duì)擴(kuò)展速度的阻礙不大。（2）動(dòng)態(tài)接觸角當(dāng)用膠粘劑時(shí)，一樣是在外力作用下，讓他在被粘物表面上擴(kuò)展，假設(shè)此液體的粘度超過(guò)幾十毫帕*秒的話，用外力使它迅速在固體表面通過(guò)，那么靠近表面的液體不能同前面的維持一致，這就使得動(dòng)態(tài)接觸角比平穩(wěn)接觸角大。（3）表面粗糙度的阻礙假設(shè)液體和固體表面形成的接觸角小于90°，盡管它可不能自發(fā)浸潤(rùn)平面，但它能依托毛細(xì)作用沿著小孔，刮痕或其他不均勻部位在固體表面上擴(kuò)展。（4）時(shí)刻-溫度的阻礙很明顯，浸潤(rùn)時(shí)，接觸角隨時(shí)刻的推移而減少，直至達(dá)到平穩(wěn)。溫度越高，達(dá)到平穩(wěn)的時(shí)刻就越短，既是說(shuō)升高溫度有助于浸潤(rùn)。粘接機(jī)理目前要緊有四種理論說(shuō)明粘接力產(chǎn)生機(jī)理[1]：（1）機(jī)械互鎖理論這種理論以為粘接力的產(chǎn)生，主若是由于膠粘劑在不平的被粘物表面形成機(jī)械互鎖力。任何物體表面即利用肉眼看來(lái)十分滑膩，但放大起來(lái)看仍是十分粗糙，遍及溝壑的。有些表面仍是多孔性的，膠粘劑滲透到這些凹凸或孔隙中去，固化以后就像許多小鉤子似的把膠粘劑和被粘物連接在一路，因此這種理論又稱為拋錨理論。但它對(duì)非多孔性的滑膩表面，要取得專門(mén)好的說(shuō)明仍是困難的。（2）擴(kuò)散理論即擴(kuò)散在被粘物界面上進(jìn)行，最后結(jié)果是使得界面消失。這一擴(kuò)散進(jìn)程發(fā)生的必要條件是被粘接界面上分子運(yùn)動(dòng)的程度要高，且有足夠的相容性。由于這一嚴(yán)格的要求，此理論應(yīng)用的最好的是未交聯(lián)的彈性體間的自我粘接，所謂自粘現(xiàn)象（Autohesion）這一術(shù)語(yǔ)既是描述這一現(xiàn)象的。（3）電子理論這一理論依照膠膜從被粘物表面剝離時(shí)的放電現(xiàn)象提出了所謂靜電理論。它們以為膠粘劑和被粘物之間存在著雙電層，而粘附力要緊由雙電層的靜電引力所引發(fā)，假設(shè)被粘物是平面，依照平行板電容器所貯存的能量很容易計(jì)算出粘附功WA：WA=2πδ2h/D式中，為電荷密度；D為介電常數(shù)；電容器平行板間的距離。成立靜電理論的要緊依據(jù)是實(shí)驗(yàn)測(cè)得剝離時(shí)所消耗的能量與按雙電層模型計(jì)算出的粘附功相符合。(4)吸附理論進(jìn)一步把表面放大到分子大小的范圍來(lái)看，被粘物表面是由原子和分子組成。依照近代物理學(xué)的研究，原子，分子之間都存在著彼此作使勁，這些作使勁能夠分為強(qiáng)的作使勁即化學(xué)鍵和弱的作使勁范德華力。固體表面由于范德華力的作用能夠吸附液體和氣體，這種作用稱為物理吸附。許多人以為物理吸附是膠粘劑和被粘物之間牢固結(jié)合的普遍緣故。取得良好粘接制件的因素要取得一個(gè)良好的粘接制件必需考慮以下因素。[4](1)表面清潔度被粘物表面常含有塵埃、油、水汽或弱氧化層，若是不除去，膠粘劑就被粘接到這些弱的邊界層上而不是基體上，極大的減弱了粘接強(qiáng)度。因此要取得清潔的表面必需對(duì)被粘物表面進(jìn)行表面處置。(2)潤(rùn)濕性膠粘劑與被粘物持續(xù)接觸的進(jìn)程叫潤(rùn)濕，膠粘劑對(duì)被粘物表面良好的潤(rùn)濕能夠保證被粘物與膠粘劑之間有最大的接觸面積，粘合作用最強(qiáng)。(3)膠粘劑的選擇在選擇膠粘劑時(shí)需要考慮的因素很多，要緊有被粘物的物理化學(xué)性質(zhì)，被粘物的利用條件，粘接材料的制造工藝、生產(chǎn)本錢(qián)、環(huán)境污染等。①依照被粘物的化學(xué)性質(zhì)選擇膠粘劑粘接極性材料（包括鋼、鋁、鈦、鎂、陶瓷等），選擇極性較強(qiáng)的膠粘劑，如環(huán)氧樹(shù)脂膠、聚氨脂膠、酚醛樹(shù)脂膠、丙烯酸酯膠、無(wú)機(jī)膠等；粘接弱極性和非極性材料（包括、瀝青、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、ABS等），選擇丙烯酸酯膠、不飽和聚酯膠，或用能溶解被粘物的溶劑，如三氯甲烷、二氯乙烷等。②依照被粘物的物理性質(zhì)選擇膠粘劑粘接脆性和剛性材料（如陶瓷、玻璃、水泥和石料等），選擇強(qiáng)度高、硬性大和不易變形的熱固性樹(shù)脂膠粘劑，如環(huán)氧樹(shù)脂膠、酚醛樹(shù)脂膠和不飽和聚酯膠；粘接彈性和韌性材料（如橡膠、皮革、塑料薄膜等），選擇粘性好、有必然韌性的膠粘劑，如氯丁膠、聚氨脂膠等；粘接多孔性材料（如泡沫塑料、海綿、織物等），選擇粘度較大的膠粘劑，如環(huán)氧樹(shù)脂膠、聚氨脂膠、聚醋酸乙烯膠、橡膠型膠粘劑等。=3\*GB3③依照被粘物利用條件選擇膠粘劑被粘物受剝離力、不均勻扯離力作歷時(shí)，選擇韌性好的膠，橡膠膠粘劑、聚氨脂膠等；被粘物受均勻拉力、剪切力作歷時(shí)，選擇比較硬、脆的膠，如環(huán)氧樹(shù)脂膠、丙烯酸脂膠等；被粘物要求耐水性好時(shí)，選擇環(huán)氧樹(shù)脂膠、聚氨脂膠等；被粘物要求耐油性好時(shí)，選擇酚醛-丁腈膠、環(huán)氧樹(shù)脂膠等；依照被粘物利用溫度選擇，如環(huán)氧樹(shù)脂膠適宜在120℃以下利用，橡膠膠粘劑適宜在80℃以下利用，有機(jī)硅膠適宜在200℃以下利用，有機(jī)膠適宜在500-1000℃以下利用。=4\*GB3④依照制造工藝選擇膠粘劑灌注用，選擇無(wú)溶劑、低粘度膠粘劑；密封用，選擇膏狀、糊狀或膩?zhàn)訝钅z粘劑。橡膠與金屬粘合1.7.1環(huán)氧樹(shù)脂膠粘劑（1）基料環(huán)氧樹(shù)脂是一種熱固性樹(shù)脂，它是大分子主鏈上含有醚鍵和仲醇基，同時(shí)兩頭含有環(huán)氧基團(tuán)的一類(lèi)聚合物的總稱。它是由環(huán)氧氯丙烷與雙酚A或多元醇、多元酚、多元酸、多元胺進(jìn)行縮聚反映而制得的產(chǎn)品。本實(shí)驗(yàn)利用的雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂，它是由雙酚A(簡(jiǎn)稱DPP)與環(huán)氧樹(shù)脂氯丙烷(簡(jiǎn)稱ECH)在氫氧化鈉催化下制得的。其結(jié)構(gòu)式為：一樣說(shuō)來(lái)，雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂尺寸穩(wěn)固性好，收縮性是熱固性樹(shù)脂中最小的，熱膨脹系數(shù)也很小；樹(shù)脂流動(dòng)性好，對(duì)金屬、陶瓷、玻璃、木材等具有優(yōu)良的粘接力；耐磨耗，強(qiáng)韌、可撓性、耐應(yīng)力開(kāi)裂性好；耐熱性和電絕緣性能優(yōu)良[5]。（2）偶聯(lián)劑①硅烷偶聯(lián)劑硅烷偶聯(lián)劑最先是由美國(guó)聯(lián)合碳化物公司（UCC）為進(jìn)展玻璃纖維增強(qiáng)塑料而開(kāi)發(fā)的，應(yīng)用最廣的一類(lèi)偶聯(lián)劑。硅烷偶聯(lián)劑每一個(gè)分子中兼?zhèn)淞藢?duì)無(wú)機(jī)物具有反映性基團(tuán)（要緊為硅烷氧基），和對(duì)有機(jī)物具有反映性或相容性基團(tuán)（有機(jī)官能團(tuán)）。其一樣的結(jié)構(gòu)式為：Y-R-Si≡（OR）3式中：Y——有機(jī)官能團(tuán)SiOR——硅烷氧基。將這種硅烷偶聯(lián)劑介于無(wú)機(jī)和有機(jī)界面之間，可形成有機(jī)基體-硅烷偶聯(lián)劑-無(wú)機(jī)基體結(jié)合層[6]。②鈦酸酯偶聯(lián)劑鈦酸酯偶聯(lián)劑是美國(guó)石油化學(xué)公司在70年代開(kāi)發(fā)的一類(lèi)新穎助劑，至今已有幾十個(gè)品種，在涂料，粘合劑，塑料，橡膠等方面有著普遍的用途。通式為(RO)mTi(OXR,Y)n，RO系能與無(wú)機(jī)填料的表面羥基，表面吸附水和H+起作用，形成能包圍填料單分子層的基團(tuán)；Ti(OX)為與聚合物原子連接的原子團(tuán)（粘合基團(tuán)），可為烷氧基，羧基，硫酰氧基，磷氧基，亞磷酰氧基，焦磷酰氧基等，那個(gè)基團(tuán)可決定鈦酸酯的特性。R,為長(zhǎng)鏈部份，起與聚合物分子纏繞作用，保證與聚合物的分子可混容性；Y是與鈦酸酯可進(jìn)行交聯(lián)的官能團(tuán)，可為不飽和的雙鍵，氨基，羥基等。m，n為官能團(tuán)數(shù)，可據(jù)此操縱交聯(lián)程度。這是一類(lèi)具有獨(dú)特結(jié)構(gòu)的新型偶聯(lián)劑，專門(mén)適用于熱塑性聚合物與干燥填充劑的偶聯(lián)[7]。1.7.2經(jīng)常使用的橡膠與金屬粘合方式當(dāng)前普遍利用的橡膠與金屬粘合方式有硫化粘接法，橡膠表面化學(xué)處置法。硫化粘合法是通過(guò)適當(dāng)表面處置的金屬直接與未硫化橡膠依次疊加后同時(shí)置于硫化模具中，在加熱加壓中實(shí)現(xiàn)硫化化學(xué)反映與相應(yīng)的界面反映同時(shí)完成的“共硫化”的方式，即通過(guò)膠粘劑與金屬橡膠兩界面之間的吸附、擴(kuò)散、交聯(lián)反映和橡膠內(nèi)部和膠粘劑內(nèi)部的硫化反映，從而產(chǎn)生相當(dāng)高的粘接強(qiáng)度[8]。這種方式具有必然的局限性。第一，處置后的金屬件要當(dāng)即與膠料粘合，不然會(huì)因?yàn)榻饘俦砻嫜趸率拐澈铣尚Р环€(wěn)固，鍍黃銅法只對(duì)必然的膠種有效；在膠料中添加少量粘合增進(jìn)劑，如一些多價(jià)金屬的有機(jī)酸和無(wú)機(jī)鹽，雖可提高粘合成效，但會(huì)改變橡膠材料原先的物理-機(jī)械性能或造成出模困難（粘模）[10]。而且利用硫化粘合法無(wú)法加工專門(mén)大的復(fù)合制件，例如將吸收聲納的橡膠粘接到潛艇上。由于硫化橡膠表面的極性較弱、活性較低，而且存在脫模劑和噴霜物，因此要想把它粘合到強(qiáng)極性的金屬表面上就必需利用橡膠表面化學(xué)處置法。目前所采的橡膠表面化學(xué)處置法要緊有①用具有強(qiáng)氧化性的濃硫酸對(duì)橡膠表面進(jìn)行環(huán)化、磺化處置，改變表面層橡膠的結(jié)構(gòu)，引入極性基團(tuán)；②用濃鹽酸及次氯酸鈉溶液處置橡膠表面使之氯化引入極性基團(tuán)；③用多異氰酸酯類(lèi)粘合劑處置橡膠表面；④對(duì)橡膠表面進(jìn)行機(jī)械打磨，并用溶劑除掉硫化橡膠表面的石蠟、硬脂酸等軟化劑噴出物和隔離劑的污染物。這些方式盡管有效，但粘合成效提高并非明顯，對(duì)橡膠的物理機(jī)械性能及耐老化性能阻礙較大，處置工藝復(fù)雜，同時(shí)存在環(huán)境污染嚴(yán)峻等問(wèn)題[9]。因此，為了解決上述方式中的缺點(diǎn)，咱們對(duì)以硫化橡膠在室溫下的粘合進(jìn)行了深切的研究。1.7.3室溫下橡膠與金屬的粘合由于硫化橡膠與金屬的模量不同比較大，因此硫化橡膠與金屬粘合很困難，盡管很多人研究過(guò)那個(gè)問(wèn)題，但并無(wú)取得專門(mén)大的進(jìn)展，此刻咱們從硫化橡膠與金屬粘合的整個(gè)進(jìn)程來(lái)探討研究那個(gè)問(wèn)題，合成一種較為理想的增韌改性環(huán)氧樹(shù)脂膠粘劑，在低模量的硫化橡膠與高模量的金屬之間形成模量梯度，以減少粘接面受力時(shí)的應(yīng)力集中，從而使硫化橡膠與金屬粘合的性能取得改善，同時(shí)也可實(shí)現(xiàn)室溫條件下的粘合操作[9]。1.7.4被粘材料的表面處置粘接是發(fā)生在表面的現(xiàn)象，因此被粘表面的狀態(tài)和性質(zhì)對(duì)粘接的成效具有重要的阻礙。通常，咱們希望膠粘劑能不受阻攔地直接與被粘表面接觸，與之取得中意的成效，而實(shí)際情形并非如此，至少不是百分之百地如此。在被粘物的表面往往吸附有各類(lèi)化學(xué)污染物，如塵埃、油垢、脫模劑、氧化層等，從而形成弱邊界層，阻礙了膠粘劑直接作用于被粘表面，使得粘接成效大打折扣。為此，在粘接前對(duì)表面預(yù)先進(jìn)行處置就顯得超級(jí)重要。表面處置的目的，確實(shí)是希望使薄弱部位盡可能少地處在膠粘劑和被粘物的界面上，最理想的成效是：薄弱部位完全不處在界面上100%內(nèi)聚破壞的部位[11]。（1）金屬表面的表面處置空氣中的各類(lèi)雜質(zhì)和塵埃,在膠接時(shí)極易粘附在金屬表面,另外某些被粘金屬制件在膠接前通過(guò)各類(lèi)機(jī)械加工,以致其加工的表面不可幸免的會(huì)被油脂玷污;所有這些金屬表面污染物,在膠接前均應(yīng)用化學(xué)溶劑或其它方式清洗干凈。比較簡(jiǎn)單的方式是用蘸有丙酮、三氯乙烯或其他有機(jī)溶劑的脫脂棉進(jìn)行清潔處置。規(guī)?；墓I(yè)去油處置方式是將制件放在脫脂槽中,并在75℃～80℃的溫度下處置3ｍｉｎ～5ｍｉｎ;脫脂液的配方應(yīng)依照不同金屬確信。被粘金屬表面除用上述方式去油脫脂外,為了保證膠接接頭有最大的粘接強(qiáng)度,還需要用其他更有效的化學(xué)方式進(jìn)行表面處置[12]。不同的金屬材料有其特定的處置方式,不同的處置方式對(duì)不同的膠粘劑而言,其膠接強(qiáng)度有不同。為了使金屬膠接取得最大的強(qiáng)度,必需選擇適合的表面處置方式[9]（2）橡膠的表面處置對(duì)橡膠進(jìn)行表面處置的目的是，清除表面雜質(zhì)，提高橡膠表面的粗糙度，增加表面積，并在橡膠表面引人極性或反映性官能團(tuán)，從而改善橡膠與過(guò)渡膠間的界面粘結(jié)性能。由于大多數(shù)聚合物的外表面由于非極性鍵占優(yōu)勢(shì)具有疏水性，不易濕潤(rùn)。因此要想把它粘合到強(qiáng)極性的金屬表面上并取得較高的強(qiáng)度是很難的，粘合成效不是很理想。因此必需對(duì)其進(jìn)行表面處置，橡膠的表面處置方式多種多樣，本實(shí)驗(yàn)要緊采納以下幾種方式：a.物理打磨法b.化學(xué)洗滌法c.等離子體處置法d.臭氧氧化法e.紫外線照射法f.紫外線/臭氧(UVO)法=3\*GB2⑶性能要求及執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)：=1\*GB3①剪切強(qiáng)度a．鋼－鋼23℃≥b．鋼－硫化膠23℃≥50℃≥=2\*GB3②Φ50mm圓柱粘合強(qiáng)度≤35℃≥240Kg35～50℃≥=3\*GB3③剝離強(qiáng)度23℃≥400N/或橡膠本體破壞GB/T15254-94=4\*GB3④斷裂伸長(zhǎng)率（完全固化后的）5℃≥10%GB/T531-99=5\*GB3⑤固含量100%（無(wú)溶劑）GB/T2793-95=6\*GB3⑥貯存期≥1年GB/=7\*GB3⑦利用壽命≥10年=8\*GB3⑧耐環(huán)境性能a．耐彎曲性能b．耐水性（海水）c．耐交變壓力d．耐交變環(huán)境溫度（10～50℃通過(guò)適當(dāng)表面處置的金屬，有時(shí)即可直接與硫化橡膠在室溫觸壓的條件下實(shí)現(xiàn)粘接，可是，這有必然的局限性。第一，處置后的金屬件要當(dāng)即涂膠，不然會(huì)因金屬表面氧化而致使粘接成效不穩(wěn)固；第二，觸壓雖可提高粘接成效，但使勁不均會(huì)改變硫化橡膠與金屬的粘接成效。因此，正確利用適當(dāng)?shù)哪z粘劑來(lái)實(shí)現(xiàn)橡膠和金屬粘接被以為是當(dāng)前最有效的方式。二、實(shí)驗(yàn)部份實(shí)驗(yàn)?zāi)康谋緦?shí)驗(yàn)要緊研究在室溫下，通過(guò)改變橡膠配方和膠粘劑配方，并對(duì)橡膠采取紫外線，臭氧和等離子等處置，然后對(duì)三元乙丙橡，丁基橡膠，硅橡膠膠進(jìn)行室溫粘合，并對(duì)粘結(jié)式樣進(jìn)行各類(lèi)性能測(cè)試，分析數(shù)據(jù)，尋覓緣故，依照分析結(jié)果再對(duì)驗(yàn)方案做出進(jìn)一步的改良，從而使這三類(lèi)橡膠與金屬在室溫下達(dá)到良好的粘合成效。實(shí)驗(yàn)原料及設(shè)備2.2.1橡膠配方（1）.三元乙丙橡膠配方：EPDM、ZnO、、、古馬隆、白、陶土、促TAIC、S。（2）.丁基橡膠配方：IIR、古馬隆、、陶土、促TMTD、S、促DM、ZnO、。（3）.乙丙基硅橡膠配方：①乙烯基硅橡膠、沉淀白炭黑、三氧化二鐵、有機(jī)過(guò)氧化物。②乙烯基硅橡膠、2號(hào)氣象白炭黑、二苯基硅二醇、三氧化二鐵、有機(jī)過(guò)氧化物。③乙烯基硅橡膠、八甲基環(huán)四硅氧烷處置2號(hào)氣象白炭黑、三氧化二鐵、有機(jī)過(guò)氧化物。2.2.2實(shí)驗(yàn)儀器表1為本實(shí)驗(yàn)所用到的儀器及設(shè)備表1實(shí)驗(yàn)儀器儀器名稱生產(chǎn)廠家微機(jī)控制電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)深圳市瑞格爾儀器有限公司XK-160型煉膠機(jī)青島環(huán)球機(jī)械股份有限公司橡膠硫化測(cè)定儀臺(tái)灣高鐵科技股份有限公司平板硫化機(jī)青島環(huán)球機(jī)械股份公司鼓風(fēng)干燥箱上海醫(yī)療儀器廠XHS型邵爾橡塑硬度計(jì)營(yíng)口市材料試驗(yàn)廠STHD-10手提式厚度計(jì)上?；C(jī)械四廠CP-25型沖片機(jī)上?；C(jī)械四廠實(shí)驗(yàn)流程2.3.1膠樣制備=1