橡膠與金屬粘接性能試驗(yàn)方法

1、橡膠與金屬粘接性能試驗(yàn)方法介紹橡膠與金屬粘接性能試驗(yàn)方法介紹 GB/T77602003 硫化橡膠或熱塑性橡膠與硬質(zhì)板材粘合的測(cè)定 90剝離法 GB/T77612003 橡膠與剛性材料粘合強(qiáng)度的測(cè)定圓錐件法 1 概說(shuō)概說(shuō) 在一些橡膠制品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中, 引進(jìn)了金屬或其它材料，例如在橡膠減震器中采用金屬骨架等。橡膠制品中應(yīng)用這些材料的主要目的是為了增加強(qiáng)度、控制變形 , 使制品具有適宜的剛度和尺寸穩(wěn)定性。 橡膠與金屬粘接的制品中 , 產(chǎn)品性能除了與選用的材料有關(guān)外 , 還與粘接質(zhì)量的好壞關(guān)系很大。在實(shí)際使用中 , 有些制品就是因?yàn)檎辰有阅懿缓?而喪失了使用價(jià)值。因此, 在這類(lèi)產(chǎn)品的研制和生產(chǎn)檢驗(yàn)中

2、, 需要測(cè)定橡膠與金屬粘接性能 , 以便控制產(chǎn)品的質(zhì)量。橡膠與橡膠與金屬或金屬或其它材料的粘接其它材料的粘接, 通通常有兩種方法常有兩種方法：1) 橡膠直接與金屬的硫化粘接 (熱硫化膠粘劑)2) 采用膠粘劑進(jìn)行硫化橡膠與金屬或其它材料的粘接(冷粘合)。 在評(píng)價(jià)粘接質(zhì)量時(shí)常提到粘接力和強(qiáng)力兩個(gè)詞，所謂強(qiáng)力通常是指材料分子的內(nèi)聚力 。所謂粘接力是指兩種材料由于表面的化學(xué)物理作用而產(chǎn)生的一種結(jié)合力 , 是一種界面行為。如果兩種材料粘接得好 ,有可能出現(xiàn)粘接力大于材料本身強(qiáng)力的現(xiàn)象 , 這是理想的粘接狀態(tài)。2常用評(píng)價(jià)橡膠與金屬粘接質(zhì)量的試驗(yàn)方法常用評(píng)價(jià)橡膠與金屬粘接質(zhì)量的試驗(yàn)方法 在橡膠與金屬粘接性能

3、試驗(yàn)中 , 根據(jù)粘接面 的受力狀態(tài)不同，可分受正應(yīng)力的拉伸試驗(yàn) , 受剪應(yīng)力的剪切試驗(yàn) , 受線應(yīng)力的剝離試驗(yàn)。相應(yīng)的現(xiàn)行試驗(yàn)方法如下 :（1）GB/T77602003硫化橡膠或熱塑性橡膠與硬質(zhì)板材粘合的測(cè)定 90剝離法 （2）GB/T77612003 橡膠 用錐形件測(cè)定與剛性材料的粘合強(qiáng)度 （3）GB/T128301991 硫化橡膠與金屬粘合剪切強(qiáng)度測(cè)定方法四板法 （4）GB/T139361992 硫化橡膠與金屬粘接拉伸剪切強(qiáng)度測(cè)定方法 （5）GB/T152541994 硫化橡膠與金屬粘接180剝離試驗(yàn) 3 GB/T77602003 硫化橡膠或熱塑性橡膠與硬質(zhì)板材粘合的測(cè)硫化橡膠或熱塑性橡膠

4、與硬質(zhì)板材粘合的測(cè)定定 90剝離法剝離法介紹介紹3.1 試驗(yàn)原理及其適用性范圍試驗(yàn)原理及其適用性范圍本方法規(guī)定了一種橡膠與硬質(zhì)板材90剝離粘合強(qiáng)度的測(cè)定方法。 試樣為一條橡膠(硫化橡膠或熱塑性橡膠)與一塊硬質(zhì)板材料粘合，以90的剝離角剝離，測(cè)定橡膠與硬質(zhì)板材剝離時(shí)所需的力。橡膠與硬質(zhì)板材的90剝離粘合強(qiáng)度是指試樣單位寬度上所能承受的最大剝離力。 72163451 5 0+50 試驗(yàn)裝置試驗(yàn)裝置1間隙約0.3mm 2連接螺絲 3與拉力機(jī)上夾具連接孔4板材厚度 5橡膠條 6硬質(zhì)板材 7與拉力機(jī)下夾具連接122345 3.2.2 試樣試樣標(biāo)準(zhǔn)試樣是由厚度為6mm0.1mm、寬度為25mm0.1mm，

5、總長(zhǎng)度約為125mm橡膠條與硬質(zhì)板材粘合所組成。粘合面長(zhǎng)度為25mm0.1mm、寬度為25mm0.1mm。試樣數(shù)量應(yīng)為4個(gè)。3.2.3 試驗(yàn)步驟試驗(yàn)步驟 把試樣地裝入夾具中。試樣的剝離面朝向試驗(yàn)者。把橡膠的自由端裝入夾具中。然后開(kāi)啟拉力驗(yàn)機(jī)，速度為50mm/min，直至試樣完全被分離，記錄最大剝離力。 如果試驗(yàn)在其他溫度下進(jìn)行，必須將試樣在溫度控制箱中保持足夠長(zhǎng)的時(shí)間，以確保試樣達(dá)到所需溫度。 試驗(yàn)時(shí)也可使用自動(dòng)繪圖裝置，對(duì)試樣的剝離過(guò)程進(jìn)行記錄。3.2.4 結(jié)果表示結(jié)果表示 剝離粘合強(qiáng)度（單位為N/mm）,由最大剝離力（單位N）除以示試樣寬度（單位為mm）計(jì)算得出。 試驗(yàn)結(jié)果以平均值、最大值

6、、最小值表示，并列出試樣破壞類(lèi)型。 用以下代號(hào)表述破壞類(lèi)型。 R橡膠破壞； RC橡膠與粘合劑層間破壞； CP粘合劑層與底膠間破壞（如使用底膠）； PS底膠與板材間破壞； CS粘合劑層與板材間破壞； D對(duì)于無(wú)粘合劑試樣破壞直接發(fā)生在橡膠與板材間的粘合面； S板材破壞。試驗(yàn)結(jié)果將四個(gè)試樣破壞類(lèi)型全部表示出（如3個(gè)“R”，1個(gè)“RC”）。 由此可見(jiàn) , 在試驗(yàn)報(bào)告中說(shuō)明粘接試樣的破壞類(lèi)型是很重要的。如有兩種粘接情況, 測(cè)試所得時(shí)粘接強(qiáng)度相同，一種試樣是粘附破壞 , 而另一種試樣是被粘材料破壞。實(shí)際上是產(chǎn)生被粘材料破壞的粘接性能要比另一種粘接性能要好。因此 , 通過(guò)對(duì)粘接面破壞類(lèi)型的分析 , 對(duì)確定進(jìn)

7、一步提高粘接強(qiáng)度的方向也是很重要的。3.4 影響測(cè)評(píng)粘接性能的因素影響測(cè)評(píng)粘接性能的因素 橡膠粘接破壞是一種非常復(fù)雜的力學(xué)現(xiàn)象，關(guān)于橡膠粘接的拉伸或剝離破壞的理論眾說(shuō)紛紜，但無(wú)論是分子取向理論、缺陷統(tǒng)計(jì)理論，還是交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)理論都只是把復(fù)雜的問(wèn)題進(jìn)行了簡(jiǎn)化和理想化處理。一種最簡(jiǎn)單而實(shí)用的方法是通過(guò)簡(jiǎn)化處理，建立 “標(biāo)準(zhǔn)試樣”的破壞模型，采用橡膠物理試驗(yàn)方法來(lái)評(píng)價(jià)橡膠與金屬粘接質(zhì)量。橡膠與金屬粘合組件中的粘合結(jié)構(gòu)是很復(fù)雜的，粘接質(zhì)量受金屬類(lèi)型及其表面處理狀況、粘合劑、打底膠漿和彈性體的組份、填料的類(lèi)型和用量以及硫化體系等因素的影響。一旦選定了試驗(yàn)方法，影響測(cè)評(píng)粘接性能結(jié)果的因素除了橡膠、膠粘劑和金屬

8、材料的本身的性能之外，還與試件的制作與試驗(yàn)過(guò)程有關(guān)。即： 試件制作和試驗(yàn)方法的影響試件制作和試驗(yàn)方法的影響3.4.1 試件制作的影響試件制作的影響 試樣的粘接質(zhì)量與制作工藝有很大的關(guān)系。這里所指的制作工藝含金屬表面處理方法、粘接試件制作方式和條件有關(guān)。 金屬表面處理方法的影響在粘接制件中獲得最佳的粘接強(qiáng)度的重要條件之一是金屬表面的有效處理。表面處理方法有兩類(lèi) : 物理方法和化學(xué)方法。從處理的方式看有，表面清洗、用水溶性清潔劑清洗、機(jī)械處理和溶劑處理。 3.4.2 橡膠與金屬粘接試件制作方式的影響橡膠與金屬粘接試件制作方式的影響 橡膠與金屬粘接試件制作方式有模壓法、傳遞模壓法、注壓法等，不同的制

9、作方式同類(lèi)試樣的同種試驗(yàn)所取得的試驗(yàn)的結(jié)果也不相同。 例如模壓法是目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)橡膠制品廣泛采用的一種方法，經(jīng)研究證明某些橡膠膠料與金屬的熱硫化粘合體在不同方向的粘合強(qiáng)度差異較大。經(jīng)對(duì)剝離粘合強(qiáng)度的方向性差異與膠料在模腔內(nèi)的流動(dòng)方向的依賴(lài)關(guān)系所作的研究說(shuō)明，兩者相關(guān)。相關(guān)。 3.4.3 本方法試樣制備應(yīng)注意的問(wèn)題本方法試樣制備應(yīng)注意的問(wèn)題 可以采用兩種模具制備試樣。一種用于制備多個(gè)試樣，另一種用于制備單個(gè)試樣。當(dāng)試樣使用一種橡膠和一種粘合劑時(shí)可使用多試樣的模具。模腔與試樣長(zhǎng)度方向上平行的尺寸為125mm。模具的橫向尺寸取決于每次制樣的數(shù)量?？紤]到所用板材的厚度變化，給橡膠在模腔留出6mm0.05

10、mm的深度空間，所以模腔深度（即與試樣平面垂直的方向）也同樣是可根據(jù)板材厚度變化的。 除非試樣的寬度不適合模具的尺寸，否則在制備同一種試樣時(shí)，應(yīng)使用上述的模具。 當(dāng)使用未硫化橡膠或熱塑性橡膠制樣時(shí)，可從一塊足夠厚的膠片上直接裁下與模具大小相應(yīng)的膠條（長(zhǎng)125 mm，寬度由試樣數(shù)量定）。其厚度應(yīng)能保證在制備試樣過(guò)程中橡膠與底板之間具有適宜的最大壓力。 在制樣過(guò)程中，須注意保持粘合面的干凈，避免灰塵、濕氣、和外界物質(zhì)對(duì)粘接面的污染。 粘合劑的使用應(yīng)按照其說(shuō)明書(shū)進(jìn)行?？墒褂萌軇┗蛴谜澈蟿┱f(shuō)明書(shū)中要求的方法，對(duì)被粘合材料的表面進(jìn)行處理。 用粘合劑粘合試樣時(shí)。把組件放入模具中，板材在底層。若同時(shí)制備多個(gè)

11、試樣時(shí)，應(yīng)使試樣間保持約3mm間隔，以便粘合后取樣。 特別注意，應(yīng)用壓敏膠粘帶把板材的兩端隔離，以使粘合有效面積能滿(mǎn)足規(guī)定。 在試樣尚未完全冷確前，把試樣從模具中取出時(shí)要十分小心，應(yīng)避免試樣粘合面由于受到應(yīng)力作用而影響試驗(yàn)結(jié)果。 當(dāng)同時(shí)制備多個(gè)試樣時(shí)，就需要把試樣分割開(kāi)，分割可用剪刀、刀片或其他適宜工具。為使膠條的邊緣和硬材的邊緣對(duì)齊，可用皮帶沙輪打磨。但需注意防止打磨時(shí)橡膠過(guò)熱，試樣寬度不能減少到超過(guò)規(guī)定范圍。 粘合每件試樣時(shí)，都應(yīng)使粘接部位長(zhǎng)25mm0.1mm、寬25mm0.1mm盡可能在硬質(zhì)板材中央的范圍內(nèi)。這也是剝離角視作900的必要條件之一. 3.4.3 試驗(yàn)過(guò)程的影響試驗(yàn)過(guò)程的影響

12、不同試驗(yàn)方法的試驗(yàn)過(guò)程，不同程度地影響試驗(yàn)的結(jié)果，這也是試驗(yàn)方法中需要引入“不確定度”的原因之一。以下僅對(duì)2003年后發(fā)布的新標(biāo)準(zhǔn)作一試驗(yàn)過(guò)程的影響說(shuō)明。3.4.3.1方法的適用性方法的適用性本方法不適用于硬質(zhì)橡膠與金屬的粘接質(zhì)量評(píng)價(jià)。此時(shí)的剝離角與方法原設(shè)計(jì)軟質(zhì)膠的剝離角已有了較大的區(qū)別。 3.4.3.2 試驗(yàn)過(guò)程應(yīng)注意的問(wèn)題試驗(yàn)過(guò)程應(yīng)注意的問(wèn)題 在加載之前，先用鋒利的刀片把橡膠從板材上剝下1.5mm。試驗(yàn)過(guò)程中，當(dāng)橡膠將被撕裂時(shí),可暫停試驗(yàn),并用小刀將橡膠與板材分割開(kāi)。割口應(yīng)緊貼板材。 4.4.3.3 拉力試驗(yàn)機(jī)的夾具拉力試驗(yàn)機(jī)的夾具 夾具的設(shè)計(jì)應(yīng)使夾具能與拉力機(jī)的上夾具連接,并且在整個(gè)試

13、驗(yàn)過(guò)程中，能使引起剝離的拉力方向始終同（橡膠/硬質(zhì)板材）粘合面基本保持垂直，也就是與固定面保持90角。夾具的間隙過(guò)大或前后移位都將影響試驗(yàn)的結(jié)果。 3.4.3.4 試樣粘接板材的厚度試樣粘接板材的厚度 硬質(zhì)板材需要有一定厚度，以避免試驗(yàn)過(guò)程中板材變形。金屬板材可用1.5mm0.1mm，如使用塑料板或其他板材時(shí)可能需要厚一些。板材寬度為25mm0.1mm，長(zhǎng)度為60 mm1mm。下例為板材厚度對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響,這里試樣板材為PVC板與再生橡膠用雙組份聚氨酯膠粘劑在室溫下粘接，其中1#PVC板為3.0mm厚、2# PVC板為5.6mm厚。試樣粘接后在室溫停放24小時(shí)后試驗(yàn)。試驗(yàn)室環(huán)境溫度23停放3

14、小時(shí)。試驗(yàn)結(jié)果如表1、表2示。試驗(yàn)結(jié)果。表 1（試驗(yàn)記錄）1#2#試樣寬度mm最大剝離力N剝離強(qiáng)度N/mm破壞類(lèi)型試樣寬度mm最大剝離力N剝離強(qiáng)度N/mm破壞類(lèi)型25.01084.3R25.01194.8R25.01174.7R25.01255.0R25.01355.4R25.01204.8R25.01255.0R25.01275.1R3.5 試驗(yàn)的其他應(yīng)用形式試驗(yàn)的其他應(yīng)用形式 可以采用本方法來(lái)檢驗(yàn)粘合的粘彈性特性，此時(shí)可使用其他加載速度。在此種應(yīng)用情況下，推薦采用以對(duì)數(shù)規(guī)律增加剝離速度。 對(duì)于同一個(gè)粘合系統(tǒng)來(lái)說(shuō),為了更好的了解粘合劑的粘彈性特征,可將試驗(yàn)在多個(gè)速度和多個(gè)溫度下進(jìn)行。包括試樣

15、從內(nèi)聚破壞到粘附破壞的轉(zhuǎn)變。 3.6 本標(biāo)準(zhǔn)與本標(biāo)準(zhǔn)與ISO 813:1997的主要差異的主要差異 本標(biāo)準(zhǔn)等效采用ISO 813:1997硫化橡膠或熱塑性橡膠與硬質(zhì)板材料粘合強(qiáng)度得測(cè)定90剝離法主要差異為本標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)結(jié)果以平均值，最大值與最小值表示，而ISO 813:1997中無(wú)明確規(guī)定。 本標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)結(jié)果中的破壞類(lèi)型用四個(gè)試樣的破壞類(lèi)型一起表示（如“3個(gè)R；1個(gè)CP”），而ISO 813:1997中無(wú)明確規(guī)定。本標(biāo)準(zhǔn)刪除了 ISO 813：1997中的參考件附錄B參考文獻(xiàn)3.7 本標(biāo)準(zhǔn)與本標(biāo)準(zhǔn)與GB /T 7760-1987硫化橡膠與金屬粘合硫化橡膠與金屬粘合的測(cè)定的測(cè)定 單板法單板法的主要差

16、異為的主要差異為 被粘材料不同。GB/T 7760-1987中規(guī)定了被粘材料為金屬與硫化橡膠，而本標(biāo)準(zhǔn)中將硫化橡膠改為硫化橡膠或熱塑性橡膠；將金屬改為硬質(zhì)板材，并且板材的厚度是可根據(jù)情況作適當(dāng)變化，只要保證板材在試驗(yàn)過(guò)程中不發(fā)生變形。 夾具有所不同。由于硬質(zhì)材料的厚度是可變的，所以本標(biāo)準(zhǔn)中夾具的試樣夾持部分有所變化。試樣破壞形式的表示有所改變。試樣數(shù)量由不應(yīng)少于5個(gè)變?yōu)?個(gè)。對(duì)于試樣的制備也較原先更為詳細(xì)。本標(biāo)準(zhǔn)還允許試驗(yàn)在高于或低于常溫的環(huán)境中進(jìn)行。 增加了附錄A對(duì)粘接性能的粘彈性的分析。 4. GB/T77612003橡膠與剛性材料粘合強(qiáng)度的橡膠與剛性材料粘合強(qiáng)度的測(cè)定圓錐件法測(cè)定圓錐件法

17、4.1 試驗(yàn)原理與適用范圍試驗(yàn)原理與適用范圍 本試驗(yàn)原理是測(cè)定由圓柱形橡膠粘接兩個(gè)圓錐形剛性體所組成的標(biāo)準(zhǔn)試樣產(chǎn)生破壞所需的力，是一種測(cè)定硫化橡膠對(duì)剛性材料靜態(tài)粘合強(qiáng)度方法。由于試樣的幾何形狀特殊，應(yīng)力集中于圓錐件頂端，在大多數(shù)情況下試樣的破壞發(fā)生在橡膠和圓錐件界面之間。 在一些粘合件的粘合支撐件的橫截面很小，盡管其模量很高但剛度很低，如橡膠和金屬絲、簾線或薄片的粘合不適于使用本方法來(lái)評(píng)價(jià)粘接質(zhì)量。 4.2 試驗(yàn)方法介紹試驗(yàn)方法介紹4.2.1 試驗(yàn)裝置試驗(yàn)裝置拉力試驗(yàn)機(jī)與配置的夾具。4.2.2 試樣試樣形狀和尺寸見(jiàn)圖1，剛性體圓柱形部分和橡膠圓柱的直徑應(yīng)為250.5mm,剛性體圓錐端 面 間

18、的 距 離 應(yīng) 為121mm,圓錐頂點(diǎn)的半角應(yīng)為451，而頂尖的球半徑不大于0.8mm。至少要制備和測(cè)試3個(gè)試樣。 圓錐件端頭最大曲率半徑0.8圓錐件端頭橡膠1 2 1 3 4.2.3 試驗(yàn)步驟試驗(yàn)步驟 將試樣裝到拉伸試驗(yàn)機(jī)的夾具上，小心對(duì)中和調(diào)整試樣，以致測(cè)試時(shí)拉力對(duì)稱(chēng)地分布于橫截面上。夾具以50mm/min5 mm/min的恒速分離而施以拉力，直至式樣斷裂并記錄最大力值，并檢查破壞的表面4.2.4 試驗(yàn)結(jié)果表示試驗(yàn)結(jié)果表示 試樣產(chǎn)生破壞所需要的力即為粘合力，以牛頓表示。取全部測(cè)試值的平均值、最大值和最小值作為測(cè)試的試樣結(jié)果紀(jì)錄粘合破壞的類(lèi)型4.3 試驗(yàn)的注意事項(xiàng)：試驗(yàn)的注意事項(xiàng)：4.3.1 粘接用剛性件粘接用剛性件4.3.1.1 粘接剛性件的材質(zhì)和尺寸粘接剛性件的材質(zhì)和尺寸如果對(duì)剛性件材料的技術(shù)要求沒(méi)有做出規(guī)定，應(yīng)使用低碳鋼棒材制作，且錐形面要經(jīng)過(guò)噴沙處理。本標(biāo)準(zhǔn)只規(guī)定了每個(gè)剛性件的圓柱部分長(zhǎng)度應(yīng)不小于5mm，且應(yīng)加工成便于和試驗(yàn)機(jī)上的夾具相匹配，而沒(méi)有規(guī)定整個(gè)剛性件的總長(zhǎng)度。推薦采用ASTM D 429中的推薦值23.40.5mm（標(biāo)稱(chēng)值23.50.5mm）。4.3.1.2 剛性件的重復(fù)使用剛性件的重復(fù)使用 粘合用的剛性件可以重復(fù)使用,剛性件通常可以采取燃燒或化學(xué)清理的方法進(jìn)行維護(hù)，也可采用機(jī)械或化學(xué)的表