抗臭氧剂对橡胶-金属粘接性能的影响

方法

粘附性测试使用的两种测试方法是ASTM D 429方法B优惠券和方法F缓冲试样。研究选择了一种通用的天然橡胶/聚丁二烯配方，所有化合物变体的硬度约为55至60。对于研究的第一部分，选择了两种溶剂型胶粘剂体系和一种水性胶粘剂体系。这三种系统都使用了底漆和粘合剂涂层。这两种溶剂型粘合剂代表了第一代和第二代技术。水性胶粘剂体系是新开发的第三代胶粘剂技术。第一代溶剂型粘合剂系统被标识为“封面1”，第二代溶剂型粘合剂系统被标识为“封面2”。水性胶粘剂体系简称“水性”。在本研究中使用的配方中使用了市售材料。在所有情况下，化合物包含:

在第一个循环中加入所有的抗降解剂，而在第二个循环中加入硫和促进剂。最终分散是在一个15 x 30厘米的双辊轧机上完成的。按照以下测试方法进行测试:

选择F方法缓冲测试作为主要测试，因为它代表了许多部件的几何形状。方法B剥标本也在第二项研究中进行了测试，因为它们在整个行业中普遍使用。方法B剥离测试在允许的45°角度下进行，而不是标准的90°角度。根据ASTM程序，“经验表明，45°角比90°角获得的力更小，而且断裂距离键合表面也更近。”方法F缓冲液标本经注射成型，固化至流变仪固化度(Tc90)的90% + 5分钟。方法B剥样经压缩成型，固化至Tc90固化时间加10min。金属部件为1020冷轧钢，在底漆和粘合剂应用之前进行了锌磷化。底漆和粘合剂按照各自产品的技术数据表上的说明准备使用。底漆和胶粘剂采用喷雾方式。引物的干膜厚度在7.5-12微米之间。 Adhesives were applied at dry film thicknesses between 15-19 microns.

结果

第一项研究调查了n -1,3-二甲基丁基- n ' -苯基-对苯二胺或Santofl ex 6PPD的使用，这是一种常用的抗臭氧剂。这是结合在三个不同的水平和模压在两个不同的温度(150°C和170°C)使用三个选定的粘合剂系统。方法采用F缓冲标本。表1为抗臭氧剂种类、水平及试验结果，表2和表3为附着力试验的统计分析。所有研究均采用单向未堆叠方差分析(ANOVA)进行统计分析。分析选择的置信水平为95%。统计分析表明，当使用Cover 1胶粘剂系统时，当6PPD抗臭氧剂的浓度从0增加到6 phr时，在150°C时附着力下降。当使用封面2或水性粘合剂系统时，没有明显的影响。在170°C固化温度下，添加6PPD对胶粘剂体系均无负面影响。各条件下橡胶残留率差异无统计学意义。 The second study investigated a number of commonly used antiozonants at the high level of 6 phr. Since the Cover 1 adhesive system showed the most sensitivity to antiozonant loading, these antiozonants were evaluated using only the Cover 1 adhesive and molding was performed only at 150°C. Method F and Method B specimens were used for this study. Table 4 shows the antiozonant type and the results of the testing while Table 5 shows the statistical analysis of the adhesion tests.

表1 - 6PPD在三个不同水平的结果

表2 -研究1的方差分析图表(0,3,6 phr抗臭氧剂与盖1，盖2和水性粘合剂)
成型@ 150°C

表3 -研究1的方差分析图表(0,3,6 phr抗臭氧剂与盖1，盖2和水性粘合剂)
成型@ 170°C

表4 -六种不同抗臭氧剂的比较结果

表5 - NR中不同抗臭氧剂的方差分析图(封面1胶)
成型@ 150°C;在缓冲

所选用的抗臭氧剂大多为二烷基或烷基芳基对苯二胺。两种常用的抗臭氧剂是N-异丙基-苯基-对苯二胺(IPPD)和N,N ' -双(1,4-二甲基戊基)-对苯二胺(77PD)。以Flexzone®11L商品名销售的对苯二胺专有混合物被包括在调查中。研究的一种化学性质不同的抗臭氧剂是取代三嗪，特别是2,4,6-三嗪(n -1,4-二甲基戊基-对苯二氨基)- 1,3,5-三嗪，商品名为Durazone®37。作为进一步的对照，除了所有配方中包含的1份TMQ外，还向化合物8中添加了6份TMQ。虽然TMQ主要用作抗氧化剂，但已知它具有一些有限的抗臭氧性能。对F方法缓冲液标本粘附数据的统计分析表明，含有IPPD和77PD的化合物4和5对粘附的负面影响最为明显。TMQ、Flexzone 11L或Durazone 37没有显著影响。与第一项研究一样，橡胶残留百分比的差异不显著。作为评估的一部分，我们还评估了B方法黏附标本，以确定是否可以在不同类型的标本上观察到相同的趋势。 The statistical analysis is shown in Table 6. Although the buffer test showed clear differences, the scatter in the coupon test was so great that there were no statistically significant differences. This may simply mean that coupon tests lack the precision to be able to discern the differences.

表6 - NR中不同抗臭氧剂(盖1胶)的方差分析图;成型@ 150°C;在优惠券

高硫固化系统的选择可能会减少抗臭氧剂选择的影响。为了验证这一假设，第三个实验使用低硫固化系统进行比较。为了使比较具有相关性，在两种化合物中使用了相同的促进剂(表7)。对F法缓冲液粘附数据的统计分析(表8)清楚地表明，低硫固化体系对77PD抗臭氧剂的存在明显比高硫固化体系更敏感。在本实验中，我们看到含有77PD抗臭氧剂的低硫固化系统的拉值有很大的下降。高硫固化体系与低硫固化体系在橡胶残留率方面存在显著差异。

表7 - 77PD的高硫和低硫固化系统

表8 - 77PD高硫和低硫固化系统的方差分析图

总结与结论

1. 粘附性受胶粘剂体系的选择，抗臭氧剂的选择和水平，以及胶料中固化体系的选择的影响。
2. 在较低的固化温度下，一些胶粘剂体系对6PPD抗臭氧剂的存在比其他胶粘剂体系更敏感。在较高的固化温度下，使用高硫固化系统，这些差异是难以区分的。
3. 在测试的抗臭氧剂中，IPPD和77PD对附着力的影响最大，其次是6PPD。当使用高硫固化系统时，测试的其他抗臭氧剂对附着力没有可测量的影响。
4. 与F方法缓冲试验相比，B方法缓冲试验对粘附性差异的识别能力可能较差。
5. 低硫固化体系对77PD抗臭氧剂的敏感性明显高于高硫固化体系。77PD的加入导致粘结强度明显下降。