橡胶金属粘合剂资料

dragon54188

表面处理剂在黏合剂和密封胶中使用
5 }+ h1 |. E1 Q9 `2 M表面处理剂在黏合剂和密封胶中使用

4 r/ i3 F9 {. xUse of Primers with Adhesives and Sealants

# }; F' ], `3 ?% PEdward M. Petrie, Member of SpecialChem Technical Expert Team.
7 y% n# A) q6 g) g' l: @
( h5 \' ^3 r; y! c+ v8 FIntroduction
! I8 s7 Z) E+ H" L# |Similarities and Differences Between Primers and Adhesion Promoters
7 w$ D! U/ |+ y0 W' O% OPrimers
4 W# Q; }* j. b; VApplication and Use of Primers
Primers for Metal Substrates
! O6 @" ~5 p$ l7 K4 ^/ R) NPrimers for Polymeric Substrates
Primers for Unvulcanized Elastomers

/ W' J2 R0 D$ E5 j' O$ S
1 N8 Z" h! L: p) u0 y+ U
绪论Introduction
3 F3 M/ G# h3 |1 n% ?: K; d0 r
8 c0 h- M. R; s6 {4 z一些黏合剂和密封胶对一些材料提供有限黏结力。相对于黏合剂来说，由于被粘物低表面能基层引起如环氧树脂对聚乙烯黏结，或弱表面基层（如混凝土粉状表面），这些物质也是可渗透的，允许湿气和化合物容易进入黏合剂内部，降低了粘合层持久性。尝试改变这种情况，如改变粘合剂配方和进行表面处理，当这些方法无效时，增加表面能和渗透性可被使用：
! M; k! P, R$ ^9 ]4 S% r0 p! c
8 z2 J/ ?- }2 G) U0 V1.      表面处理剂

- i- H" q1 ]! Z$ K" ]4 w. m& ]2.       粘合剂偶联剂
3 r: w% t" j0 e" j  l- G) R
本文主要讨论粘合剂和密封剂的表面处理剂及使用，尽管有时表面处理剂和粘合剂偶联剂很难分清，在不同材料表面表面处理剂的使用情况例子很多，粘合剂偶联剂将在以后论述，但首先要讨论表面处理剂和粘合剂偶联剂在使用上相同处和不同处区别。


. n' i8 i& C+ H6 j0 U
表面处理剂和粘合剂偶联剂在使用上相同处和不同处区别
$ u% u! a/ r4 P, z! B! u6 B  GSimilarities and Differences Between Primers and Adhesion Promoters
* S* L4 @* Z, Y2 u3 z


表面处理剂和粘合剂偶联剂在提高粘结强度方面有相同风格，它们通过添加一种新的有机化合物进攻界面形成新的基层，如图1所示。在基层和粘合剂或密封胶之间的新基层有很好的粘结，新基层很薄，它能提供改良界面胶接特性，还没厚到影响胶接性能地步。表面处理剂和粘合剂偶联剂在基层表面被很强吸收，这种吸收如此强以至于有化学键特性，这种吸收被看成化学吸收用以区别可逆物理吸收。

表面处理剂和粘合剂偶联剂主要区别在于表面处理剂是低黏度液体，在粘合剂使用前喷涂在基层表面，粘合剂偶联剂是液体，在基层和粘合剂之间形成一薄层（通常是单分子）。






' C8 F4 u9 I, d! O. dFigure 1: Primers and adhesion promoters provide a stronger interphase region having improved adhesion and permanence.
. W' N" K3 M; J3 k6 j6 A$ o
6 y* a8 T, d5 b+ ]2 o在化学键形成过程中有两种不同作用:
3 a) P$ _  s$ G
" B) K  j& H' ^" h7 Y) M! e3 u( `* `在粘合剂偶联剂与粘合剂之间。
  |6 Q" g0 I) K# L粘合剂偶联剂与被粘基层之间。
这些键强度超过了粘合剂本身化学键强度，这些胶接也提高了耐环境化学进攻性。粘合剂偶联剂常用的有有机硅类偶联剂和钛酸酯类偶联剂 。偶联剂即可以直接添加到黏合剂配方中也可以单独作一组分，如表面处理剂。当使用”in-situ”时，粘合剂偶联剂转移到粘结界面，作用在粘合剂和基层之间，先于粘合剂固化前发生自身攻击。

  表面处理剂是一种具有粘性液体，在粘合剂或密封胶使用前涂在基层表面,通常表面处理剂与粘合剂或密封胶化学性质类似,只是表面处理剂有更低的黏度以便喷射在基层上形成薄的涂层.
6 X, g* s, a+ T& @5 i6 ]% c- L7 P
0 Q+ y, P. g" i: {0 Y5 a/ u: W% h表面处理剂 Primers


4 y% @+ k8 X1 y8 c9 h! s0 T
         与很多表面处理方法不同,表面处理剂总是增加一个新的表面有机层,对胶接结构有两个新界面。很多表面处理剂是为特殊黏合剂开发的。对于终端用户来说,选择表面处理剂比选择黏合剂更容易,因为黏合剂供应商已经提供了完整的包装和对正确使用表面处理剂的说明.对于用户使用是各种各样的,既有异常的也有共同的,包括如下:

0 U& `' I0 E  y/ K
% R/ S! R1 @5 @" J  I, E6 B) x& y
保护处理后的表面(在准备黏结面和黏结时用于延长表面使用时间)。
) j, s9 G' q$ e$ Y; \1 K调节表面自由能,对基层提供一个更容易润湿的表面。
溶解少量的有机污染物,另外在黏结面上保留一个弱的界面层。
8 \3 C, K, M5 [/ G) L2 m  b7 s- E在黏合剂和黏结之间促进化学反应。
在使用期间抑制基层腐蚀。
作为中间过渡层提高结合处的物理性质和提高键合强度(如界面流体性质调整或弱表面区增强)。
% f$ d. G: J- ^( J; ?由于比粘合剂或密封胶粘度低，表面处理剂被用于渗透进多孔或粗糙的表面提供较好的机械锁固和密封。表面处理剂经常被用于保护表面涂层的地方,低黏度表面处理剂很容易填充在不规则表面上,置换空气或填充空洞.这能提高黏合剂体系润湿作用.使用方法和应用工具同油漆涂装一样.。表面处理剂要正当使用才能发挥效果。更多的场合需要使用黏合剂:
9 c* z$ I* ~' g% K8 @
表面准备好后黏合剂或密封胶不能立即使用.
9 t" u' \+ w0 i5 D/ k当基层表面很弱或多孔或其他.
& t/ p  k' u5 Z; k( }& B1 @/ F! V当黏合剂胶接层界面要求从工作环境如潮气中格外保护

' }7 |' K( C5 F5 `
表面处理剂Application and Use of Primers
0 y. l: q/ M& e8 _5 B3 u1 J
表面处理剂在表面准备好后快速使用，得到粘的或干燥膜有一个干燥涂层范围0.0025㎜到0.05㎜。控制表面处理剂厚度是必要的。如果表面处理层太厚，其本体性质将占主要主要，有可能成为胶接层很弱部分。

在粘合剂或密封胶使用前，表面处理剂通常要有溶剂挥发和几个固化步骤。室温干燥或65°C.下强制空气干燥30-60分钟。这样提供了一个干燥、不粘表面，在作业中避免污染和物理破坏，直到基层用于黏合剂胶接。在黏合剂固化期间，表面处理剂完成充分固化。
. M/ t8 ~0 G  g9 h
) a+ u! H/ x& N/ I2 Z6 x6 H! q保护早期胶接面的表面处理剂开发一般由黏合剂生产厂为匹配黏合剂提供合适的配方。通常为黏合剂聚合物在有机溶剂溶解的稀溶液组成（大致为10%）。类似其他黏合剂配方，表面处理剂也包括润湿剂，流体控制剂，增韧化合物。如果是金属表面，腐蚀抑制剂将填加。

$ C2 s; T6 A; p- N  {# o8 H耐腐蚀表面处理剂在汽车业和航空业经常被使用。黏合剂/表面处理剂必须选择在严峻的环境中提供最大的使用期和较高的初始胶结强度。通过建立强大的、潮湿界面胶结达到改良使用寿命，阻止基层界面水化和腐蚀。

表面处理剂也能用于表面处理后的金属和非金属表面。表面处理剂的使用可以提高生产成本，但是同时更坚固的黏结强度，也提高了胶接使用的柔韧性。通常表面处理剂使用在表面准备最后一步。在表面准备后尽快使用。黏合剂的使用可以被延迟到最有利时间。

对于铝，最大的表面曝光时间（SET）间隔在表面层准备和键合之间是12小时。其他基层最大SETs 小于铝表面，利用表面处理剂，SET可以延长到几天到      数月，取决于特殊的黏合剂/表面处理剂体系和早期的黏结贮存条件。这允许准备大量的商品零件表面，用表面处理剂处理，贮存很长时间来黏结。它能使集装商品到更危险表面准备过程。在处理品和黏结品之间表面处理剂阻止处理胶接传输。对于表面处理剂，全部装配操作计划并不取决于表面准备特性。
, o5 s1 ]4 \9 j8 d8 y
表面处理剂也可用于保护非金属表面。表面处理后，高能聚合物表面形成一个易吸收大气污染的表面，表面处理剂可以保护已处理表面，直到粘合剂或密封胶使用。表面处理剂特别适用这些地方保护聚合物表面，由火焰和电晕放电处理表面。表面处理剂也发现对聚合物基层好处是溶剂软化基层表面，一些表面处理用树脂将扩散到基层上，提高了分子扩散的黏结强度。另一个产品讲述使用表面处理剂的原因是装配线有很多小的单元，装配线的特点并不适用作为单一结构预处理液沉浸。对于表面处理剂，独立的小部分可以处理，表面处理化，适合不对胶接时间要求的地方，这就适应了整个装配线同时作业。

: U# X0 k. d' s9 D$ p; x9 J5 Z+ j有时表面处理剂也能替代用机械或化学处理表面的地方，如多孔性材质和塑料表面。对于弱多孔性表面，如木材，水泥，多孔石，表面处理剂能穿透和凝固弱黏结层材料，提供新的，紧紧锚定的黏合剂表面。氯化聚烯烃表面处理剂将提高涂层黏结及对聚丙烯和热塑性塑料黏结。表面处理剂外表面的氯原子提高表面能和增强粘合剂，密封胶和涂料黏结，这些例子将在下面部分讨论。
8 Z3 E1 x9 l9 p, s3 |+ l# J0 G; M
在胶结使用期对于表面处理剂失败的有几个可能因素。更多涉及产品使用常见原因见表1
0 a2 {6 R. j2 h9 I
幸运的是很多原因在表面处理剂使用和干燥后不久即可检测，避免引起粘合操作的更大费用。理论上表面处理剂是转移黏合剂和黏结层之间压力的一座桥。正确使用表面处理剂，在粘合剂或密封胶材料中不利因素可能被消除。
3 P" r) v5 e) V' X3 K
Single layer application that is too thick.

7 r. n! o! ?! ?+ UToo long an open time (time between applications and curing) allowing hydrolysis and contamination.
- w8 H( K5 \( n+ ~' n
Frothy coating and porous layer caused by too fast a temperature rise during curing.

4 p$ t! W* F! t  YLow crosslink density allowing plasticizer or low molecular weight agents to migrate from the primer to the interface.

Too high a crosslink density causing a brittle primer that cannot take flexing or thermal changes.

' [; ]- Q) G% o7 [. eIncompatibility with the substrate surface or the adhesive.
" D6 n  B- I: ?1 C# H
Undercured or overcured primer.
% C' P4 }$ ~8 j0 G  x2 o6 X
Attack by solvents in the adhesive.
0 }8 W$ R. G6 y& @2 O, y' |8 C' w, v
Attack by temperature of the adhesive curing process.

. y8 M# A! J+ M0 y) L, y

1 n& C2 y( S' }9 p1 n0 F" xTable 1: Possible Reasons for Primer Failure.
# K4 |& X+ d2 q, K6 A: X% [

* C* M4 B7 A. k7 }: A! b1 Y对于结构胶很多商业用表面处理剂列于表2。
& U; W9 q; M3 U2 |, o% }
2 {+ U( k2 x( A! MPrimer (Source)
Adhesive
  P) d% B5 o& b3 H1 cThickness
/ A: U- z# E9 P( j2 G  ~Application Process
8 L0 v8 m  Z3 S3 l9 @) bProperties

BR 127 (a)
, w( y/ K$ A6 A3 bFM 73, 94, 903 toughened epoxy adhesives
3 ]( Z1 c  c0 t8 x+ g2.5-5.0 micrometers
6 e1 V+ H; Y2 f% LAir drying 30 min; curing at 120C for 30 min
+ z$ K( b( f1 b* v4 [- iCorrosion inhibiting; protects metal oxide from hydrolysis
( F8 z8 ^; C3 \* ]# a' p
% O* u- k: g: b  R2 w5 ^EA 9203 (b)
EA 9602 and other epoxy adhesives
5-10 micrometers
Air drying 60 min
Corrosion inhibiting for use with room temperature curing adhesives
& d  V/ A+ y9 c8 ?7 Y/ s
' P, M* P, G) S" m' U6 LPrimer 2000 (b)
Thermosetting acrylic adhesives
5-10 micrometers
2 y7 n& ^) _" eAir drying in 3-5 min at room temperature
# x- G/ f# S$ TCleans and etches aluminum and stainless steel. Provides improved durability to salt-water
. `$ t/ L  v* z
EC-2320 (c)
AF-111, AF-126 and AF-125-2 film epoxy adhesives
" C: }- y; {3 t" o+ X1.3-5.1 micrometers
: u5 s* p2 x- O0 r$ Q& gAir drying up to 120C
6 {, @0 i' Z. {" GImproves shear and peel strengths as well as environmental resistance

/ ]" q+ Q3 E  d" gNitrilotrismethylene phosphonic acid (NTMP)
$ W0 Q6 l( O% x* J8 i! j$ EEpoxy adhesives
  l! }. m" n5 h# L  `Single molecular layer
& i) L/ O; f# `' v" jApplication in aqueous solutions of 1-1000 ppm
8 F9 ~9 _3 K4 c8 E& fImproves durability of aluminum joints in wet conditions

Chlorinated polyolefin: Unistole (d); Trapylen (e)
- n8 l+ v3 r( t+ N9 V9 CPaint, adhesives, sealants
Thin, uniform coating
Application in organic solvent
Chlorine atoms in the primer increase polarity and enhance paint adhesion to molded PP, TPO, TPE, EPDM
- H2 g" R2 l  C2 }: N
6 I! v  j+ W# Z7 X* ]* u0 J0 QSource:
/ F! x- r6 P! I# M(a) Cytec Industries
(b) Hysol - Loctite Div. of Henkel
8 ?2 E- X* @' ]; {" ~$ I* k" V8 r(c) 3M Company
9 _& m7 w* @/ ?* }(d) Mitsui Chemicals
4 e  J; {9 N+ k6 i" C! @(e) Tramaco GmbH

$ T  x# ?! n) K

Table 2: Examples of Commercial Primers for Structural Adhesives [1]

惹人注意的是这些用于特殊黏合剂配方和应用（如金属铝黏结）， 固化机理已确定，涂层厚度必须最适宜。这些基层表面处理是一般使用黏合剂或密封胶的过程之一。
! A" p7 Q. j3 B! e



+ E4 E; E2 X, \1 q% b
4 u9 }3 ^- R4 E  W/ y金属表面用表面处理剂Primers for Metal Substrates
) [9 i/ C( b7 j, G0 I: w
    当腐蚀性介质同胶接边缘接触时,发现一个非常大的活性面,如用新鲜酸液处理的金属可以提高黏结强度,在金属-黏合剂界面发生侵蚀,一些表面处理剂在工作期间抑制金属胶接层腐蚀.为了防止基层表面水化和腐蚀, 表面处理剂抑制弱键合层形成及暴露在潮湿环境中的发展. 表面处理剂包含形成的树脂膜也被看成是水阻碍层.它们将水从胶接界面排除,防止金属表面腐蚀. 建立强大耐湿气键合层, 表面处理剂保护黏合剂-胶接层界面,延长胶接层使用期.无论如何,湿气将扩散到任何聚合物中,最终可到达胶接层界面.所以腐蚀和其它副反应都将由表面处理剂的使用而延迟.除非:
6 N( B: o3 G$ I
表面处理剂包含腐蚀抑制剂
表面处理剂同基层化学反应提供一个完整的需要保护的新表面层
3 }9 v3 b. K3 @" w  k代表性的数据见图2.图中给铝同环氧树脂黏结。
+ M; q) b- L( t# K7 b5 e. O
. w/ h( B# f8 v- u' y金属表面用表面处理剂Primers for Metal Substrates

当腐蚀性介质同胶接边缘接触时,发现一个非常大的活性面,如用新鲜酸液处理的金属可以提高黏结强度,在金属-黏合剂界面发生侵蚀,一些表面处理剂在工作期间抑制金属胶接层腐蚀.为了防止基层表面水化和腐蚀, 表面处理剂抑制弱键合层形成及暴露在潮湿环境中的发展. 表面处理剂包含形成的树脂膜也被看成是水阻碍层.它们将水从胶接界面排除,防止金属表面腐蚀. 建立强大耐湿气键合层, 表面处理剂保护黏合剂-胶接层界面,延长胶接层使用期.无论如何,湿气将扩散到任何聚合物中,最终可到达胶接层界面.所以腐蚀和其它副反应都将由表面处理剂的使用而延迟.除非:
. f- ?) L! g0 s, d; f; N" ~
- U+ U" L$ e" J; B8 }6 u# |表面处理剂包含腐蚀抑制剂
表面处理剂同基层化学反应提供一个完整的需要保护的新表面层
: b' ^( {' K% K9 h6 {$ e代表性的数据见图2.图中给铝同环氧树脂黏结。


0 q9 x6 V9 Y% d; h' e4 c8 `/ v
1 v/ b1 o* w+ g1 t1 S

Figure 2: Effect of primer on lap-shear strength of aluminum joints exposed to 5 percent salt spray. [2]

" Q4 l1 t: a) f* G8 `$ j表面处理剂含有标准的铬酸盐.直到最近耐腐蚀表面处理剂包含大量有机溶剂,大量的挥发性有机化合物(VOC)和铬化合物,被认为是致癌的.结果是水基黏合剂表面处理剂得到发展,含有低VOC和少量或无铬物.几种新的表面处理剂数据见表3.


7 K! A: m/ D2 L& V- c! _/ ?, nPrimer (Source)
Adhesive
Tensile Lap Shear Strength, psi
; ]: N6 Q4 i3 T0 P! k
22°C
82°C (a)
82°C Wet (b)
30 Day Salt Fog (c)
60 Day Salt Fog (d)

BR 127 (1)
5 Y& s$ |8 c7 x7 H; z; C6 xFM 73 (1)
5 ?+ A# s  K1 M, I6005
4312
% {9 Q9 m/ K* u4 y4 |! W. \4 ~2622
8 Q3 Y) E# V  F, j% B, B. |6105
5846
7 }( H2 B, K0 P6 X9 B3 t5 J
- J. U( D; R$ I8 l" D4 |BR 127 (1)
AF 163-2K (3)
6421
4617
6 i7 S2 r6 G& L# G3499
6505
6400
! Q" [) {+ Q# V' o7 [
5 y6 D" C0 j: f& }- VBR 6747-1 (1)
  c" I2 _0 X. \& ]6 _8 S% aFM73, FM 94, FM903 (1)
  
: X1 m; |7 r- K: I1 a4 ^. W! s  
$ z% ]4 x; I7 F9 a; A  
7 X  d! M: O5 L( h& S  
  

BR 6750 (1)
" Y! f. X% F9 U0 r) bMost 177°C curing epoxy adhesives
  
  
  
  
  
6 w* y/ c+ s7 ~4 O2 r4 s
XEA 9290 (2)
" E- \# ^% V8 }# m8 U9 M: q6 pFM 73 (1)
6 o3 N( |. ?& T5255
－
! W/ s+ B# c+ i5 U) H& A－
4791
, K" |3 [5 u, t6 T) N+ T－
* m: d! w& m! V) ^) i- J
EA 9257 (2)
8 v, M2 y8 g9 i+ [3 I0 p/ tEA 9657 (2)
3 b, ?: U& d2 A$ w6 ^  
  
8 x2 ~3 W) _, t$ T6 g0 R, g  
; r0 C3 i( Q1 U3 k* \  
& V# w9 _, a2 g  

EA 9296 (2)
EA 9696 (2)
  
8 I* \4 q# K) A2 p  
6 F6 _4 W  P% X/ ]  
  
, P+ J, @* N: k, |" o( N  
6 n# X* M. C& T, s* p' d
' n1 ?. m; y: B3 E. @3 F7 O* XEC 3982 (3)
FM 73 (1)
: W+ \2 V% \$ O5 U2 k+ b$ b6182
4395
2891
) E- l2 g+ d: A( v3 B6427
6051
) P8 W7 O  p( V5 i$ a" L' C; r, t
( f/ c0 i) H5 ~EC 3982 (3)
AF 163-2K (3)
6733
4395
3 y" h6 b/ S" c: Q3633
1 J0 j0 F* A9 f! M4 o6711
6573
* ~: M9 D9 T! E) L5 _- e8 r
EC 2320 (3)
$ f8 a' r* ?$ R: [AF111, AF126 and af125-2 (3)
  
  
3 `+ f5 r$ z8 Q2 {, m  c2 b  
  
% g! }/ v! F4 i: \& y4 O  
" M6 ]0 ?" S" W% O7 w0 l# j$ p! ^
9 i9 \- [( A+ N, w8 k$ ?Notes:
(a) Heat soaked at 82°C for 10 min
7 ~3 T+ v* Y& i, n- e(b)  Wet specimens conditioned at 60°C and 95-100% RH for 60 days. Heat soaked at 82°C for 4 min
(d) 50% salt fog at 35°C
7 U3 ?! T# _2 @) c
Source:
1. Cytec Industries.
2. Hysol - Loctite Div. of Henkel
3. 3M Company
$ B2 n; E  t, C0 [$ A, F
1 X+ b. s. J- D' ]% |/ c, X0 r$ @
8 u* A4 t' N  N* v
Table 3: Tensile Lap Shear Strengths Using Environmentally Acceptable Adhesive Primers for 121°C Curing Adhesives [3]
4 M2 X. w6 x' U/ I3 c4 t  `
. E# C) i) ~) M/ W) X% N8 N; P
最近表面处理剂发展包括水基表面处理剂体系, 表面处理剂可以用于电镀过程,更有效的耐腐蚀性。水基体系在水溶性聚合物中最近发展结果,如环氧树脂和苯酚/对苯二酚甲醛聚合物。低的和不含VOC 的表面处理剂发展为适应航天工业要求的产品 [3-5]。电镀表面处理系统已经应用在汽车行业。它们有无污染,提供统一的膜,控制膜厚度,和快速使用优点[6]
" A0 L6 h  K% ]8 j( n! N: |9 _1 _
; U3 y! z$ ~% ?. d7 e除了提供腐蚀性保护, 表面处理剂也可在黏合剂和黏结层之间作为中介层,在黏合剂和黏结层性质不匹配。 黏合剂或密封胶不可能与基层表面起化学反应;而表面处理剂可以同黏合剂和黏结层发生化学反应。表面处理剂也可改变胶接层物理性质,如弹性的表面处理剂可以同刚性的黏合剂一起使用,提供较大的剥离强度或撕裂强度。一个柔韧的界面也可以提供由于热膨胀引起内应力压力减少。

凝胶状Sol-gel 表面处理如钛和铝结构比较键合层,通过无机和有机混合在金属表面产生梯度形成交联.这些金属过氧化物包含异丙醇锆盐同硅烷偶联剂.在使用中,可溶解金属水解形成金属氢氧化物.
, Q. {% H2 f# J7 D1 g- w
6 W- O* Z* k2 g! R7 J6 I环氧树脂基表面处理剂通常在航空工业和汽车工业.这些表面处理剂有很好的耐化学性和对铝及其他通用金属抗腐蚀性.                                                               
5 _1 p0 u$ c9 U# a- [: F4 c$ G
7 }, ?( E3 @1 i* p# q聚硫化物基表面处理剂发展为高流动液体使用.这些体系用于胶接遭遇高度柔韧和耐热场合。
0 M) C/ W+ S) I# @( z. q6 A
1 ^! E0 O( X' `8 D5 I$ g表面处理剂所用树脂,固化剂,添加物都很类似黏合剂和密封剂,除了溶剂和提供高度流动性的低黏度树脂.


5 T. z: [" _' c' g" d/ K
聚合物表面用的表面处理剂
8 E' J/ a5 h  _5 pPrimers for Polymeric Substrates
+ C- r! i+ t8 Q0 u2 r0 W. A4 _
  Q+ M7 a+ @/ v, F* ]

表面处理剂对处理过的聚合物表面保护也是一个很好的办法.直到黏合剂被使用和键合.对于聚合物表面,表面处理持久性是黏合剂使用黏结前至关重要.由于聚合物分子动力学和运动特性,处理表面因素进入本体聚合内部和变成无效。通常塑料表面处理如火焰处理和电晕放电处理,特别短时间内处理是有效的。表面处理剂可以用来保护处理表面,在表面处理和黏合剂或密封剂使用时延长操作时间。表面处理剂一般不能用作预处理基层替代物.有几个例子来说明在聚合物表面上表面处理剂提供极好的黏结,而不必通过表面处理.这是一个明显的有利条件,因为表面处理方法是碰运气的,有困难的,花费时间的,花费大的. 表面处理剂的使用,尽管增加一道工序,但在生产线上使用是很有希望的.

氰基丙烯酸酯黏合剂(or super-glues) 对聚烯烃不能很好的润湿和黏结.黏合剂表面张力高出基层很多. 聚烯烃在使用氰基丙烯酸酯黏合剂黏结时必须使用氰基丙烯酸酯黏合剂聚合促进剂进行表面处理.很多材料如长链有机胺,季铵盐或有机膦,既有纯物质也有溶液型,这些表面处理剂被简单喷涂和涂刷在基层上.在表面处理剂干燥后, 氰基丙烯酸酯黏合剂对这些物质黏结有极好的黏结强度[7, 8] 。三苯基膦或乙酰丙酮钴表面处理剂,使用氰基丙烯酸酯黏合剂黏结聚丙烯和低密度聚乙烯,可以产生超过本体撕裂强度的黏结.同样也具有有效的耐久性.可长时间耐开水浸泡[9]
3 F1 x! P1 A' h' U
在氰基丙烯酸酯黏合剂黏结时使用表面处理剂主要为提高黏结强度，润湿和溶胀聚烯烃。这对低黏度氰基丙烯酸酯黏合剂来说很有吸引力的。一个相似的作用是同自由基固化丙烯酸酯一样，表面处理剂由二价铜（II）盐溶液，黏合剂为甲基丙烯酸甲酯，在低密度聚乙烯表面黏结失败，混合黏合剂和聚乙烯形成1.5 mm厚膜。 [10]
  C) N/ ~6 C4 y) h* _
7 b+ a, F% O2 `2 G$ ?氯化聚烯烃也经常用于处理低能表面如聚烯烃塑料。这些包括氯化聚乙烯和氯化聚丙烯，它们通常被制成溶液使用.作为聚丙烯表面处理剂，氯化聚烯烃在橡胶和聚丙烯间粘合得到很大提高[11, 12] 。由氯化聚丙烯配制成的表面处理剂已经被用于汽车用缓冲器聚丙烯和油漆间黏结。表面处理剂中的氯原子被认为是提高极性和提高附加黏结[1] 。无溶剂，无水发生的乳液和分散液氯化聚乙烯表面处理剂已经被开发[13, 14] 。它们增加了聚丙烯和其它热塑性聚烯烃之间胶接强度和耐水性。
$ @! Z( ?6 [: d4 k, j) }


; s5 j& ~) K* T% W2 B( C7 P未硫化的弹性体表面处理剂

# a; V' o% n0 w6 h. J+ t8 `5 GPrimers for Unvulcanized Elastomers
' Y) o$ _% Q3 l7 a0 `* |$ C
表面处理剂被发现有特殊用途，在处理嵌在弹性体内部被处理表面 。有很多例子如当未硫化橡胶被要求自身键合或同其它材料如金属嵌入。表面处理剂在这些场合对于热塑体和胶接层之间产生很强的键合。例如同轴溜冰轮子制造。这里有金属嵌件（轴承组合件）需要对周围的热塑体有很好的键合适用弹性体轮子使用。

表面处理剂被涂在零件上空气或加热干燥，在滚轮下，金属中心必须进行表面处理，表面处理剂处理和干燥，小心的放在模具里。熔化的热塑性弹性体被倒进模子里，它接触和润湿金属中心表面，当热塑体固化在模具中，依靠表面处理剂作用，在金属和弹性体之间形成一个强的粘合键。
; y# R/ O9 n4 b) f
表面处理剂作为中间层，使用在嵌入黏结和热塑性弹性体树脂之间，黏结层和树脂性质相反或化学反应要求的强粘合。表面处理剂通过化学配方调整能够在胶接层和弹性体之间发生化学反应。在固化弹性体化合物与表面处理剂体系之间获得一个很强的胶接层。这种情况下表面处理剂被看成是一种黏合剂。尽管更准确的说是一种表面处理剂，和未硫化橡胶提供黏结。表面处理剂对易润湿表面提供保护面；但是更重要的是提供了一个与弹性体相匹配的化学反应表面。

& W/ Y) D& [% G$ b$ z) A经常是在聚合物树脂中未硫化橡胶被用于表面处理剂。如典型的表面处理剂配方包含氯化橡胶，酚醛树脂，和溶剂。一些水基弹性体键合剂被开发和商业使用。树脂化合物提供了内聚强度和增强对金属的黏结。橡胶对体系提供韧性和减少残余应力。表面处理剂对弹性体嵌入物键合性质包括Chemlok, Chemosil, Thixon, Megum, Robond, and Cilbond 商标。表4给出了几种产品主要性质。

) [6 Z2 _3 k9 r4 B
( r1 E/ U7 X- @9 a' EProduct
Manufacturer
Suitable to Bond
8 Y3 }* j& z# H+ Z# j! v5 MType Product

Chemlok 205
Chemlok 607
Chemlok 254
5 M, F+ ~* _6 {2 iChemlok 8560
Ty Ply BN
- S( r( J: x; B( `, D. {! ~  o: ^# q% xLord Corporation
NBR
4 X- \4 k3 [6 AFKM, EPDM
' G& w* u" e2 m3 a. NCR
EPDM
NBR, ACM
Metal primer
0 x0 c; X  Y- n; L/ B+ r0 O( `
Thixon P5
7 |; L4 ^, E9 l( _& m# \! C) uThixon P6
- O1 ~* q* ?$ v" ^Thixon P9
/ `( ]$ j: Q8 E, j. V/ G) DThixon 310
Megum 3290-
: S% x$ ^* Q* f) ?/ A8 iRohm and Haas
NBR, CR, CO
NBR
NBR, CR
, B( ?6 [# j% d  y& T' N' ^" n6 LFKM
( {* M( v4 ]+ r- {" @FKM
8 a7 d( v. s2 GMetal primer
. A/ m5 ?5 i1 ]  o; m# f3 J
Cilbond 10
$ l( T8 w8 g* i7 _' m, OCilbond 17
1 d  j; b" R: n1 a8 ~: hCilbond 89
/ `, L# {' B6 @! G# FCilbond 49SF
Cilbond 65W
Rohm and Haas
+ K& F/ g) B  S, T, HChemical Innovations Limited
NBR
NBR, ACM
EPDM
PU
Si
Metal primer
9 m/ ?+ Q5 ]( ?( t
0 r$ G( K7 o) W, X8 t4 cChemosil 511
Henkel GmBH
" v/ [8 K; I$ }# U7 k0 h3 c; JFKM
Metal primer

Elastomers: NBR - Nitrile, CR - Neoprene, ACM - Polyacrylate, CO - Epichlorohydrin, EPDM - Ethylene Propylene, PU - Polyurethane, SI - Silicone, FKM - Vinylidine Fluoride Hexafluoropropylene Copolymer
, i9 ~  s3 K4 ^" B1 l8 X4 X
. e* ]% v* T: S* Z; w6 C5 z+ k

3 j4 L9 J2 E8 u! J
2 a5 `; r0 V# o- }& v

+ s, [. K/ h! e5 UTable 4: Proprietary Primers for Bonding Unvulcanized Elastomers to Metal Parts [15]

更多弹性体用这种办法粘接，包括腈类,氯丁橡胶,聚氨酯,天然胶,SBR和丁基胶。较少的通用的未硫化的弹性体如硅树脂,碳氟化合物,氯磺化聚乙烯,和聚丙烯酸酯更难黏结.近期发展的黏合剂表面处理剂也提高了这些弹性体对金属的黏结。

8 t' N9 J6 J1 ~/ _当然, 表面处理剂应当有个好的标准。在流动的未硫化弹性体成型期间,必须小心以便表面处理剂/黏合剂体系并没有擦去底层, 同等注意的是不允许外露的未硫化弹性体流进洗净的模具,对严厉表面免除保护界面是必须的.

( d  M. i: e( Y7 g; t; ?对于选择表面处理剂,塑料嵌入材料黏结类似于未硫化弹性体.。这些塑料零件必须按照常规方法进行表面处理,塑料必须承受橡胶硫化温度.。表面处理剂也被使用于热塑体织物粘合。包括软管,带子,轮胎。间苯二酚甲醛树脂在这些领域都能使用。
$ j' L* r/ X- i: Q2 hReferences:
7 {3 S7 e" K$ _( B
+ J) ~7 D  O" u* o) I! ^1.   Comyn, J., Adhesion Science, Royal Society of Chemistry, Cambridge, 1997, pp. 27-28.
2. Krieger, R.B., ”Advances in Corrosion Resistance of Bonded Structures”, in Proc. Nat. SAMPE Tech. Conf., vol. 2, Aerospace Adhesives and Elastomers, 1970.
8 r' w1 M7 a. R: ~3. Kuhbander, R.J. and Mazza, J.J., ”Evaluations of Low VOC Chromated and Nonchromated Primers for Adhesive Bonding”, 38th Annual SAMPE Symposium, May 1993, pp. 785-795.
4. Sweet, D.E., ”Metlbond X6747 100% Water Based Primer for Aerospace Bonding Applications”, 38th Annual SAMPE Symposium, May 1993, pp. 1241.
5. Lindner-Meyler, K. and Brescia, J.A., ”Effectiveness of Water Borne Primers for Structural Adhesive Bonding of Aluminum and Aluminum Lithium Surfaces”, J. of Adhesion Science and Technology, vol. 9, no. 1, 1995.
5 z9 S  _+ W' t1 [6 n$ D, |1 f6. Foister, R.T., Gray, R.K., et. al., ”Structural Adhesive Bonds to Primers Electrodeposited on Steel” J. Adhesion, vol. 24, 1989, p.17
7. Okamoto, Y. and Klemarczyk, P.T., ”rimers for Bonding Polyolefin”, J. Adhesion, vol. 40, 1993, p. 81.
8. Yang, J. and Garton, A.J., ”rimers for Adhesive Bonding to Polyolefins”, J. of Applied Polymer Science, vol. 48, 1993, p. 359.
9. Yang and Garton (8).
! B; ]/ a4 c& C$ W10. Fields, T.J., et. al., J. Adhesion Science and Technology, vol. 9, no. 5, p.627.
1 R  ^% m$ L# K0 k% m! R( k8 k  W11. Lawniczak, J., et. al., ”Chlorinated Polyolefins as Adhesion Promoters for Plastics”, Proceedings of the ACS Division of Polymeric Materials Science and Engineering, vol. 68, 1993, pp. 28-29                          12. Waddington, S. and Briggs, D., Polymer Comm., vol. 32, 1991, p. 506.
9 @4 W' W) l  O3 J& q13. Dechent, W.L. and Stoffer, J.O., ”Waterborne Chlorinated Polyolefin Adhesion Promoters”, Proceeding of the ACS Division of Polymeric Materials Science and Engineering, vol. 69, 1993, pp. 380-381.
+ A& y* {, _" ^14. Lawniczak, F.J., Greene, P.J., et. al., ”Water Reducible Adhesion Promoters for Coatings on Polypropylene Substrates”, J. of Coatings Technology, December 1993, pp. 21-26.
2 F! p9 ^7 }) P: X4 ]  Q" f6 S15. Symes, T. and Oldfield, D., ”Technology of Bonding Elastomers”, Treatise on Adhesion and Adhesives, vol. 7, J.D. Minford, ed., Marcel Dekker, New York, 1991.

chenhl

非常感谢楼主提供这么好的资料。

lill19851016

真是感谢楼主了， 资料太好了

留校察看

感谢提供这么好的资料，学习了