鄧建青*，李斌，殷相勝

（株洲時(shí)代新材料科技股份有限公司，湖南 株洲 412000）

橡膠金屬復(fù)合制品廣泛用作火車、飛機(jī)、機(jī)械工程等領(lǐng)域的減震元件，其防腐措施通常是電鍍鋅。部分橡膠金屬質(zhì)制品因外觀要求，鍍鋅后需進(jìn)行白色鈍化處理，但白色鈍化膜的防腐性差[1]。為保證其防腐效果，需對鋅層進(jìn)行封閉處理。根據(jù)橡膠的耐介質(zhì)性[2]、膠粘劑粘合理論和膠粘劑選用等方面考慮因素[3]，在選用封閉劑時(shí)應(yīng)兼顧封閉劑的防腐效果及其對橡膠粘合等性能的影響。本文選用Seal 300w、LD-5962、LD-5961和Slotofin-11 等4 種封閉劑，對比研究了采用不同封閉劑對鍍鋅的橡膠金屬復(fù)合制品進(jìn)行封閉處理后的效果。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

荷蘭杜爾公司封閉劑Seal 300w，重慶立道化工封閉劑 LD-5962 和 LD-5961，浩精化工封閉劑Slotofin-11。

1.2 實(shí)驗(yàn)方案

(1)按銨鹽鍍鋅工藝鍍鋅后對樣品進(jìn)行藍(lán)白鈍化。銨鹽鍍鋅的工藝參數(shù)為：檸檬酸50～70 g/L，氯化銨220～250 g/L，氯化鋅30～40 g/L，硫脲1～2 g/L，聚乙二醇1～2 g/L，pH 5～6，溫度5～35°C，電流1.0～1.5 A/dm2。藍(lán)白鈍的工藝參數(shù)為：鉻酸酐2～5 g/L，氟化鈉2～4 g/L，硝酸30～50 mL/L，硫酸10～15 mL/L，室溫，鈍化時(shí)間2～10 s(鈍化后在空氣中停留5～15 s)。

(2)分別按各封閉劑的規(guī)定參數(shù)要求，用各封閉劑工作液浸涂樣品后，在60°C 下烘烤60 min；初步試驗(yàn)封閉后產(chǎn)品的耐鹽霧能力。

(3)調(diào)整封閉劑濃度或工藝，使各封閉劑達(dá)到最佳防腐水平，確定可滿足要求的封閉劑型號。

(4)選擇滿足耐鹽霧試驗(yàn)要求的封閉劑制作樣品，對其粘合性能、戶外耐候性等進(jìn)行檢測。

1.3 性能檢測

(1)鹽霧試驗(yàn)：按GB/T 10125–2012《人造氣氛腐蝕試驗(yàn) 鹽霧試驗(yàn)》中的中性鹽霧試驗(yàn)法執(zhí)行，采用GT-7004-L 型鹽水噴霧試驗(yàn)機(jī)，試樣表面與垂直方向呈15°～20°；試驗(yàn)結(jié)束后拿出放置30 min，再用自來水將殘留鹽溶液沖洗干凈，用紙輕輕吸干水分，檢查試樣并判斷結(jié)果。要求中性鹽霧試驗(yàn)72 h 無白銹，360 h無紅銹。

(2)粘合性能：目測粘合狀態(tài)，用剝離試驗(yàn)法檢驗(yàn)粘合力和附膠率。要求破壞力大于35 kN，附膠率大于95%。

(3)戶外耐候性[4]試驗(yàn)：按GB/T 1767–1979(1989)《漆膜耐候性測定法》執(zhí)行，試驗(yàn)環(huán)境為含污染物較多、粉塵含量高的城市工業(yè)大氣，要求戶外放置3 個(gè)月后鋅層表面無明顯的色澤變化。

(4)其他檢測：目測外觀色澤；按GB/T 1731–1993《漆膜柔韌性測定法》測定封閉膜的柔韌性；按GB/T 6739–2006《色漆和清漆 鉛筆法測定漆膜硬度》檢測封閉膜的硬度。要求產(chǎn)品可用于戶外運(yùn)動(dòng)物體，封閉膜需連續(xù)，有一定硬度(≥HB)和韌性(≤2 mm)。

2 結(jié)果與討論

2.1 耐鹽霧試驗(yàn)?zāi)芰?/h3>

2.1.1 初步試驗(yàn)

初步試驗(yàn)結(jié)果見表1。

表1 調(diào)整工藝前中性鹽霧試驗(yàn)結(jié)果Table 1 Results of neutral salt spray test before adjusting process conditions

從表1 可知，按各產(chǎn)品的正常濃度配槽封閉處理所得樣品，僅Seal 300w 達(dá)到中性鹽霧試驗(yàn)72 h 無白銹的水平，LD-5961 的效果明顯比其他3 種差。LD-5961和LD-5962 為重慶立道的產(chǎn)品，適用于不同場合，其產(chǎn)品說明書也表明LD-5962 的防腐性能優(yōu)于LD-5961；白鋅高防腐要求中性鹽霧試驗(yàn)至少72 h 無白銹，從實(shí)驗(yàn)結(jié)果看，僅Seal 300w 可達(dá)到，但LD-5962 和Slotofin-11 的耐中性鹽霧試驗(yàn)結(jié)果也較接近72 h 無白銹的要求。以下將通過調(diào)整工藝重點(diǎn)研究Seal 300w、LD-5962 和Slotofin-11 在橡膠金屬復(fù)合制品上的白鋅封閉效果。

2.1.2 工藝調(diào)整試驗(yàn)

將LD-5962 改為原液直接使用、不進(jìn)行稀釋；Slotofin-11 按規(guī)定濃度和操作條件進(jìn)行二次封閉處理。調(diào)整工藝后的試驗(yàn)結(jié)果見表2。從表2 可知，Seal 300w性能穩(wěn)定；LD-5962 和Slotofin-11 按其說明書規(guī)定濃度開槽所做樣品均未能達(dá)到耐中性鹽霧試驗(yàn)72 h 無白銹的要求，但調(diào)整工藝后二者均可滿足此要求，說明封閉劑的封閉效果和實(shí)際工藝密切相關(guān)。

表2 調(diào)整工藝后中性鹽霧試驗(yàn)結(jié)果Table 2 Results of neutral salt spray test after adjusting process conditions

工藝調(diào)整能提升封閉效果的原因是：提高開槽濃度可增加封閉劑在鋅層表面的殘留，即增大了封閉膜層的厚度，從而提高了防腐性能；二次封閉即在第一次封閉膜上增加一層封閉膜，也使膜層厚度增大，防腐性能相應(yīng)提高。

2.2 對產(chǎn)品粘合性能及橡膠的影響

各封閉劑對橡膠金屬復(fù)合制品性能影響的試驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3 封閉劑對橡膠粘合性能的影響Table 3 Effect of sealing agent on bonding performance of rubber

從表3 可知，Seal 300w、LD-5962 和Slotofin-11試驗(yàn)樣品的破壞力和附膠率均在合格范圍且無明顯差別；Seal 300w、LD-5962 和Slotofin-11 3 種封閉劑對產(chǎn)品的粘合及橡膠性能無明顯影響。究其原因可能是：

(1)橡膠本身具有一定的耐水、耐溶劑、耐酸堿、耐化學(xué)品性能，所以能經(jīng)受住鍍鋅和封閉工藝中浸泡等處理的影響。

(2)Seal 300w、LD-5962 和Slotofin-11 均為水性溶液，短時(shí)間接觸水溶液不會(huì)對橡膠的粘合及性能造成明顯影響。

(3)封閉工藝要求的烘烤溫度遠(yuǎn)低于橡膠的硫化溫度，不會(huì)明顯影響橡膠的性能。

2.3 戶外耐候性

戶外耐候性試驗(yàn)結(jié)表明，Seal 300w 封閉樣品在非雨天時(shí)情況良好，但雨后24 h 內(nèi)試片表面即開始出現(xiàn)白色腐蝕物；LD-5962 在戶外放置4 個(gè)月后，外觀無明顯變化；Slotofin-11 在放置20 d 后表面封閉層局部明顯變暗，該現(xiàn)象維持了4 個(gè)月仍無明顯變化。由此可知，LD-5962 的戶外耐候性遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于Seal 300w 和Slotofin-11，而Slotofin-11 除出現(xiàn)變色外無其他異常。其原因是Seal 300w 干燥后會(huì)形成粉狀附著層，不耐雨水沖刷和干濕交替變化的影響；Slotofin-11 和LD-5962干燥后，其表面均形成一層固化交聯(lián)膜，有一定的耐水沖刷和耐腐蝕性。

2.4 綜合性能

不同封閉膜的外觀及重要性能見表4。

表4 不同封閉劑的綜合性能Table 4 Overall performance of different sealing agents

從表4 可知，從封閉膜的外觀、耐鹽霧性、耐候性、韌性、附著力等方面綜合分析，Seal 300w 封閉膜為粉狀，易掉落，不能經(jīng)受雨水沖刷和砂石的輕度打擊，不宜選用；Slotofin-11 和LD-5962 的各項(xiàng)性能均較好，其封閉膜粘合牢固，能經(jīng)受一定的雨水沖刷和輕度的砂石打擊，且耐酸堿性強(qiáng)，但返工時(shí)難以除去，不便返工、要求一次操作合格，對生產(chǎn)過程控制的要求較高。

因此，相對于Seal 300w，Slotofin-11 和LD-5962的各項(xiàng)性能均較好。由此可推斷，交聯(lián)固化型封閉膜的整體性能比粉狀封閉膜優(yōu)越。這是因?yàn)榉忾]過程是封閉液滲入鈍化膜網(wǎng)架結(jié)構(gòu)內(nèi)，對網(wǎng)架結(jié)構(gòu)中的孔隙進(jìn)行填充，從而達(dá)到有效阻止腐蝕物進(jìn)入的效果。干燥后成粉狀的封閉膜不能對鈍化膜表層產(chǎn)生保護(hù)作用，而交聯(lián)固化膜則可在鈍化膜表面形成一層緊密附著的保護(hù)膜，同時(shí)填充孔隙和保護(hù)外表面。

3 結(jié)論

(1)不同封閉劑的使用效果和實(shí)際工藝密切相關(guān)，可通過調(diào)整工藝來改善效果，如改變開槽濃度，采用二次封閉等。

(2)Seal 300w、Slotofin-11 和LD-5962 封閉劑對橡膠金屬制品的粘合性能都無明顯影響，都能達(dá)到耐中性鹽霧試驗(yàn)72 h 無白銹的要求；但Seal 300w 的戶外耐候性能不佳，Slotofin-11 和LD-5962 各方面的性能都較好。

(3)交聯(lián)固化型封閉膜的整體性能比粉狀封閉膜更優(yōu)越。

(4)封閉劑在產(chǎn)品表面均有較多殘留，交聯(lián)固化封閉膜難以除去，返工性差、要求一次操作合格，對生產(chǎn)過程的控制要求較高。

[1]《電鍍手冊》編寫組.電鍍手冊(上冊)[M].北京:國防工業(yè)出版社,1988:234-235.

[2]梁星宇,周木英.配方與基本工藝[M]//《橡膠工業(yè)手冊》編寫小組.橡膠工業(yè)手冊(第三分冊).修訂版.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,1996:400-419.

[3]李盛彪,黃世強(qiáng),王石泉.膠粘劑選用與粘接技術(shù)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2002:1-29.

[4]樊新民.表面處理工實(shí)用技術(shù)手冊[M].南京:江蘇科學(xué)技術(shù)出版社,2003:568-569.