前言ＲＴＶ硅橡胶是由带端羟基的硅橡胶,白碳黑补强剂和硫化剂组成,由于其分子的主链结构特殊,因而具有一系列极为优良的性能,是一种既耐高温又耐严寒的合成橡胶,在各种橡胶中它的工作范围最广(-100～300Ｃ)。并具有十分优异的耐气候老化,耐臭氧老化,热氧老化和光老化性能。目前在工业及航空航天方面具有广泛的用途。[1-2]但是由于ＲＴＶ硅橡胶存在活性较低的缺点,与各种材料的粘接强度低,从而限制了其用途范围。在本研究中,将ＲＴＶ硅橡胶作为金属间密封剂材料,为了提高ＲＴＶ硅橡胶与金属材料间的粘接强度,保障密封效果,拟采取偶联剂表面处理法,对金属材料表面进行处理,使粘接面具有良好的化学结构,以提高吸附和化学键的作用,从而提高ＲＴＶ硅橡胶与金属间的粘接强度。ＲＴＶ硅橡胶的特点,主链是硅氧,端基是羟基,根据相似相容原理,所选择的偶联剂都是有机硅烷类。

1　试验

1.1　原材料
　　ＲＴＶ硅橡胶　工业级　
　　法国罗纳克郎公司偶联剂Ａ　工业级　
　　浙江大学偶联剂Ｂ　自配偶联剂Ｃ　工业级　
　　南京大学乙酸乙酯　化学纯二甲苯　化学纯

1.2　试验方法ＲＴＶ硅橡胶与金属间的粘接强度以剪切强度和扯离强度来表征,将剪切和扯离试件表面用1-3#硅砂喷砂处理,除去铁锈和氧化物,然后用化学纯乙酸乙酯清洗干净,放于电加热烘箱内,调温至80℃,烘2ｈ。将所用偶联剂配制成5%的二甲苯溶液。在试件表面涂刷一层偶联剂溶液,在室温下晾干1ｈ,放入电加热烘箱内,热处理1ｈ。配制ＲＴＶ硅橡胶,抽真空30ｍｉｎ。然后涂刷于试件表面,将试件粘接,保证试件的粘接面是20×20ｍｍ。在20℃固化96ｈ。取出试件,部分做高温加速老化试验,试验温度是50℃,老化时间是144ｈ,288ｈ。剪切强度和扯离强度采用ＨＧ4-852-854-76测试,测试仪器是国产电子拉伸机。

2　试验结果与讨论

2.1　不同偶联剂的作用不同偶联剂的作用的试验结果见表1。



由表1试验数据所示,所使用的偶联剂的种类不同,其效果迥异,Ａ,Ｃ的效果不佳,Ｂ的效果极好,强度测试值接近于空白试件的2倍。涂刷的有机硅烷偶联剂发生水解,生成硅醇,见图1,金属材料表面有一层微量的水分,生成羟基,见图2,硅醇与金属材料表面的羟基形成氢键,见图3。低温晾干时,硅醇间进行醚化反应,见图4,高温干燥时,硅醇和金属材料表面的羟基进行醚化反应,见图5。因此在金属表面形成了一个带活泼羟基的粘接面,利于与ＲＴＶ硅橡胶的粘接,偶联剂与金属材料表面形成了一个致密层,利于提高粘接强度。由于偶联剂的结构中的Ｘ基团不同,对水解和醚化反应起着很大作用,偶联剂Ａ,Ｂ,Ｃ在Ｘ基团上存在差异,Ａ和Ｃ的是氯,可加快水解反应和硅醇缩合反应迅速的进行,不能与金属界面牢固结合,同时水解产物酸性强,对金属腐蚀大,导致了对粘接强度的影响。Ｂ的基团是乙氧基,水解和醚化反应缓慢,产物无腐蚀性,生成的硅醇稳定,与金属界面形成牢固结合层,提高了ＲＴＶ硅橡胶和金属的粘接强度。[3]



2.2　偶联剂Ｂ的稳定性偶联剂Ｂ的稳定性的试验结果见表2。



　　如表试验数据所示,采用偶联剂Ｂ处理,经过6次试验,其剪切强度和扯离强度均大于空白试件,所测数据较为稳定。因此采用偶联剂Ｂ处理可以保证粘接强度的稳定性。

2.3　偶联剂Ｂ的热老化试验结果偶联剂Ｂ的热老化试验结果见表3。

　　表3数据表明,经过高温热老化试验,ＲＴＶ硅橡胶与金属材料继续能够保持较高的粘接强度。粘接强度的降低,粘接面被破坏,主要决定于起粘接作用的化学键的状态和性能。经过偶联剂的处理,在粘接的界面主要存在着硅氧键的作用,硅氧键的离解能(374ｋＪ ｍｏｌ)大于其它键,不易离解,具有极佳的稳定性。

3　结束语通过以上试验以及论述,可以认为:偶联剂Ｂ可以大大地提高ＲＴＶ硅橡胶与金属