鄧建青*，李斌，殷相勝

（株洲時代新材料科技股份有限公司，湖南 株洲 412000）

橡膠金屬復合制品廣泛用作火車、飛機、機械工程等領域的減震元件，其防腐措施通常是電鍍鋅。部分橡膠金屬質制品因外觀要求，鍍鋅后需進行白色鈍化處理，但白色鈍化膜的防腐性差[1]。為保證其防腐效果，需對鋅層進行封閉處理。根據(jù)橡膠的耐介質性[2]、膠粘劑粘合理論和膠粘劑選用等方面考慮因素[3]，在選用封閉劑時應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合制品進行封閉處理后的效果。

1 實驗

1.1 實驗材料

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 實驗方案

(1)按銨鹽鍍鋅工藝鍍鋅后對樣品進行藍白鈍化。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；初步試驗封閉后產(chǎn)品的耐鹽霧能力。

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

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

1.3 性能檢測

(1)鹽霧試驗：按GB/T 10125–2012《人造氣氛腐蝕試驗 鹽霧試驗》中的中性鹽霧試驗法執(zhí)行，采用GT-7004-L 型鹽水噴霧試驗機，試樣表面與垂直方向呈15°～20°；試驗結束后拿出放置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，檢查試樣并判斷結果。要求中性鹽霧試驗72 h 無白銹，360 h無紅銹。

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

(3)戶外耐候性[4]試驗：按GB/T 1767–1979(1989)《漆膜耐候性測定法》執(zhí)行，試驗環(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)品可用于戶外運動物體，封閉膜需連續(xù)，有一定硬度(≥HB)和韌性(≤2 mm)。

2 結果與討論

2.1 耐鹽霧試驗能力

2.1.1 初步試驗

初步試驗結果見表1。

表1 調整工藝前中性鹽霧試驗結果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 達到中性鹽霧試驗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至少72 h 無白銹，從實驗結果看，僅Seal 300w 可達到，但LD-5962 和Slotofin-11 的耐中性鹽霧試驗結果也較接近72 h 無白銹的要求。以下將通過調整工藝重點研究Seal 300w、LD-5962 和Slotofin-11 在橡膠金屬復合制品上的白鋅封閉效果。

2.1.2 工藝調整試驗

將LD-5962 改為原液直接使用、不進行稀釋；Slotofin-11 按規(guī)定濃度和操作條件進行二次封閉處理。調整工藝后的試驗結果見表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到耐中性鹽霧試驗72 h 無白銹的要求，但調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際工藝密切相關。

表2 調整工藝后中性鹽霧試驗結果Table 2 Results of neutral salt spray test after adjusting process conditions

工藝調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合制品性能影響的試驗結果見表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，短時間接觸水溶液不會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低于橡膠的硫化溫度，不會明顯影響橡膠的性能。

2.3 戶外耐候性

戶外耐候性試驗結表明，Seal 300w 封閉樣品在非雨天時情況良好，但雨后24 h 內試片表面即開始出現(xiàn)白色腐蝕物；LD-5962 在戶外放置4 個月后，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 個月仍無明顯變化。由此可知，LD-5962 的戶外耐候性遠遠優(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，但返工時難以除去，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。這是因為封閉過程是封閉液滲入鈍化膜網(wǎng)架結構內，對網(wǎng)架結構中的孔隙進行填充，從而達到有效阻止腐蝕物進入的效果。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膜，同時填充孔隙和保護外表面。

3 結論

(1)不同封閉劑的使用效果和實際工藝密切相關，可通過調整工藝來改善效果，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，都能達到耐中性鹽霧試驗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:化學工業(yè)出版社,1996:400-419.

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

[4]樊新民.表面處理工實用技術手冊[M].南京:江蘇科學技術出版社,2003:568-569.