邓建青*,周同理,李斌,谢彦飞

(株洲时代新材料科技股份有限公司,湖南 株洲 412000)

橡胶金属复合制品工序间暂时防腐工艺研究

邓建青*,周同理,李斌,谢彦飞

(株洲时代新材料科技股份有限公司,湖南 株洲 412000)

针对橡胶金属复合制品经硫化及(23 ± 2) °C恒温处理后转移到高温高湿的自然环境中时金属表面易凝聚水分而导致锈蚀的问题,就几种水性和油性防锈剂对橡胶拉伸性能和邵氏硬度,橡胶与金属间的粘合性能,涂膜附着力和耐蚀性的影响,以及防锈效果进行试验.DFW8301、HH983和SP-9102防锈剂均对橡胶性能和橡胶与金属粘合无明显影响,可在水分凝聚的状态下有效防止产品出现锈蚀.溶剂型防锈剂DFW8301适用于后续不需涂装或涂装前有严格清洗、除油的产品,而水性防锈剂HH983和SP-9102适用于后续需涂装,尤其是涂装前只有简单清洗的产品.

橡胶金属复合制品;冷凝;腐蚀;暂时防腐;防锈剂

橡胶金属复合制品有良好的减震作用,被广泛应用于机车、工程机械、房屋等领域.部分橡胶金属复合制品硫化后需进行(23 ± 2) °C恒温处理,但当它们随后被转移到高温高湿的自然环境中时,金属表面常凝结大量水分,导致金属出现严重锈蚀.锈蚀不仅给后续涂装或电镀工作带来压力,而且会影响涂装和电镀质量.因此,通常需要对橡胶金属复合制品进行防锈处理,防止产品在电镀或涂装前被腐蚀.本文选取了7种市售防锈剂,对上述问题进行了研究,并通过试验确定了解决该问题的防腐工艺.

1 试验

1.1 材料

PSA-002防锈油(原液涂刷),华阳恩赛;DFW8301脱水型防锈剂(原液涂刷),德国福斯油品集团;10%(体积分数,用自来水稀释,下同)HJ610水基防锈剂,上海洁乐特;10% YH-007水质气相防锈液,南通永余;15% NX-F19金属防锈剂,长沙天一;25% HH983长效防锈水,长沙军工转民用科技有限公司;10% SP-9102水质气相防锈剂,帕卡赖精.

天然橡胶硫化试片按GB/T 528-2009《硫化橡胶或热塑性橡胶 拉伸应力应变性能的测定》制样(I型哑铃状),用于防锈剂对橡胶性能影响的试验.7.5 cm X 15 cm X (3 ～ 4) mm的喷砂45钢用于防腐试验.

1.2 试验方案

就防锈剂对橡胶性能,橡胶与金属间粘合,涂膜附着力和耐蚀性的影响以及防锈效果进行了全面试验,对比各种防锈剂的防锈效果,具体方法见表1.

表1 试验方案及相关标准Table 1 Test scheme and relevant standards

2 结果与讨论

2.1 室内放置试验

试验期间室内温度10 ～ 34 °C、湿度45% ～ 75%,工业大气环境;采用PSA-002、DFW 8301处理的试板放置70 d无锈蚀,采用HH983和SP-9102处理的试板放置50 d左右开始出现锈蚀,采用NX-F19、HJ610和YH-007处理的试板放置不到50 d均出现锈蚀.由此可知:

(1) 两款油性防锈剂PSA-002和DFW 8301的防锈性能明显优于水性防锈剂.

(2) 5种水性防锈剂中,HH983、NX-F19和SP-9102的防锈性能相对较好.

HJ610和YH-007由于防锈性能达不到要求,因而不再参与后续试验.

2.2 对橡胶性能影响的试验

从表2可知,PSA-002防锈油对橡胶性能有一定的影响,其他4种防锈油(剂)对橡胶性能无明显影响.天然橡胶不耐矿物油,而PSA-002中含大量矿物油,会使橡胶产生溶胀[1-2],但因为涂刷粘附量不大,所以仅使橡胶性能发生轻微变化.即便如此,后续试验不再使用 PSA-002防锈油.DFW8301为轻质油性防锈剂,溶剂油挥发较快,故对橡胶无明显的影响.HH983、NX-F19和SP-9102防锈剂为水性溶液,溶液中无强酸强碱以及强氧化性或强还原性物质,不溶解也不会分解橡胶,故对橡胶性能不会有太大的影响.

表2 防锈剂对橡胶性能的影响Table 2 Effects of different rust-proofing agents on properties of rubber

2.3 对橡胶金属粘合影响的试验

橡胶金属复合制品分别以HH983、NX-F19和SP-9102防锈剂浸泡72 h,在防锈剂DFW8301中则浸泡1 min,自然晾干后测其粘合性能并无异常,说明这几种防锈剂对橡胶与金属的粘合均无明显影响,可用于橡胶金属复合制品防锈处理.这是因为橡胶金属粘合主要通过化学键实现[2].正如2.2节中所述,3种水性防锈剂中无强酸强碱以及强氧化性和强还原性物质,而水本身不会对橡胶金属结合的化学键产生影响;DFW8301也不含强溶剂、强氧化性和强还原性物质,又容易挥发,所以也不会对橡胶金属粘合造成明显的影响.

2.4 润湿试验

根据2.1-2.3节的试验结果,选择DFW8301、NX-F19、HH983和SP-9102继续做润湿试验,结果见表3.DFW8301为排水型防锈剂,它在循环润湿状态下的防锈性能明显优于水性防锈剂,3种水性防锈剂中,SP-9102和HH983在循环润湿状态下的防锈性能相对较好.

表3 润湿试验结果Table 3 Result of wettability test

2.5 淋雨试验

根据2.4节的试验结果,选择DFW8301、HH983和SP-9102这3种防锈剂继续做淋雨试验,结果表明,经DFW8301处理的试样室外放置15 d仍未生锈(其中4 d晴,5 d阴,2 d大雨,4 d小雨);分别经HH983和SP-9102处理的试样淋大雨1 d后就生锈;DFW8301排水型防锈剂在淋雨状态下的防锈性能明显优于水性防锈剂,这是因为 DFW8301会在金属表面形成一层拒水性薄膜.而水性防锈剂本身就是溶于水的,不耐水冲刷.因此,DFW8301适用于防锈后可能淋雨的场合,HH983和SP-9102只适用于防锈后无淋雨或无水冲刷的场合.

图1 淋雨试验后的试样照片Figure 1 Photos of the samples after exposure to rain

2.6 冷凝试验

产品硫化后冷却至室温,分别涂刷DFW8301、HH983和SP-9102这3种防锈剂,自然干燥后放入0 °C的高低温实验箱中保持2 h,再拿出放置在自然环境中,表面凝聚大量水分并成股流下,表面自然干燥后均无明显的锈蚀现象(见图2).可见DFW8301、HH983和SP-9102均可在水分凝聚的状态下有效防止产品锈蚀,满足恒温产品凝水的防锈要求.

2.7 对漆膜性能影响的试验

从表4可知,水性防锈剂HH983和SP-9102对涂膜附着力无明显的影响,DFW8301则严重影响涂膜的附着力,但脱脂后可以满足要求.原因可能是:水性防锈剂干燥后在金属表面残留的防锈物质层很薄,并且有活性基团与涂料发生化学反应;而溶剂型防锈剂干燥后在金属表面留下一层蜡膜,不能再与油漆产生化学反应,也不能及时溶解,隔绝了油漆/金属界面,所以不脱脂时附着力很差.

图2 冷凝试验后的试样照片Figure 2 Photos of the samples after condensation test

表4 防锈剂对涂膜性能的影响Table 4 Effects of different rust-proofing agents on properties of coating

从表4还可看出,涂刷HH983和SP-9102两种水性防锈剂的样板可直接喷涂油漆,即使不脱脂也不会影响涂膜的耐盐雾性能.

3 结论

(1) DFW8301、HH983和SP-9102均对橡胶性能和橡胶金属粘合无明显影响,可在水分凝聚的状态下有效防止产品发生锈蚀.按正常工艺脱脂后涂装,涂膜附着力不受影响,均可满足橡胶金属制品恒温后凝水的防锈要求.

(2) DFW8301为溶剂型防锈剂,其耐水性优于HH983和SP-9102两种水性防锈剂,但对后续涂装附着力的影响明显更大.因此,DFW8301适用于后续不需涂装或涂装前有严格清洗除油的产品,而HH983和SP-9102适用于后续需涂装的产品,尤其是涂装前只有简单清洗的产品.

[1] 林孔勇, 金娟, 梁星宇.橡胶工业手册(第六分册)──橡胶工业制品[M].修订版.北京: 化学工业出版社, 1992: 2-4.

[2] 梁星宇, 周木英.橡胶工业手册(第三分册)──配方与基本工艺[M].修订版.北京: 化学工业出版社, 2001: 401-406.

Study on temporary anticorrosion between different procedures for rubber-metal composite product

DENG Arain*, ZHOU Tong-li, LI Bin, XIE Yan-fei

The rubber-metal composites are easy to rust due to the existence of condensed water on metal surface when being taken to natural environment with high temperature and humidity after vulcanization and (23 ± 2) °C thermostatic processing.The anticorrosion properties of several water- and oil-based rust-proofing agents and their effects on tensility and Shore hardness of rubber, bonding strength between rubber and metal, as well as adhesion and corrosion resistance of coating were studied.Three rust-proofing agents i.e.DFW8301, HH983 and SP-9102 have no obvious influence on rubber properties and bonding strength between rubber and metal, and can prevent the products from corrosion effectively when water condensation happens.DFW8301, a solvent-based rust-proofing agent, is suitable for the products which don't need painting or are subjected to strict washing and degreasing before painting.The water-based rust-proofing agents HH983 and SP-9102 are applicable to the products that need painting, especially for those are subjected to simple washing before painting.

rubber-metal composite product; condensation; corrosion; temporary anticorrosion; rust-proofing agent

TG178

A

1004 - 227X (2017) 19 - 1060 - 04

10.19289/j.1004-227x.2017.19.009

First-author's address:Zhuzhou Times New Material Technology Co., Ltd., Zhuzhou 412000, China

2017-06-07

2017-09-07

邓建青(1984-),男,江西新余人,工艺师,主要从事表面处理方面的研究工作.

作者联系方式:(E-mail) djq9898@126.com.

[ 编辑:周新莉 ]