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橡胶一黄铜粘合界面结构的形成过程和粘合反应历程

发布日期:2019-01-19 10:16:16     浏览次数:2458

        (2)橡胶一黄铜粘合界面结构的形成过程和粘合反应历程

        我们知道,由于金属Cu原子中的外层电子很容易失掉,这些电子很容易跑到金属表面。所以,在橡胶一黄铜粘合界面处如有电负性强的原子,像S、N、O等原子存在,则金属原子(Cu原子)不但可与S原子等形成化学键,而且这CuxS分子中的5原子还可进一步形成氢键。例如,橡胶和黄铜粘合界面上的Cu+离子便可与橡胶表面上的硫原子反应生成CnxS,或与交联橡胶网络中的S原子生成氢键。根据 Van Ooiif所进行的表面及界面研究结果,并结合前人的结论和见解认为,橡胶和镀铜钢丝之间粘合界面的形成和生长过程是这样的:在橡胶与黄铜粘合体系的硫化过程中,在粘合表面之间首先形成一层硫化物膜,叫界面(过渡)层。此膜包括CxS和ZnS两层,ZnS在靠近黄铜一边,CuxS则在靠橡胶一面。随着硫化继续进行,界层进一步增长,即在靠金属边的界面处发生CuーーCu+++2e-反应,在靠橡胶一边的界面处发生S+ze-——S应,金属铜离子(Cu++)和电子会通过硫化物层向橡胶一边转移。胶料中的硫黄分子(S8)可以被硫化物界层吸附,然后离解成活性硫原子S*,此活性硫原子又可脱附再与橡胶分子反应,也可以与电子e-反应生成离子S=,从而可进一步与扩散到橡胶表面上的铜离子Cu++反应生成CuxS,此即硫化物层(界层)的形成和增长过程,如图6-14所示。

        

        从图6-14可以看出,虽然镀黄铜钢丝和橡胶粘合的本质究竟是物理的还是化学的目前还有争论,但其粘合历程牵涉到很多化学反应却是不容置疑的。这些反应主要有:硫黄与铜反应、硫黄与橡胶反应,ZnO与硫黄反应等。其中以前两种反应最为重要,它是粘合的实质,这些反应可表示如下:

        

        化学理论认为只有发生第③种反应才能导致橡胶与黄铜之间的真正合而物理吸附理论认为第②种反应(相当于一种共价键的物理结合)导致了粘作用。由于各自都有自己的实验根据和理论上之见解,因此,只能按照两种理论结合起来运用比较切合实际。

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