本發(fā)明屬于復(fù)合板材領(lǐng)域，具體涉及一種金屬橡塑發(fā)泡復(fù)合板材及其制備方法。

背景技術(shù)：

金屬橡塑發(fā)泡復(fù)合板材是做密封材料不可缺少的材料，密封是防止流體或固體顆粒從相鄰結(jié)合面間泄露，以及防止外界雜質(zhì)侵入機(jī)器設(shè)備內(nèi)部的零部件或措施，可分為靜密封和動(dòng)密封。其中，靜密封是指密封部位沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，用于固定件的密封。隨著我國(guó)工業(yè)的高速發(fā)展，現(xiàn)代密封行業(yè)對(duì)密封材料的可靠性要求越來越高。在密封行業(yè)，特別是非金屬密封材料領(lǐng)域，原有橡膠復(fù)合石棉材料密封板材和石墨復(fù)合板制成的密封圈或墊不能滿足內(nèi)燃機(jī)汽缸苛刻使用條件的密封要求和環(huán)保需要，既影響發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行，還存在安全隱患。石棉復(fù)合板由于石棉致癌的關(guān)系，已經(jīng)被逐步淘汰。而石墨復(fù)合板也因其強(qiáng)度差、容易破損使得應(yīng)用受限。現(xiàn)有工藝生產(chǎn)的發(fā)泡橡膠金屬覆膠復(fù)合板目前已被廣泛使用，但發(fā)泡橡膠-金屬密封板存在泡孔不均勻、橡膠與基體粘附力小、密封性能差等問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一個(gè)目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)缺陷，提供一種金屬橡塑發(fā)泡復(fù)合板材。

一種金屬橡塑發(fā)泡復(fù)合板材，包括金屬基材，所述金屬基材的兩面分別依次附著有第1粘合劑層、第2粘合劑層和橡膠層，所述橡膠層由如下重量份數(shù)的原料制成：橡膠100份、乙烯-醋酸乙烯共聚物20-30份、活性劑10-20份、發(fā)泡膠粉10-20份、發(fā)泡促劑3-10份、發(fā)泡體系8-20份、填料40-80份、軟化劑3-10份、硫化體系3-8份、流平劑1-2份、消泡劑2-3份；所述第1粘合劑層由如下重量份數(shù)的原料制成：乙烯基硅烷偶聯(lián)劑10-15份、甲醇75-85份、鹽酸1-2份、水10-20份；所述第2粘合劑層由如下重量份數(shù)的原料制成：熱固性樹脂30-40份、甲醇75-85份。

優(yōu)選地，乙烯基硅烷偶聯(lián)劑選自乙烯基三(B-甲氧基乙氧基)硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷中的任意一種或兩種。

優(yōu)選地，熱固性樹脂選自酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、聚酯樹脂中的任意一種或兩種。

優(yōu)選地，第1粘合劑層的厚度為0.005-0.01mm，第2粘合劑層的厚度為0.005-0.01mm。

優(yōu)選地，鹽酸的pH為1-2。

本發(fā)明在金屬基材和橡膠層之間設(shè)置有2層不同組成的粘合劑層，其作用機(jī)理是：第1粘合劑主要為具有通式RSiX3的硅烷偶聯(lián)劑，R為有機(jī)基團(tuán)，能與第2粘合劑中的樹脂結(jié)合從而增加粘合力；SiX基水解，生成SiOH，SiOH之間可以脫水縮合生成含SiOSi的低聚硅氧烷，可以和基材表面形成氫鍵從而增加與基材之間的粘合力；第2粘合劑能與丁腈橡膠反應(yīng)形成化學(xué)鍵，從而和橡膠層之間有較高的粘合力。

優(yōu)選地，橡膠選自丁腈橡膠、氟橡膠、丙烯酸酯橡膠中的任意一種或兩種。

優(yōu)選地，橡膠層的厚度為0.02-0.12mm。

優(yōu)選地，金屬基材的厚度為0.2-1.0mm。

優(yōu)選地，金屬基材選自碳鋼板、鍍錫鋼板、不銹鋼板、鋁板、鐵板中的任意一種。

本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種制備所述的金屬橡塑發(fā)泡復(fù)合板材的方法，該方法包括以下步驟：

(1)將金屬基材進(jìn)行脫脂、鈍化處理；

(2)將橡膠與乙烯-醋酸乙烯共聚物塑煉后加入活性劑、發(fā)泡膠粉、發(fā)泡促劑、發(fā)泡體系、填料、軟化劑、硫化體系后進(jìn)行混煉，再用有機(jī)溶劑溶解后，加入流平劑、消泡劑并分散均勻，得到液態(tài)橡膠混合物；

(3)將第1粘合劑層所需原料在40-80℃攪拌2-3h，得到第1粘合劑；將第2粘合劑層所需原料在常溫?cái)嚢?-2h，得到第2粘合劑；

(4)在步驟(1)所得的金屬基材的兩面分別依次涂覆步驟(3)所得的第1粘合劑和第2粘合劑；

(5)在步驟(4)所得的金屬基材的兩面分別涂覆步驟(2)所得的液態(tài)橡膠混合物；

(6)將步驟(5)所得的金屬橡塑發(fā)泡復(fù)合板材先在120℃-150℃下熱處理10-20min，再在160℃-170℃下進(jìn)行60-120min的二次硫化。

優(yōu)選地，步驟(4)、步驟(5)的涂覆方法為淋涂、輥涂、噴涂、浸涂中的任意一種方式。步驟(4)和步驟(5)的涂覆方法可以選擇相同方式，也可以選擇不同方式。

優(yōu)選地，發(fā)泡體系由發(fā)泡劑與發(fā)泡助劑組成，發(fā)泡劑選自AC(偶氮二甲酰胺)、H(二亞硝基五次甲基四胺)、OBSH(4，4’-氧代雙苯磺酰肼)中的任意一或二種。

優(yōu)選地，硫化體系由硫化劑與硫化促進(jìn)劑組成，硫化劑選自硫黃、DCP(過氧化二異丙苯)、3#硫化劑(N，N-二次肉桂基-1，6-己二胺)中的任意一或二種，硫化促進(jìn)劑選自CZ(N-環(huán)已基-2-苯駢噻唑次磺酰胺)、D(二苯胍)、TMTD(二硫化四甲基秋蘭姆)、DM(2、2'-二硫代二苯并噻唑)氰尿酸三烯丙酯中的任意一或二種。

本發(fā)明通過橡塑與金屬板材的結(jié)合使金屬板上形成超優(yōu)越的高密封性材料在涂上(0.02mm-0.12mm)的丁腈或氟橡膠、丙烯酸酯橡膠材料，該產(chǎn)品憑其耐久、環(huán)保的優(yōu)越性可用于汽車、摩托車密封墊的專用產(chǎn)品。該產(chǎn)品除廣泛有使用在引擎周圍以外，在動(dòng)力傳遞系統(tǒng)方面，剎車減噪片材料也成為了各廠家的首選材料。此外，在壓縮機(jī)密封方面，作為耐液體性強(qiáng)、耐高壓的密封產(chǎn)品，被指定使用在要求工作環(huán)境嚴(yán)酷的汽車空調(diào)機(jī)壓縮機(jī)方面。

塑膠原料由EVA和丁腈橡膠、氟橡膠、丙烯酸酯橡膠的各一兩種混合而成，本發(fā)明通過在橡膠配方中引入EVA，同時(shí)，在配方中引入偶聯(lián)劑改善各組分材料的相容性和結(jié)合性，提高共混體材料的強(qiáng)度和耐磨耗性能，從而極大地提高材料的回彈性能和柔韌性和耐磨性，金屬橡塑發(fā)泡復(fù)合板材密封材料，對(duì)所制材料的基本性能進(jìn)行了較系統(tǒng)的檢測(cè)并與國(guó)內(nèi)外相關(guān)材料進(jìn)行了對(duì)比。并按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)部分性能進(jìn)行了測(cè)試。結(jié)果顯示該材料具有優(yōu)異的壓縮回彈性能、柔軟性好，極好的抗蠕變松弛性能和耐介質(zhì)性能，較高壓縮率。金屬與橡膠之間的粘結(jié)牢固，復(fù)合密封材料兼具有橡膠等彈性體的高壓縮回彈性，又具備金屬的強(qiáng)度和尺寸穩(wěn)定性，對(duì)粗糙度高或低面壓的密封端面的密封性差，抗蠕變松弛性能差，板材強(qiáng)度低且成本頗高。且發(fā)泡橡膠外觀形貌沒有明顯變化，表明丁腈橡膠具有優(yōu)異的耐油性。所以本發(fā)明的板材是一種十分理想的車用密封材料。

因此本發(fā)明的金屬橡膠復(fù)合密封板材可以應(yīng)用于密封件，如：汽車密封墊、摩托車密封墊、一般密封墊、氣缸蓋密封基材、耐熱密封圈、冷凍機(jī)用密封墊、耐磨性密封墊、防剎車噪音材等。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下有益效果：

1)采用化學(xué)法生產(chǎn)，工藝簡(jiǎn)單，產(chǎn)品具有較高的壓縮率、回彈率，其柔軟性好，應(yīng)力松弛率低，耐流體性能優(yōu)異，能發(fā)揮較好的密封性。利用基材是金屬的特性，使用高強(qiáng)度、高反彈力的不銹鋼板，在其金屬表面涂上丁腈、氟、高密封性丁腈橡膠等復(fù)合材料來適應(yīng)各種工作環(huán)境的要求。在密封部位沖出密封波紋，將以往的面密封改為線密封，來大幅度提高密封性能。用戶可憑優(yōu)良的先進(jìn)的密封效果加工設(shè)計(jì)各種密封產(chǎn)品來滿足各種產(chǎn)品的密封要求；

2)實(shí)現(xiàn)優(yōu)越的密封性。根據(jù)需要可以按產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求在金屬橡膠板上沖壓出密封波紋，這樣可進(jìn)一步提高密封性能，而且松馳力緩和極小，不需要加大螺絲扭力；

3)實(shí)現(xiàn)高度的環(huán)境適應(yīng)力。橡膠和金屬的粘合力極強(qiáng)，在任何環(huán)境下都不用擔(dān)心剝離。首先，橡膠層超薄，和橡膠單體相比，可在高溫環(huán)境下使用；其次，對(duì)臭氧、鹽水、冷熱循環(huán)等的耐受性優(yōu)越；再次，對(duì)不凍液、冷媒、各種油、燃料等的耐液性優(yōu)越；

4)在加工性和操作性方面，具有優(yōu)越的厚度精度，可用模具加工為高精密度的零部件。

5)本發(fā)明通過在配方中用偶聯(lián)劑改善各組分材料的相容性和結(jié)合性，從而提高了橡塑并用材料的強(qiáng)度和耐磨耗性能，使得到的橡塑復(fù)合層既保持了EVA材料的塑性又擁有橡膠材料的柔軟、彈性、防滑和優(yōu)良的耐磨耗性能。橡膠與EVA并用的優(yōu)點(diǎn)有：耐水性：密閉泡孔結(jié)構(gòu)、不吸水、防潮、耐水性能良好；耐腐蝕性：耐海水、油脂、酸、堿等化學(xué)品腐蝕，抗菌、無毒、無味、無污染；加工性：無接頭，且易于進(jìn)行熱壓、剪裁、涂膠、貼合等加工；防震動(dòng)：回彈性和抗張力高，韌性高，具有良好的防震、緩沖性能；保溫性：隔熱，保溫防寒及低溫性能優(yōu)異，可耐嚴(yán)寒和曝曬；隔音性：密閉泡孔，隔音效果好。此外橡膠的分子鏈可以交聯(lián)，交聯(lián)后的橡膠受外力作用發(fā)生變形時(shí)，具有迅速?gòu)?fù)原的能力，并具有良好的物理力學(xué)性能和化學(xué)穩(wěn)定性。

6)通過橡膠與EVA并用來彌補(bǔ)橡膠產(chǎn)品的缺點(diǎn)：容易老化，及其制品在加工，貯存和使用過程中，由于受內(nèi)外因素的綜合作用而引起橡膠物理化學(xué)性質(zhì)和機(jī)械性能的逐步變壞，最后喪失使用價(jià)值等。

7)通過在橡膠混煉中添加發(fā)泡膠粉使成本更低，操作合格率更高，排氣更優(yōu)等，且外觀更光亮。

具體實(shí)施方式

下面通過具體實(shí)施方式來進(jìn)一步說明本發(fā)明，以下實(shí)施例為本發(fā)明具體的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受下述實(shí)施例的限制。

實(shí)施例1

(1)將0.2mm厚的碳素鋼板以常規(guī)方法進(jìn)行脫脂、鈍化處理；

(2)將100份丁腈橡膠與30份乙烯-醋酸乙烯共聚物加入到開煉機(jī)塑煉5次后，加入活性劑10份、發(fā)泡膠粉20份、發(fā)泡促劑3份、發(fā)泡體系8份、填料80份、軟化劑10份、硫化體系3份后進(jìn)行4次混煉，再用有機(jī)溶劑溶解后，加入流平劑1份、消泡劑3份并分散均勻，得到液態(tài)橡膠混合物；

(3)乙烯基三乙氧基硅烷10份、甲醇75份、鹽酸2份、水10份在60℃攪拌2h，得到第1粘合劑；將酚醛樹脂30份、甲醇75份在常溫?cái)嚢?h，得到第2粘合劑；

(4)在步驟(1)所得的金屬基材的兩面依次以淋涂的方式涂覆步驟(3)所得的第1粘合劑和第2粘合劑，每一面的第1粘合劑層涂覆厚度為0.01mm，每一面的第2粘合劑層涂覆厚度為0.008mm；

(5)在步驟(4)所得的金屬基材的兩面以淋涂的方式涂覆步驟(2)所得的液態(tài)橡膠混合物，每一面的橡膠層涂覆厚度為0.06mm；

(6)將步驟(5)所得的金屬橡塑發(fā)泡復(fù)合板材先在130℃下熱處理15min，再在160℃下熱處理120min，得到金屬橡膠復(fù)合密封板材。

實(shí)施例2

(1)將0.5mm厚的鐵板以常規(guī)方法進(jìn)行脫脂、鈍化、磷化處理；

(2)將30份氟橡膠、70份丙烯酸酯橡膠與20份乙烯-醋酸乙烯共聚物加入到開煉機(jī)塑煉3次后，加入活性劑20份、發(fā)泡膠粉10份、發(fā)泡促劑7份、發(fā)泡體系20份、填料60份、軟化劑3份、硫化體系5份后進(jìn)行6次混煉，再用有機(jī)溶劑溶解后，加入流平劑2份、消泡劑2份并分散均勻，得到液態(tài)橡膠混合物；

(3)將乙烯基三(B-甲氧基乙氧基)硅烷12份、甲醇80份、鹽酸2份、水15份在80℃攪拌2h，得到第1粘合劑；將聚酯樹脂35份、甲醇80份在常溫?cái)嚢?h，得到第2粘合劑；

(4)在步驟(1)所得的金屬基材的兩面依次以輥涂的方式涂覆步驟(3)所得的第1粘合劑和第2粘合劑，每一面的第1粘合劑層涂覆厚度為0.008mm，每一面的第2粘合劑層涂覆厚度為0.005mm；

(5)在步驟(4)所得的金屬基材的兩面以輥涂的方式涂覆步驟(2)所得的液態(tài)橡膠混合物，每一面的橡膠層涂覆厚度為0.02mm；

(6)將步驟(5)所得的金屬橡塑發(fā)泡復(fù)合板材先在150℃下熱處理10min，再在170℃下熱處理60min，得到金屬橡膠復(fù)合密封板材。

實(shí)施例3

(1)將1.0mm厚的鍍錫鋼板以常規(guī)方法進(jìn)行脫脂、鈍化處理；

(2)將100份丙烯酸酯橡膠與25份乙烯-醋酸乙烯共聚物加入到開煉機(jī)塑煉4次后，加入活性劑15份、發(fā)泡膠粉15份、發(fā)泡促劑10份、發(fā)泡體系14份、填料40份、軟化劑6份、硫化體系8份后進(jìn)行5次混煉，再用有機(jī)溶劑溶解后，加入流平劑1份、消泡劑2份并分散均勻，得到液態(tài)橡膠混合物；

(3)將乙烯基三乙氧基硅烷10份、乙烯基三甲氧基硅烷5份、甲醇85份、鹽酸1份、水20份在40℃攪拌3h，得到第1粘合劑；將環(huán)氧樹脂20份、聚酯樹脂20份、甲醇85份在常溫?cái)嚢?h，得到第2粘合劑；

(4)在步驟(1)所得的金屬基材的兩面依次以噴涂的方式涂覆步驟(3)所得的第1粘合劑和第2粘合劑，每一面的第1粘合劑層涂覆厚度為0.005mm，每一面的第2粘合劑層涂覆厚度為0.01mm；

(5)在步驟(4)所得的金屬基材的兩面以噴涂的方式涂覆步驟(2)所得的液態(tài)橡膠混合物，每一面的橡膠層涂覆厚度為0.12mm；

(6)將步驟(5)所得的金屬橡塑發(fā)泡復(fù)合板材先在120℃下熱處理20min，再在160℃下熱處理80min，得到金屬橡膠復(fù)合密封板材。

對(duì)上述實(shí)施例1-3所得的金屬橡膠復(fù)合密封板材按照相關(guān)中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行性能測(cè)試，并將測(cè)試結(jié)果的平均值與其他幾種現(xiàn)有技術(shù)的板材進(jìn)行對(duì)比，得到的結(jié)果如下表。

表1金屬橡膠復(fù)合密封板材性能測(cè)試結(jié)果

由上表可知，本發(fā)明提供的金屬橡塑發(fā)泡復(fù)合板材在壓縮率、回彈率、應(yīng)力松弛率、耐溫性、耐油性、耐冷卻液、柔軟性和氣密性等方面表現(xiàn)均較好，表明本發(fā)明提供的金屬橡塑發(fā)泡復(fù)合板材具有較好的力學(xué)性能等性能。

應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以以任何相同或相似手段對(duì)本發(fā)明作各種變換或修改，這些等價(jià)形式同樣落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。