[发明专利]用于将橡胶与金属粘结的粉末状底胶

说明书

相关申请的交叉引用

根据35U.S.C.§119(e)，本申请要求于2008年11月7日提交的、名称为“用于将橡胶与金属粘结的粉末状底胶”(POWDERED PRIMER FOR RUBBER TO METAL BONDING)的美国临时专利申请No.61/112,211的优先权，其公开内容以引用的方式并入本文。

技术领域

本发明涉及粉末状底胶或涂料，尤其涉及用于将弹性体粘结到各种基底的粉末状底胶。更具体而言，本发明涉及与表涂层(topcoat)粘合剂一起使用的、用于将可硫化的弹性体粘结到基底(尤其是金属基底)的粉末状底胶。

背景技术

为了在两个由不同材料制备的基底之间实现优良的粘结，通常将底胶作为底涂层(undercoat)与覆盖涂层(covercoat)粘合剂组合使用。这些底胶的一个具体应用为：将弹性体粘结到金属表面。在多种工业和汽车组件中，弹性体与金属之间的粘结要经历苛刻的环境条件。例如，为了有助于减弱发动机的振动，许多采用了弹性体-金属粘结的发动机安装组件(engine mounting assembly)都包含流体。这些填充有流体的发动机安装装置暴露于越来越高的温度下，从而使得安装件内的弹性体与金属之间的粘合剂粘结暴露于极高温度的流体环境下。许多弹性体-金属组件(尤其是在汽车应用中使用的那些)通常都暴露于含有腐蚀性盐或其它腐蚀性物质的材料中，这些材料可能会起到使弹性体与金属之间的粘合剂粘结劣化的作用。

为了提供可接受的粘结作用，粘合剂组合物必须呈现出优异的初始粘结性(primary bonding，其被定义为在粘结受到破坏作用后橡胶在基底上的保持能力)、充分的抗移位性(sweep resistance，即，基底上未固化的粘合剂涂料在受到生橡胶注入模腔的力时保持不移动的能力)、良好的粘合剂贮存稳定性以及在极端环境条件下的耐久粘附性，这些通常由热撕裂测试(例如ASTM D-429)、应力下的沸水测试(其为工业领域内公知的)以及盐雾测试(例如ASTM B-117-97)来测定。

鉴于对挥发性有机化合物(VOC)的监管程度不断提高，使用常规的溶剂基粘合剂越来越成问题。因此，人们正进行大量的工作以开发水基替代物。例如，水性或水基底胶是已知的，并在美国专利No.5,200,455和5,162,156中有所描述，但它们与溶剂基底胶相比，具有多种缺点。例如，当与某些重要的粘合剂覆盖涂层一起使用时，期望提高包含经聚乙烯醇稳定的酚醛树脂分散体的弹性体-金属粘附用水性底胶的环境耐抗性能(见美国专利No.5,200,455)。包含衍生自水溶性酚醛前体的酚醛树脂的弹性体-金属用底胶也是已知的(见美国专利5,162,156)，但这些底胶存在若干缺点而抑制了它们用于形成牢固、耐环境的膜。在被热固化前，由水溶性酚醛树脂形成的膜在暴露于水时往往会发生再溶剂化。通常，水的来源为涂敷于底胶膜上的水性覆盖涂层。涂敷水性覆盖涂层基本上洗掉了由水溶性酚醛树脂形成的膜。另外，这些膜对腐蚀性流体表现出非常有限的耐受性。

将弹性体与金属粘结时伴随的另一个问题涉及在粘结之前对干燥的粘合剂进行预加热或预烘焙。通常利用粘合剂涂布金属基底，将粘合剂干燥，之后将经粘合剂涂布的金属基底置于模具中。然后将弹性体引入模具中，并在弹性体的硫化过程中将弹性体粘结到金属基底。将已粘结的部件从模具中取出，并将下一个金属基底置于模具中。当将这随后放入的下一个金属基底置于模具中时，其会受到由之前的成型操作保留在模具中的热的作用。干燥的粘合剂在粘结之前必须能够承受住这种残留的热(在本文中称为“预加热”)。

因此，人们一直需要这样的底胶，该底胶在热的、腐蚀性环境中提供牢固的粘合剂粘结作用，对广泛的覆盖涂层具有亲和性，并且形成能够耐受预加热条件以及呈现出良好的贮存稳定性和再溶剂化耐性的挠性膜。如果这种底胶也可用作金属表面保护涂层，则将是特别有利的。

发明内容

在本发明的第一方面中，提供一种粉末组合物。该粉末组合物尤其可用作旨在与粘合剂表涂层一起使用的底胶组合物。在本发明的另一个实施方案中，该粉末组合物被用作金属或其它基底用的涂料。在本发明的优选实施方案中，粘合剂表涂层另外包含粉末状组合物，但其也可以包含水基组合物或溶剂基组合物。在本发明的另外的实施方案中，可以在没有表涂层的情况下将该底胶组合物用于粘结，尤其是用来粘结某些橡胶(特别是被过氧化物固化的那些橡胶)。