[发明专利]一种环保型（甲基）丙烯酸盐改性橡胶型黏合剂及制备工艺

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种环保型（甲基）丙烯酸盐改性橡胶型黏合剂的制备工艺和材料组成。

背景技术

橡胶与金属黏合，能够综合橡胶的高弹性与金属的高模量；高性能的橡胶-金属复合件，可以用于车辆、船舶、机械制造和航空航天领域。

对于传统的橡胶减震器、骨架密封件等橡胶-金属复合制品，金属件与橡胶的黏合多采用间接黏合法。但是该方法具有生产工艺复杂、效率低，环境污染严重，且黏合强度不稳定等缺点。

直接硫化黏合工艺能够部分避免上述缺点，如广泛应用于子午线轮胎带束层胶料的黏合体系---间苯二酚/亚甲基给予体/白炭黑体系，以及钴盐。但是间苯二酚在高温混炼时会升华，含游离甲醛的亚甲基给予体，在混炼时以及应用在轮胎中也会污染环境。对于钴盐，存在三个缺点。一是在胶料中分散性不好，如果局部含量过大，会导致硫化亚铜的生成速率加快，并且树脂化反应程度过深、交联密度过大，反而影响胶料的黏合性能。二是钴盐是一种助氧化剂, 它会促进老化，加速硫化亚铜层降解而造成黏合强度下降。三是钴盐价格较高, 且价格很不稳定。

近年来，丙烯酸或甲基丙烯酸的金属盐被用于橡胶-金属黏合促进剂，该助剂属于直接黏合法增黏剂，使用简便，但是黏合性能仍有待提高。

发明内容

本发明的目的是制备用于橡胶-金属黏合的一种新型（甲基）丙烯酸盐改性橡胶型黏合剂。用丙烯酸或甲基丙烯酸等不饱和羧酸，对含有氧化锌（或氧化镁等金属氧化物）、过氧化物（如过氧化二异丙苯等引发剂）以及其它橡胶常用配合剂的天然橡胶（或合成橡胶）进行原位反应改性，制备出一种无异味、易存放、外观与普通混炼胶无区别的混炼胶型黏合剂，或进一步与苯系、酮系、石油系、酯系溶剂或混合溶剂混合，制备出胶浆型黏合剂。混炼胶型黏合剂，可用于直接硫化黏合工艺；胶浆型黏合剂，可用于间接法黏合工艺。本发明制备的丙烯酸盐改性橡胶型黏合剂具有黏合强度高、黏合范围广（可用于各种金属与各种橡胶的黏合）、黏合工艺简便（直接黏合无需对金属进行喷砂处理即可获得高黏合强度）、制备、使用无污染等优点。

本发明采用如下技术方案实现：

第一步，将含有下述四种基本物质的组份混合均匀：①丙烯酸等不饱和羧酸或其它具有第二官能团的可聚合单体10-100质量份，②金属氧化物等能够与①中单体反应的物质5-50质量份，③过氧化物等引发剂0.5-5质量份，④天然橡胶等高分子材料（纯橡胶或共混胶、含有其它配合剂的混炼胶，以及胶乳或胶浆）100质量份。

第二步，将上述混合物进行处理，实现（甲基）丙烯酸盐对天然橡胶等高分子材料的反应改性，制备出一种新型橡胶-金属黏合剂。

本发明的反应原理是：丙烯酸、甲基丙烯酸（或其它不饱和羧酸）与含有金属氧化物、过氧化物的橡胶混合后，在一定温度下会生成（甲基）丙烯酸盐、聚甲基丙烯酸、聚甲基丙烯酸盐，并在橡胶硫化时与橡胶分子链发生反应，同时与金属形成牢固的表面吸附，从而将橡胶与金属黏合在一起。

特别说明的是：

①上述第一步中的丙烯酸等不饱和羧酸，除了丙烯酸、甲基丙烯酸还包括其它不饱和羧酸等具有第二官能团的可聚合单体。

②上述第一步中加入橡胶中与丙烯酸等单体反应的物质，不限于氧化锌、氧化镁、氧化铝等金属氧化物，还包括氢氧化镁、氢氧化铝等碱性物质。

③上述第一步中的橡胶，不限于天然橡胶，还包括所有的合成橡胶、热塑性弹性体等高分子材料以及所有预聚体、可以聚合的单体、胶乳、胶浆。

④上述第一步中用于引发改性单体进行聚合的物质，不限于过氧化物，还包括其它具有引发单体进行聚合的物质。

⑤上述第一步中的制备工艺不限于先将橡胶与金属氧化物、过氧化物、其它配合剂混炼，然后与丙烯酸反应的过程，还包括上述五类物质任意搭配、混合的过程。

⑥上述第一步中的混合设备和工艺，不限于开炼机、密炼机、螺杆挤出机、高混机等设备，还包括所有能够混合上述第一步中原材料的设备与工艺。

⑦上述第二步中的停放或热处理，不限于各种温度下的静态停放，还包括各种温度下的模压、流动以及动态机械加工等过程。

该黏合剂可用于直接硫化黏合，也可作为胶浆用于间接法黏合。

本发明制备的丙烯酸盐改性橡胶型黏合剂具有以下优点： 

1、黏合强度高：与Chemlock相近，优于其它市售黏合剂或增黏剂；

2、黏合范围广：可用于各种金属与各种橡胶的黏合。

3、黏合工艺简便：可用于直接硫化黏合，也可用于间接法黏合。直接黏合无需对金属喷砂即可获得高黏合强度。