CN109266270B - 一种粘合剂及制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种粘合剂及制备方法和应用。本发明的粘合剂，包括如下重量份的组分：羧化丁腈橡胶20‑30份；丁苯吡橡胶20‑30份；间苯二酚‑甲醛树脂80‑100份；甲苯150‑400份；(甲基)丙烯酰氧丙基三烷氧基硅烷2‑4份；缩水甘油丙氧丙基三烷氧基硅烷2‑4份；炭黑1‑4份；纳米氧化铝10‑30份。本发明的粘合剂具有良好的导热性和耐热性，从而能够有效提高橡胶的使用寿命。

Description

一种粘合剂及制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种粘合剂，具体涉及一种粘合剂及制备方法和应用。
背景技术
随着橡胶工业的飞速发展，橡胶复合材料得到广泛的应用。橡胶复合材料是在橡胶基材中复合了各种不同的骨架材料和增加材料，用以满足某种用途或使用性能。要获得高性能的橡胶复合材料，除了选择合适的骨架材料外，胶粘剂的质量也是橡胶复合材料成功的关键。胶粘剂用于使制品在苛刻条件下使用时始终保持骨架材料与橡胶为一体，从而更好地发挥骨架材料的作用，以便提高橡胶制品的质量，延长橡胶制品的使用寿命。
随着橡胶复合制品种类的增多以及应用领域的拓展，对粘合技术的要求越来越苛刻。目前，橡胶与金属的粘合主要依靠热硫化粘合剂，其能够适用于多种橡胶与多种金属的粘合。然而，采用常规的热硫化粘合剂粘合橡胶与金属后，橡胶在受到交变应力作用以及外部高温作用时，橡胶内部的热量无法及时传递散热，从而会加速橡胶的老化，其对于高温条件下使用的定子橡胶尤其突出。因此，期待一种具有良好导热性和耐热性的粘合剂。
发明内容
本发明提供一种粘合剂及制备方法和应用，该粘合剂具有良好的导热性和耐热性，从而能够有效提高橡胶的使用寿命。
本发明提供一种粘合剂，包括如下重量份的组分：
羧化丁腈橡胶20-30份；
丁苯吡橡胶20-30份；
间苯二酚-甲醛树脂80-100份；
甲苯150-400份；
(甲基)丙烯酰氧丙基三烷氧基硅烷2-4份；
缩水甘油丙氧丙基三烷氧基硅烷2-4份；
炭黑1-4份；
纳米氧化铝10-30份。
在本发明中，羧化丁腈橡胶(即羧基丁腈橡胶，简称XNBR)是由丁二烯、丙烯腈和有机酸(例如丙烯酸)三元共聚而成；羧基的引入增加了橡胶的极性，增大了与酚醛树脂之间的相容性，并且使橡胶具有高强度和良好的粘接性及耐老化性，改进了橡胶的耐磨性、撕裂强度和耐油性。在本发明的具体方案中，所述羧化丁腈橡胶中丙烯腈的质量含量可以为30-40％，门尼粘度可以为40-75。
在本发明中，丁苯吡橡胶是乙烯基吡啶、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物，吡啶基团的引入增加了橡胶的极性，有利于提高金属与橡胶直接的粘合能力；在本发明的具体方案中，所述丁苯吡橡胶中苯乙烯的质量含量可以为18-20％，乙烯基吡啶的质量含量可以为13-15％，门尼粘度可以为40-75。
在本发明的具体方案中，所述间苯二酚-甲醛树脂的软化点可以为80-110℃；具有该软化点范围的间苯二酚-甲醛树脂能够增加粘合剂的粘结性能。
在本发明的具体方案中，所述(甲基)丙烯酰氧丙基三烷氧基硅烷选自丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、丙烯酰氧丙基三乙氧基硅烷、丙烯酰氧丙基三丙氧基硅烷、甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧丙基三乙氧基硅烷和甲基丙烯酰氧丙基三丙氧基硅烷中的至少一种。上述特定的(甲基)丙烯酰氧丙基三烷氧基硅烷能够显著增强橡胶对基材的粘结性。
进一步地，所述纳米氧化铝的粒径可以为20-80nm，比表面积可以为20-200m2/g。在粘合剂中加入上述特定的纳米氧化铝，能够使橡胶具有导热特性，同时能够提高橡胶的耐热性。
本发明还提供上述粘合剂的制备方法，包括如下步骤：
1)将羧化丁腈橡胶20-30份、丁苯吡橡胶20-30份、间苯二酚-甲醛树脂80-100份和甲苯150-400份混合均匀，得到第一混合物；
2)将(甲基)丙烯酰氧丙基三烷氧基硅烷2-4份、缩水甘油丙氧丙基三烷氧基硅烷2-4份、炭黑1-4份和纳米氧化铝10-30份混合均匀，得到第二混合物；
3)将所述第一混合物和所述第二混合物混合均匀，得到所述粘合剂。
本发明还提供上述粘合剂在金属与橡胶粘合上的应用。
本发明还提供一种粘合方法，包括如下步骤：
将上述任一所述粘合剂涂覆在金属基材上，随后进行第一硫化，在金属基材上形成涂层；
将橡胶置于所述涂层上，随后进行第二硫化，制得橡胶复合材料。
进一步地，所述第一硫化的温度为150-160℃，时间为5-10min；所述第二硫化的温度为150-160℃，时间为20-30min。
本发明的实施，至少具有以下优势：
1、本发明的粘合剂的导热系数为0.85-1.15W/m·K，耐沸水时间为640-720h，其在粘合金属与橡胶时能够及时地将橡胶内部的生热传递出来，防止了橡胶在高温下老化，从而有效提高橡胶的使用寿命。
2、本发明的粘合剂的粘结强度为0.72-0.95MPa，其能够确保橡胶和金属不易脱离。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例的粘合剂，由如下重量份的组分组成：
羧化丁腈橡胶20份；
丁苯吡橡胶20份；
间苯二酚-甲醛树脂80份；
甲苯150份；
丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷2份；
缩水甘油丙氧丙基三烷氧基硅烷2份；
炭黑1份；
纳米氧化铝10份；
其中，羧化丁腈橡胶中丙烯腈的质量含量为30％，门尼粘度为40；丁苯吡橡胶中苯乙烯的质量含量为18％，乙烯基吡啶的质量含量为13％，门尼粘度为40；间苯二酚-甲醛树脂的软化点为80℃；纳米氧化铝为白色晶状粉末，粒径为20nm，比表面积为200m2/g；炭黑为高色素炭黑。
制备上述粘合剂的步骤为：
1)将羧化丁腈橡胶20份、丁苯吡橡胶20份、间苯二酚-甲醛树脂80份和甲苯150份混合均匀，得到第一混合物；
2)将丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷2份、缩水甘油丙氧丙基三烷氧基硅烷2份、炭黑1份和纳米氧化铝10份混合均匀，得到第二混合物；
3)将上述第一混合物和第二混合物混合，室温下搅拌均匀，制得上述粘合剂。
实施例2
本实施例的粘合剂，由如下重量份的组分组成：
羧化丁腈橡胶30份；
丁苯吡橡胶30份；
间苯二酚-甲醛树脂100份；
甲苯400份；
甲基丙烯酰氧丙基三乙氧基硅烷4份；
缩水甘油丙氧丙基三烷氧基硅烷4份；
炭黑4份；
纳米氧化铝30份；
其中，羧化丁腈橡胶中丙烯腈的质量含量为40％，门尼粘度为75；丁苯吡橡胶中苯乙烯的质量含量为20％，乙烯基吡啶的质量含量为15％，门尼粘度为75；间苯二酚-甲醛树脂的软化点为110℃；纳米氧化铝为白色晶状粉末，粒径为80nm，比表面积为20m2/g；炭黑为高色素炭黑。
制备上述粘合剂的步骤为：
1)将羧化丁腈橡胶30份、丁苯吡橡胶30份、间苯二酚-甲醛树脂100份和甲苯400份混合均匀，得到第一混合物；
2)将甲基丙烯酰氧丙基三乙氧基硅烷4份、缩水甘油丙氧丙基三烷氧基硅烷4份、炭黑4份和纳米氧化铝30份混合均匀，得到第二混合物；
3)将上述第一混合物和第二混合物混合，室温下搅拌均匀，制得上述粘合剂。
实施例3
本实施例的粘合剂，由如下重量份的组分组成：
羧化丁腈橡胶25份；
丁苯吡橡胶25份；
间苯二酚-甲醛树脂90份；
甲苯300份；
甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷3份；
缩水甘油丙氧丙基三烷氧基硅烷3份；
炭黑3份；
纳米氧化铝20份；
其中，羧化丁腈橡胶中丙烯腈的质量含量为35％，门尼粘度为60；丁苯吡橡胶中苯乙烯的质量含量为19％，乙烯基吡啶的质量含量为14％，门尼粘度为60；间苯二酚-甲醛树脂的软化点为100℃；纳米氧化铝为白色晶状粉末，粒径为50nm，比表面积为110m2/g；炭黑为高色素炭黑。
制备上述粘合剂的步骤为：
1)将羧化丁腈橡胶25份、丁苯吡橡胶25份、间苯二酚-甲醛树脂90份和甲苯300份混合均匀，得到第一混合物；
2)将甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷3份，缩水甘油丙氧丙基三烷氧基硅烷3份、炭黑3份和纳米氧化铝20份混合均匀，得到第二混合物；
3)将上述第一混合物和第二混合物混合，室温下搅拌均匀，制得上述粘合剂。
实施例4
本实施例的粘合剂，由如下重量份的组分组成：
羧化丁腈橡胶30份；
丁苯吡橡胶30份；
间苯二酚-甲醛树脂100份；
甲苯400份；
甲基丙烯酰氧丙基三乙氧基硅烷4份
缩水甘油丙氧丙基三烷氧基硅烷4份；
炭黑4份；
纳米氧化铝30份；
其中，羧化丁腈橡胶中丙烯腈的质量含量为37％，门尼粘度为55；丁苯吡橡胶中苯乙烯的质量含量为19％，乙烯基吡啶的质量含量为15％，门尼粘度为70；间苯二酚-甲醛树脂的软化点为90℃；纳米氧化铝为白色晶状粉末，粒径为60nm，比表面积为150m2/g；炭黑为高色素炭黑。
制备上述粘合剂的步骤为：
1)将羧化丁腈橡胶30份、丁苯吡橡胶30份、间苯二酚-甲醛树脂100份和甲苯400份混合均匀，得到第一混合物；
2)将甲基丙烯酰氧丙基三乙氧基硅烷4份、缩水甘油丙氧丙基三烷氧基硅烷4份、炭黑4份和纳米氧化铝30份混合均匀，得到第二混合物；
3)将上述第一混合物和第二混合物混合，室温下搅拌均匀，制得上述粘合剂。
表1各粘合剂的应用效果
粘合剂 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
导热系数(W/m·K) 0.85 1.132 0.942 0.896
粘结强度(MPa) 0.72 0.95 0.87 0.81
耐沸水时间(h) 640 720 700 680
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (5)

1.一种粘合剂，其特征在于，由如下重量份的组分组成：
羧化丁腈橡胶 20-30份；
丁苯吡橡胶 20-30份；
间苯二酚-甲醛树脂 80-100份；
甲苯 150-400份；
(甲基)丙烯酰氧丙基三烷氧基硅烷 2-4份；
缩水甘油丙氧丙基三烷氧基硅烷 2-4份；
炭黑 1-4份；
纳米氧化铝 10-30份；
其中，所述羧化丁腈橡胶中丙烯腈的质量含量为30-40%，门尼粘度为40-75；
丁苯吡橡胶中苯乙烯的质量含量为18-20%，乙烯基吡啶的质量含量为13-15%，门尼粘度为40-75；
纳米氧化铝的粒径为20-80nm，比表面积为20-200 m2/g；
间苯二酚-甲醛树脂的软化点为80-110℃；
所述(甲基)丙烯酰氧丙基三烷氧基硅烷选自丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、丙烯酰氧丙基三乙氧基硅烷、丙烯酰氧丙基三丙氧基硅烷、甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧丙基三乙氧基硅烷和甲基丙烯酰氧丙基三丙氧基硅烷中的至少一种。
2.权利要求1所述粘合剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）将羧化丁腈橡胶20-30份、丁苯吡橡胶20-30份、间苯二酚-甲醛树脂 80-100份和甲苯150-400份混合均匀，得到第一混合物；
2）将(甲基)丙烯酰氧丙基三烷氧基硅烷 2-4份、缩水甘油丙氧丙基三烷氧基硅烷2-4份、炭黑 1-4份和纳米氧化铝 10-30份混合均匀，得到第二混合物；
3）将所述第一混合物和所述第二混合物混合均匀，得到所述粘合剂。
3.权利要求1所述粘合剂在金属与橡胶粘合上的应用。
4.一种粘合方法，其特征在于，包括如下步骤：
将权利要求1所述粘合剂涂覆在金属基材上，随后进行第一硫化，在金属基材上形成涂层；
将橡胶置于所述涂层上，随后进行第二硫化，制得橡胶复合材料。
5.根据权利要求4所述的粘合方法，其特征在于，所述第一硫化的温度为150-160℃，时间为5-10min；所述第二硫化的温度为150-160℃，时间为20-30min。
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