专利名称:用于基底表面上生橡胶或橡胶的增粘剂的制作方法
技术领域:
本发明涉及具有压延性和喷射性的生橡胶悬浮体,该悬浮体适合用作粘结橡胶和各种基底如金属或橡胶的增粘剂,例如用于装置和容器的涂胶(带有橡胶涂面的涂层),并具有更好的性质。
各种基质的许多化学装置或贮存容器必须进行涂胶。由此再进行例如防腐保护或密封处理。对于许多工业和类似的应用,将橡胶工件或其他的橡胶部件与其他部件或工件粘结在一起也是必须的,由此形成例如所谓的压制物品和模制品。所述橡胶材料可以是基于天然橡胶或合成橡胶的有机物品。根据需要,必须将热弹性体或弹性体、硬橡胶和软橡胶与基底、工件或衬底粘结在一起。后者可由钢(例如精炼钢)组成;但也可根据需要将其他金属或类似材料如玻璃纤维增强塑料、混凝土、墙体等与橡胶工件或橡胶部件粘结在一起或者进行涂胶。
为对基底或衬底进行涂胶,通常首先要进行化学或机械预处理,例如对金属进行脱脂和/或辐射或者对塑料表面进行磨光(Entschlichten)。然后通常根据衬底快速或延迟涂敷第一粘合剂层,该粘合剂层通常称为“底漆”。该底漆层除具有例如使金属表面具有耐腐蚀性的作用外,通常还能够活化衬底的粘结性。大多数情况下是接着涂敷第二粘合剂层,该粘合剂层可改善对将要施加的橡胶的粘结性质。该第二涂层通常称为增粘剂(覆盖粘合剂)。该涂层有时可喷涂,但例如如果基底表面的性质不适合于喷涂或者由于该工件的几何形状不允许进行喷涂时,则通常必须进行涂敷。但涂敷涂层是非常费力的,使其成本成为主要的因素。
在底漆和增粘剂涂层后,通常希望涂敷一层或多层粘合剂,由此在衬底上叠放用于涂胶的生橡胶片,该生橡胶片有时可涂敷粘合剂层。然后如果需要的话,总的涂层进行硫化反应,以得到经硫化的涂胶层。该硫化反应也可通过自动硫化反应来进行。
这也类似地适用于将生橡胶粘结在压制制品以及类似的工件和部件的基底上。在此也可将生橡胶部件与该生橡胶将要粘结的部件进行相应的预处理,然后例如在压力下粘结在一起,并将该生橡胶硫化为橡胶。但在此通常可省略掉涂胶时所必须的涂敷其他粘合剂层。
由于待与橡胶粘结在一起的基底与待施用的生橡胶的不同性,增粘剂所必须面对的物理条件也是不同的。与此相应地在市场上存在多种增粘剂,这些增粘剂是根据需要以不同的悬浮液或溶液形式的改性生橡胶为基础制造的。
但仅用底漆涂层也有可能用极性生橡胶对金属基底进行涂胶。这类似地也适用于压制制品。然而,所得到的涂胶/胶粘层对于非常严苛的周围环境(温度和环境影响如腐蚀作用或者油、溶剂、酸或碱的存在)没有足够的稳定性。在使用饱和蒸汽时会产生腐蚀现象,这是因为增粘剂发生水解侵蚀。
本发明的目的是提供具有压延性和喷射性的增粘剂,其可用于使各种基底与生橡胶或橡胶形成稳定的粘结,而且无论是极性或非极性的生橡胶类型,都可使待粘结的各表面具有优异的粘结性能,使得可以避免在涂胶之前如开始时所述对基底进行两次涂敷/喷涂底漆和增粘剂的处理,而且一个涂层就已足够。特别的是,该增粘剂可确保粘结部分具有优异的温度稳定性,使得该粘结作用即使在140-150℃下仍是令人满意的。
令人惊奇的是,上述目的用根据权利要求1的增粘剂即可得到解决。
根据本发明,使用高氯化生橡胶作为主要成分。通常情况下,高氯化生橡胶中的氯含量大于50%,例如为65-68%。高氯化生橡胶还可具有优异的耐化学品性能。高氯化生橡胶,例如氯丁二烯弹性体,因此可例如作为粘合剂使用。当然它在高温下会软化。
根据本发明,100重量份总的生橡胶量包括碎片形式的所述高氯化生橡胶以及10-50重量份的非卤化或低卤化的生橡胶。
如果基本上或者完全是无卤素的(卤素含量低于30%),术语“非卤化或低卤化的生橡胶”是指所有的(尚未硫化的)(粗的)生橡胶如天然及合成的生橡胶。合成的生橡胶可以是均聚物或杂聚物。其例子包括天然生橡胶(天然橡胶,NR)、苯乙烯-丁二烯生橡胶(SBR)、cis-1,4-聚异戊二烯(ⅠR)、异戊二烯/异丁烯弹性体(ⅡR)、丁二烯弹性体(BR)、丙烯腈-丁二烯弹性体(NBR,丁腈橡胶)、乙烯-/丙烯-/二烯-热塑性弹性体(EPT)、乙烯-/丁二烯-/二烯-弹性体(EPDM)。但上述例子仅是说明性的。
优选的是,100重量份生橡胶由约70-85重量份的高氯化生橡胶和约15-30重量份的非卤化或低卤化生橡胶组成;更特别优选的是约80重量份被氯化。NR-和IR-生橡胶是碎片状高氯化生橡胶的优选伴随物。
为优选对烯丙基进行溴化,优选的溴化剂是N-溴代琥珀酰亚胺(见式Ⅰ)或二溴-二甲基乙内酰脲(见式Ⅱ)。
这些物质可提供稳定但浓度低的溴,因此对溴化烯丙基是非常适合的。
以总的生橡胶量计,溴化物的量优选为约5-10重量份。在此应很自然地考虑到式(Ⅰ)的分子量比式(Ⅱ)的分子量低。如果低于约5重量份,则仅能观察到非常小的粘结性能改善。而如果添加超过10重量份,也不能得到更多的改善。以100重量份生橡胶计,特别优选的是使用约7.5重量份。
虽然也可在对生橡胶中的物质进行捏合粉碎中进行溴化反应,但优选的是以流体形式在溶剂中进行溴化反应。优选的是使用非极性惰性溶剂如二甲苯或甲苯或类似物或它们的混合物。而二甲苯是非常合适的。溶剂的量并不是关键的,例如,以总的生橡胶量计,溴化反应可在1-40、优选2-8重量份的溶剂中进行。
根据本发明的制备方法可溴化约3-25%、优选5-20%的生橡胶。通过该溴化反应,可在生橡胶中形成第二反应中心,该反应中心能够使大多数的基底和涂胶层实现更强的有效硫化,并通过卤素裂解以及硫化反应形成双键。可经由硫键通过双键上的加成反应来反应的生橡胶可与所包含的不饱和异戊二烯或丁二烯基团反应。如果没有这些物质存在时,则可通过所述溴进行反应。与基底、涂胶层形成的键连以及在增粘剂本身中的键连是热稳定性的。这能够有效地改善基底上的涂胶层的粘结。
所述增粘剂还可包含其它填料。该物质可添加在反应混合物中。合适的例子是硅酸(以100重量份生橡胶计,其量为最多50重量份)或者炭黑(以100重量份生橡胶计,其量为最多10、或最多至100重量份)。在有些情况下,还可有其它的添加剂。如果将橡胶与有色金属或者精炼钢粘结在一起,所述添加剂可有利地是金属粉末或金属氧化物粉末(如锌或氧化锌)。
有利的是,还可添加其它的反应改良剂如本领域技术人员已知的交联剂或促进剂或者其它常规助剂。如果溴化反应在略微升高的温度(如50-55℃)下进行,则该反应取决于所添加的弹性体通常在30分钟-4小时的时间中完成。因此其悬浮液是适用的。其可例如通过压延或喷射而被涂敷在待粘结的表面上。
令人惊奇的是,使用根据本发明的增粘剂可对湿气或非所希望的侵蚀性介质产生特别好的耐腐蚀性。
粗粉碎80份的氯含量约为70%的高氯化生橡胶和20份的IR,然后与10份的硅酸、7.5份的N-溴代琥珀酰亚胺和10份的炭黑悬浮在约600份的二甲苯中,并在悬浮搅拌器中于55-60℃下搅拌约2小时。得到具有压延性和喷射性的悬浮液。还可根据需要对其进行稀释或浓缩。
将由此得到的混合物涂敷在金属基底(C-钢)上,然后如上所述用不同的硬橡胶或软橡胶进行涂胶或者在基底上施加相应的橡胶工件。结果列于下表,其中所用的每个生橡胶见“聚合物基础”栏。在不同的条件下硫化混合物,即在高压釜(带有饱和蒸汽或热空气)中、在挤压机中或无压力下。温度在较大范围内变化,以测定增粘剂可于其中稳定的温度范围。软橡胶的粘合强度根据类似于ASTM D 429之部分1的DIN 53531来测定,而硬橡胶的粘合强度则根据DIN EN 24624来测定。结果见下表。
从下表中可以看出,本发明的增粘剂不仅在非常高的温度148℃和压力下而且在无压力和40℃(一般需要更长的时间)下都可被硫化,并因而具有优异的粘结性能。一方面,尽管有饱和蒸汽在140-150℃下仍能够得到良好的数值;另一方面,在环境压力和环境温度下也可得到良好的数值。因此,本发明的增粘剂还适合用于建筑物和类似物上。另外还可得出,相对于已知增粘剂,使用本发明的增粘剂可提高耐腐蚀性。
表
Ha=增粘剂H=热空气S=饱和蒸汽
权利要求
1.用于粘结生橡胶或橡胶与基底表面并具有压延性的增粘剂,其是通过在溶剂或悬浮剂中使如下物质反应而得到的(a)50-90重量份的氯化生橡胶和(b)10-50重量份的非卤化或低卤化生橡胶,其中(a)和(b)的生橡胶量总共为100重量份,以及(c)0.01-20重量份的有机溴化物,(d)0-50重量份的硅酸,(e)0-100重量份的炭黑。
2.如权利要求1所述的具有压延性的增粘剂,其中,(c)为5-10重量份的有机溴化物。
3.如权利要求1所述的具有压延性的增粘剂,其是通过在约400-600重量份的溶剂或悬浮剂中使如下物质反应而得到的(a)80重量份的氯化生橡胶和(b)20重量份的非卤化或低卤化生橡胶,(c)7.5重量份的有机溴化物,(d)10重量份的硅酸,(e)10重量份的炭黑。
4.如任一前述权利要求所述的具有压延性的增粘剂,其中,所述有机溴化物选自于N-溴代琥珀酰亚胺、二溴-二甲基乙内酰脲以及它们的混合物。
5.如任一前述权利要求所述的具有压延性的增粘剂,其是通过使如权利要求1或3所述的成分(a)-(e)以及另外的金属粉末反应而制得的。
6.对基底表面涂胶的方法,其特征在于,用如权利要求1-5之一所述的增粘剂涂敷没有底漆的基底表面,由此提供一层或多层粘合层,然后平面叠放有可能涂敷有粘合层的生橡胶,并在此硫化所形成的粘合部分。
7.粘结橡胶部件和基底表面的方法,其特征在于,用如权利要求1-5之一所述的增粘剂涂敷没有底漆的基底表面,由此提供一层或多层粘合层,然后平面叠放有可能涂敷有粘合层的生橡胶,并在此硫化所形成的粘合部分。
全文摘要
本发明涉及一种增粘剂,用该增粘剂可使各种橡胶部件如橡胶片或工件与基底表面粘结在一起。所述增粘剂基于碎片形式的高氯化生橡胶和非卤化或低卤化的生橡胶,并优选使大部分的烯丙基进行溴化反应。本发明还涉及涂胶基底表面以及使橡胶部件或橡胶工件与相应基底的表面粘结在一起的方法。
文档编号C08L15/02GK1303883SQ00100188
公开日2001年7月18日 申请日期2000年1月13日 优先权日2000年1月13日
发明者海斯贝特·范戴克 申请人:海斯贝特·范戴克