1.本发明属于橡胶和金属骨架材料的粘合剂技术领域，涉及一种硼酰化钴粘合剂及其制备方法。
背景技术：
2.随着我国经济的迅猛发展，交通运输和汽车制造等市场对于高质量粘合剂的需求日渐增大，以硼酰化钴为代表的钴盐粘合剂更是深受橡胶制品行业领域的广泛青睐。
3.硼酰化钴是一类含钴、硼的金属有机材料，是一种金属粘合促进剂，相比于传统的有机酸钴盐，因其带有以硼酸基形式存在的硼原子，能够形成b-o-co弱键合，在硫化的条件下更易解离出活性钴，增加了粘合效果且具备更好的耐热性质。硼酰化钴具有较好的耐热、耐湿和耐盐水的粘合性能和综合物理性能，被广泛用于子午线轮胎、钢芯绳橡胶输送带、天然橡胶、金属骨架橡胶、轮胎翻新等工业。
4.硼酰化钴的合成有干法和湿法两种工艺方法。硼酰化钴干法合成是传统工艺，用工业碱与硫酸钴合成中间品氢氧化钴或碱式碳酸钴。碱式碳酸钴洗涤净化过滤后用旋闪干燥机进行热风对流干燥粉碎，然后再合成硼酰化钴。湿法合成工艺与干法工艺的区别是中间品碱式碳酸钴不经过粉碎干燥直接投入釜中合成产品，已成为硼酰化钴的主要生产方法。然而，目前湿法合成硼酰化钴工艺方法主要是以碳酸钴(或氢氧化钴)、乙酸、丙酸、异辛酸、硼酸三丁酯等为原料，二甲苯(或甲苯)为带水剂，经过成盐反应和硼酰化反应制得硼酰化钴粘合剂。上述工艺制备硼酰化钴过程中需要大量使用乙酸、丙酸、二甲苯(或甲苯)等危化品，存在刺激性气味重、环境污染重等问题。随着国家环保要求的逐年提高，研制开发绿色环保型工艺生产硼酰化钴粘合剂的技术已成为行业领域亟待解决的难题。
技术实现要素：
5.为克服上述现有技术中的不足，本发明目的在于提供一种硼酰化钴粘合剂及其制备方法。
6.为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种硼酰化钴粘合剂，包括以下质量分数的组分，碳酸钴或氢氧化钴19％～21％、异辛酸10％～12％、柠檬酸9％～10％、环烷酸12％～14％、硼酸三丁酯11％～12％、碳酸丙烯酯7.5％～8.5％、异己二醇7.5％～8.5％、3-甲氧基-3-甲基-1-丁醇14％～24％。
7.一种如上所述的硼酰化钴粘合剂的制备方法，包括以下步骤：
8.按配比取料，取料后，先将碳酸钴或氢氧化钴、碳酸丙烯酯、异己二醇和3-甲氧基-3-甲基-1-丁醇加入到带有搅拌器、温度计、分水器及冷凝管的250ml三口烧瓶中，并在室温下搅拌分散10分钟，再依次加入异辛酸、柠檬酸和环烷酸，并将温度升高至170～180℃，搅拌回流反应3h，改为减压蒸馏装置，除尽反应生成的水和溶剂，即得中间产物混合有机酸钴；将减压蒸馏装置改为原来的反应装置，并加入硼酸三丁酯，在210～220℃下搅拌回流反应4h，减压蒸馏，除去反应生成的副产物，倒出产物，冷却后得到固体硼酰化钴粘合剂。
9.由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有的有益效果如下：
10.1、本发明采用碳酸丙烯酯、异己二醇、3-甲氧基-3-甲基-1-丁醇、柠檬酸、环烷酸等一般化工原料替代二甲苯(或甲苯)、乙酸、丙酸等危化品化工原料，用来制备硼酰化钴粘合剂，使其在工业生产中满足低污染，低刺激性气味等环保要求。
11.2、本发明当采用的化工原料的添加量在配比限定的范围内时，所制备的硼酰化钴粘合剂纯度高(≥98％)且粘合效果佳，同时其生产成本低。
具体实施方式
12.以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
13.实施例1：
14.一种硼酰化钴粘合剂，其具体组成中各组分占投料总重量的百分比(100％)为：
15.碳酸钴(氢氧化钴)19％、异辛酸10％、柠檬酸9％、环烷酸12％、硼酸三丁酯11％、碳酸丙烯酯7.5％、异己二醇7.5％，其余为3-甲氧基-3-甲基-1-丁醇，合计100％。
16.一种如上所述的硼酰化钴粘合剂的制备方法，包括以下步骤：
17.按配比取料，取料后，先将碳酸钴或氢氧化钴、碳酸丙烯酯、异己二醇和3-甲氧基-3-甲基-1-丁醇加入到带有搅拌器、温度计、分水器及冷凝管的250ml三口烧瓶中，并在室温下搅拌分散10分钟，再依次加入异辛酸、柠檬酸和环烷酸，并将温度升高至170～180℃，搅拌回流反应3h，改为减压蒸馏装置，除尽反应生成的水和溶剂，即得中间产物混合有机酸钴；将减压蒸馏装置改为原来的反应装置，并加入硼酸三丁酯，在210～220℃下搅拌回流反应4h，减压蒸馏，除去反应生成的副产物，倒出产物，冷却后得到固体硼酰化钴粘合剂。
18.实施例2：
19.一种硼酰化钴粘合剂，其具体组成中各组分占投料总重量的百分比(100％)为：
20.碳酸钴(氢氧化钴)21％、异辛酸12％、柠檬酸10％、环烷酸14％、硼酸三丁酯12％、碳酸丙烯酯8.5％、异己二醇8.5％，其余为3-甲氧基-3-甲基-1-丁醇，合计100％。
21.一种如上所述的硼酰化钴粘合剂的制备方法，包括以下步骤：
22.按配比取料，取料后，先将碳酸钴或氢氧化钴、碳酸丙烯酯、异己二醇和3-甲氧基-3-甲基-1-丁醇加入到带有搅拌器、温度计、分水器及冷凝管的250ml三口烧瓶中，并在室温下搅拌分散10分钟，再依次加入异辛酸、柠檬酸和环烷酸，并将温度升高至170～180℃，搅拌回流反应3h，改为减压蒸馏装置，除尽反应生成的水和溶剂，即得中间产物混合有机酸钴；将减压蒸馏装置改为原来的反应装置，并加入硼酸三丁酯，在210～220℃下搅拌回流反应4h，减压蒸馏，除去反应生成的副产物，倒出产物，冷却后得到固体硼酰化钴粘合剂。
23.实施例3：
24.一种硼酰化钴粘合剂，其具体组成中各组分占投料总重量的百分比(100％)为：
25.碳酸钴(氢氧化钴)20％、异辛酸11％、柠檬酸9％、环烷酸13％、硼酸三丁酯12％、碳酸丙烯酯8％、异己二醇7.5％，其余为3-甲氧基-3-甲基-1-丁醇，合计100％。
26.一种如上所述的硼酰化钴粘合剂的制备方法，包括以下步骤：
27.按配比取料，取料后，先将碳酸钴或氢氧化钴、碳酸丙烯酯、异己二醇和3-甲氧基-3-甲基-1-丁醇加入到带有搅拌器、温度计、分水器及冷凝管的250ml三口烧瓶中，并在室温
下搅拌分散10分钟，再依次加入异辛酸、柠檬酸和环烷酸，并将温度升高至170～180℃，搅拌回流反应3h，改为减压蒸馏装置，除尽反应生成的水和溶剂，即得中间产物混合有机酸钴；将减压蒸馏装置改为原来的反应装置，并加入硼酸三丁酯，在210～220℃下搅拌回流反应4h，减压蒸馏，除去反应生成的副产物，倒出产物，冷却后得到固体硼酰化钴粘合剂。
28.实施例4：
29.一种硼酰化钴粘合剂，其具体组成中各组分占投料总重量的百分比(100％)为：
30.碳酸钴(氢氧化钴)19％、异辛酸11％、柠檬酸10％、环烷酸14％、硼酸三丁酯11.5％、碳酸丙烯酯8.5％、异己二醇8％，其余为3-甲氧基-3-甲基-1-丁醇，合计100％。
31.一种如上所述的硼酰化钴粘合剂的制备方法，包括以下步骤：
32.按配比取料，取料后，先将碳酸钴或氢氧化钴、碳酸丙烯酯、异己二醇和3-甲氧基-3-甲基-1-丁醇加入到带有搅拌器、温度计、分水器及冷凝管的250ml三口烧瓶中，并在室温下搅拌分散10分钟，再依次加入异辛酸、柠檬酸和环烷酸，并将温度升高至170～180℃，搅拌回流反应3h，改为减压蒸馏装置，除尽反应生成的水和溶剂，即得中间产物混合有机酸钴；将减压蒸馏装置改为原来的反应装置，并加入硼酸三丁酯，在210～220℃下搅拌回流反应4h，减压蒸馏，除去反应生成的副产物，倒出产物，冷却后得到固体硼酰化钴粘合剂。
33.实施例5：
34.一种硼酰化钴粘合剂，其具体组成中各组分占投料总重量的百分比(100％)为：
35.碳酸钴(氢氧化钴)20.5％、异辛酸11.5％、柠檬酸9.5％、环烷酸12.5％、硼酸三丁酯12％、碳酸丙烯酯7.5％、异己二醇8.5％，其余为3-甲氧基-3-甲基-1-丁醇，合计100％。
36.一种如上所述的硼酰化钴粘合剂的制备方法，包括以下步骤：
37.按配比取料，取料后，先将碳酸钴或氢氧化钴、碳酸丙烯酯、异己二醇和3-甲氧基-3-甲基-1-丁醇加入到带有搅拌器、温度计、分水器及冷凝管的250ml三口烧瓶中，并在室温下搅拌分散10分钟，再依次加入异辛酸、柠檬酸和环烷酸，并将温度升高至170～180℃，搅拌回流反应3h，改为减压蒸馏装置，除尽反应生成的水和溶剂，即得中间产物混合有机酸钴；将减压蒸馏装置改为原来的反应装置，并加入硼酸三丁酯，在210～220℃下搅拌回流反应4h，减压蒸馏，除去反应生成的副产物，倒出产物，冷却后得到固体硼酰化钴粘合剂。
38.产品表征结果：
39.表1本发明硼酰化钴对橡胶硫化性能、力学性能以及对钢丝粘合性能的影响
40.项目未添加硼酰化钴添加本发明制备的硼酰化钴(1％)t
10
/min9.124.35t
90
/min24.616.27断裂伸长率/％423.5452.6拉伸强度/mpa16.8519.82扯断永久变形/％79热空气老化抽出力/n320.6510.4盐水老化抽出力/n285.3457.7
41.从表1中可见，在硫化橡胶中添加1％本发明制备的硼酰化钴与未添加硼酰化钴的硫化橡胶相比，t10和t90数值都明显变小，说明硼酰化钴对橡胶硫化具有较好的促进作用。其他断裂伸长率、拉伸强度、扯断永久变形、热空气老化抽出力和盐水老化抽出力都有明显
的提高，说明本发明制备的硼酰化钴在金属与橡胶之间具有良好的粘合促进作用。
42.本发明采用碳酸丙烯酯、异己二醇、3-甲氧基-3-甲基-1-丁醇、柠檬酸、环烷酸等一般化工原料替代二甲苯(或甲苯)、乙酸、丙酸等危化品化工原料，用来制备硼酰化钴粘合剂，使其在工业生产中满足低污染，低刺激性气味等环保要求。采用的化工原料的添加量在配比限定的范围内时，所制备的硼酰化钴粘合剂纯度高(≥98％)且粘合效果佳，同时其生产成本低。
43.上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。