底涂胶、胶粘剂、用途、粘接金属与橡胶的方法与流程

本发明涉及胶粘剂，具体涉及一种底涂胶、胶粘剂、用途、粘接金属与橡胶的方法。

背景技术：

1、橡胶和金属材料相互复合，能够充分利用橡胶的弹性以及金属的刚性，使橡胶制品获得更高的强度和耐久性，金属对橡胶起到补强、增强、骨架的作用。橡胶则使金属具有耐磨、减震、抗冲、防腐、绝缘、保护、密封等功能。橡胶与金属材料复合的优势虽然明显，但是如何将两者牢固地结合在一起而不剥离，面临大的挑战。

2、目前通常使用胶粘剂将橡胶与金属材料黏合。胶粘剂可分为单涂体系和双涂体系(包括面涂胶和底涂胶)。相比单涂体系，使用双涂体系粘接橡胶与金属材料，更能提高两者的粘合强度。但现有的双涂体系仍然不能完全满足对橡胶与金属材料粘合强度的要求。

3、因此，如何提高橡胶与金属材料的粘合强度成为重要的研究课题。

技术实现思路

1、鉴于背景技术中存在的问题，本发明提供一种底涂胶，其能够提高橡胶与金属材料的粘合强度。

2、第一方面，本技术提供一种底涂胶，按照质量份数计包括以下组分：

3、酚醛树脂100-200份，环氧化聚合物1-50份，余量为溶剂。

4、本技术通过引入环氧化聚合物，可以有效改善酚醛树脂的物理性能，提升橡胶与金属材料的粘合强度。所述底涂胶可涂覆在金属表面。

5、在一些实施例中，所述酚醛树脂的含量可为100份、110份、120份、130份、140份、150份、160份、170份、180份、190份或200份。

6、在一些实施例中，所述环氧化聚合物的含量可为1份、5份、10份、15份、20份、25份、30份、35份、40份、45份或50份。

7、在一些具体实施例中，所述环氧化聚合物的含量可为10-20份，例如10份、11份、12份、13份、14份、15份、16份、17份、18份、19份或20份。通过优化环氧化聚合物的含量在上述范围内，有利于进一步提高橡胶与金属材料的粘合强度。含量过高或过低均不利于粘合强度的提升。

8、本发明中，所述环氧化聚合物的分子链中含有至少一个环氧基团。

9、在一些具体实施例中，所述环氧化聚合物包括环氧化二烯聚合物。

10、在一些具体实施例中，所述环氧化二烯聚合物包括环氧化聚丁二烯、环氧化聚戊二烯、环氧化聚异戊二烯等中的一种或多种。

11、在一些具体实施例中，所述环氧化聚合物的环氧当量在1000-50000之间，例如可为1000、5000、10000、15000、20000、25000、30000、35000、40000、45000或50000。

12、在一些具体实施例中，所述环氧二烯聚合物可由二烯聚合物与环氧化剂反应得到。

13、所述二烯聚合物包括聚丁二烯、聚戊二烯、聚异戊二烯或其他二烯聚合物或其衍生物。在聚合物链末端具有羧基和羟基等官能团的二烯聚合物也可以使用。所述环氧化剂包括甲酸、过乙酸、过丙酸、过月桂酸和过苯甲酸等有机过酸；和有机氢过氧化物，如过氧化氢叔丁基和过氧化氢异丙苯。

14、通过将二烯聚合物与环氧化剂以及可选的溶剂混合，可以直接使二烯聚合物发生环氧化反应。所述溶剂包括氯仿、四氯化碳、苯、甲苯、二甲苯等中的一种或多种。

15、在一些实施例中，所述酚醛树脂包括甲基化酚醛树脂。可选地，所述甲基化酚醛树脂为溶剂型甲基化酚醛树脂，包括二甲基酚醛树脂。

16、在一些实施例中，所述溶剂在所述底涂胶中的质量占比可为75％-85％，例如75％、76％、77％、78％、79％、80％、81％、82％、83％、84％或85％。所述溶剂可包括醇溶剂，如甲醇、乙醇、丁醇、辛醇、2-乙基己醇、壬醇等；酮溶剂，如丙酮、甲基乙基酮、甲基异丁基酮、异佛尔酮等；醚溶剂，如异丙醚、正丁基醚、乙二醇单甲基醚、乙二醇单乙二醇等；酯溶剂，如乙酸乙酯、乙酸异丁酯、乙酸正丁酯、乙酸2-乙基己酯等，芳香族溶剂，如：甲苯、二甲苯、环己烷、乙苯等；或上述溶剂的混合物。

17、在一些实施例中，使用高速剪切混合机混合酚醛树脂、环氧化聚合物和溶剂，充分混合后，得到所述底涂胶。

18、在一些实施例中，所述底涂胶还包括：偶联剂5-10份。通过引入偶联剂，可以在硫化过程中通过自交联和与面涂胶的交联，提升胶粘剂的本体强度和界面粘合强度。相关机理主要是偶联剂的引入能够在金属表面进行有序取向排列，改善金属表面的润湿性，同时高温条件下偶联剂的甲氧基能够在碳钢表面发生脱水缩合反应形成化学键，从而提高粘合强度。此外，偶联剂的加入能够与酚醛树脂进行反应，改善交联，引入更加稳定的-si-o-键，可以提高底涂胶的耐热性。

19、在一些具体实施例中，所述偶联剂的含量可为5份、6份、7份、8份、9份或10份。

20、在一些具体实施例中，所述偶联剂包括硅烷偶联剂。例如可以使用kh550硅烷偶联剂。

21、在一些实施例中，所述底涂胶还包括：补强剂10-20份。补强剂能够增强胶粘剂本身的强度，从而提高粘接强度。

22、在一些具体实施例中，所述补强剂的含量可为10份、11份、12份、13份、14份、15份、6份、7份、8份、19份或20份。

23、在一些具体实施例中，所述补强剂包括二氧化钛5-10份以及炭黑5-10份。

24、在一些具体实施例中，二氧化钛的含量可为5份、6份、7份、8份、9份或10份。炭黑的含量可为5份、6份、7份、8份、9份或10份。

25、在一些具体实施例中，二氧化钛的纯度大于或等于99％。炭黑为掺杂碳纳米管的炭黑填料。使用这两种填料增强提高胶粘剂的导热性能和力学性能，增强底涂胶自身强度，提高胶粘剂的粘接性能。

26、在一些实施例中，所述底涂胶的固含量可为15％-25％。固含量在此范围内，使底涂胶保持较为良好的流动性，便于底涂胶的实施应用。例如，固含量可为15％、16％、17％、18％、19％、20％、21％、22％、23％、24％或25％。

27、在一些实施例中，为了增强胶粘剂的粘度和其他性能，还可使用惰性固体材料，如二氧化硅和防腐颜料，如磷酸锌。

28、第二方面，本发明提供一种胶粘剂，包括：分开包装的底涂胶和面涂胶，所述底涂胶为本发明第一方面的底涂胶。

29、本发明对面涂胶没有特别限定，本领域常用的面涂胶均可使用，例如可以使用市售的220lf胶粘剂作为面涂胶。

30、采用本发明的胶粘剂，可以提高金属和橡胶的粘合强度。

31、第三方面，本发明提供所述胶粘剂用于粘接金属和橡胶的用途。

32、第四方面，本发明提供一种粘接金属与橡胶的方法，包括以下步骤：

33、在金属表面涂覆本发明第一方面的底涂胶；

34、在所述底涂胶上涂覆面涂胶；

35、在所述面涂胶上粘附橡胶，再进行硫化。

36、在一些实施例中，所述金属包括铝、钢、钛及其合金。

37、在一些具体实施例中，所述金属为金属片，例如为铝片、45#钢片、高锰钢片或冷轧钢片。

38、在一些实施例中，所述橡胶包括天然橡胶。

39、在一些实施例中，在涂覆底涂胶之前，将金属表面使用清洗剂清洗干净，并用去离子水清洗后烘干。

40、在一些实施例中，在涂覆所述底涂胶后，进行干燥。干燥的温度可为20-80℃，例如可为20℃、30℃、40℃、50℃、60℃、70℃或80℃。干燥时间可根据底涂胶中的溶剂确定，通常可为30-60分钟，例如30分钟、35分钟、40分钟、45分钟、50分钟、55分钟或60分钟。可以通过加热、鼓风或两者的结合来进行干燥，以促进溶剂蒸发。

41、在一些实施例中，在涂覆面涂胶后，可通过晾干去除溶剂。

42、在一些实施例中，在所述面涂胶上粘附橡胶包括：将涂覆有底涂胶和面涂胶的金属与橡胶贴合，或者通过模压或注射的方式在面涂胶上形成橡胶从而实现橡胶与面涂胶的贴合。

43、在一些实施例中，在硫化前，充分预热硫化模具，以促进硫化进行。硫化后，底涂胶和面涂胶发生固化，确保被粘合的表面和底涂胶和面涂胶紧密接触。

44、底涂胶和面涂胶本身可以在120℃-200℃的温度范围内固化。在该温度范围以下，固化可能需要1小时以上；而在这个温度范围以上，固化可能在几分钟就完成，硫化不充分。温度121℃，固化60min，温度135℃，固化20min,在139℃固化5min。所选择的固化条件很大程度上取决于所粘合的材料。例如，如果要粘合未硫化的弹性体，弹性体的硫化(或固化)和粘合剂的固化将同时发生，在这种情况下，可选择适合弹性体硫化的条件。

45、本发明中，按照《gb_t2011211-2009.硫化橡胶或热塑性橡胶与金属粘合强度的测定_二板法》和《gb/t 13936 2014硫化橡胶与金属粘接拉伸剪切强度测定方法》进行金属与橡胶的粘合强度测试。

46、相比现有技术，本发明的有益效果：

47、1、本发明提供了一种底涂胶，其能够提高橡胶与金属材料的粘合强度。另外，本发明的底涂胶不含氧化铅等有毒物质，对环境友好。与市售205胶粘剂相比，本发明底涂胶成分简单，价格低廉，粘合强度更好，打破了橡胶-金属胶粘剂主要依靠进口的困局。

48、2、本发明还提供了包括所述底涂胶和面涂胶的胶粘剂，可用于金属与橡胶得粘接，胶粘剂在硫化粘接过程中既可实现自交联，又可实现金属与橡胶界面的共交联，从而提高金属与橡胶的粘合强度。