[發(fā)明專利]一種丁腈橡膠與氟橡膠的硫化粘合方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200610119299.8
• 申請日: 2006-12-07
• 公開（公告）號: CN101195683A
• 公開（公告）日: 2008-06-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 潘曉天;李敏;王佳徐
• 申請（專利權(quán)）人: 上海橡膠制品研究所
• 主分類號: C08J3/24
• 分類號: C08J3/24;C08J5/12;B32B25/14
• 代理公司: 上海華工專利事務(wù)所
• 代理人: 應(yīng)云平;謝世杰

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及化學(xué)工業(yè)領(lǐng)域中的橡膠加工工業(yè)，即橡膠的配合與加工工藝，具體地說，涉及兩種不同橡膠之間的復(fù)合技術(shù)，更明確地說，涉及丁腈橡膠和氟橡膠在硫化過程中實現(xiàn)相互粘合的技術(shù)。

背景技術(shù)

丁腈橡膠(NBR)是眾所周知的耐油橡膠，通常一些機械用橡膠配件由于不免會接觸到各種諸如機油、潤滑劑、燃油之類油品，故廣泛采用丁腈橡膠制造，但是丁腈橡膠的耐高溫性能有限，一般只能達到120℃，而且遇到氧和臭氧，容易發(fā)生氧老化和龜裂。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，許多機械，特別時一些轎車的發(fā)動機及其周圍部件都趨向于小型化、緊湊化，隨之帶來橡膠制品所處的環(huán)境不斷趨于嚴酷，以致在許多場合，不得不用耐溫、耐油、耐老化(氧化)性能更好的氟橡膠(FKM)來取代丁腈橡膠。但是，氟橡膠價格昂貴，加工性能差也在一定程度上限制了它的普遍應(yīng)用，為此在許多場合，人們追求丁腈橡膠與氟橡膠的復(fù)合來兼取兩者之長，例如電噴發(fā)動機轎車的燃油膠管、某些油泵的膜片等都采用了丁腈橡膠與氟橡膠復(fù)合的方式。對于橡膠工業(yè)來講，這種不同橡膠之間的復(fù)合在工藝上可分為，在復(fù)合面上涂敷膠粘劑，然后硫化粘合的間接粘合法和不涂敷膠粘劑而借助于特殊的配合技術(shù)或工藝在硫化過程中直接實現(xiàn)粘合的直接粘合法兩種。顯然，后一種方法有利于簡化工藝、降低制造成本，適合批量生產(chǎn)。根據(jù)兩種不同材料之間實現(xiàn)粘合的界面擴散理論，該兩種材料必須具有相容性，但是，根據(jù)熱力學(xué)計算，丁腈橡膠的溶解度參數(shù)(SP)＝10.1；而氟橡膠的溶解度參數(shù)(SP)＝7.3。顯然兩者不具有相容性，因此，理論上講，兩者的粘合是比較困難的。美國專利US4806351論述了配方對氟橡膠與丁腈橡膠的粘合影響效果，指出氟橡膠與丁腈橡膠粘合與很多因素有關(guān)，比如不同門尼粘度、不同氟含量的氟橡膠；不同丙烯腈含量的丁腈橡膠；堿性物質(zhì)含量的影響；共交聯(lián)劑的選用等。要同時考慮諸多這些因素，對于配方設(shè)計者來講，會帶來許多復(fù)雜的難題，往往難以做到全面兼顧，而且有些特需的配合劑，如共交聯(lián)劑之類屬于稀缺產(chǎn)品，市場上一時難以尋覓。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在克服丁腈橡膠與氟橡膠復(fù)合時，實現(xiàn)粘合必須考慮諸多因素的弊病，提供一種在進行配方設(shè)計時可以簡單遵循的原則方法，實現(xiàn)這兩種橡膠材料的可靠粘合。

鑒于工業(yè)上對于丁腈橡膠與氟橡膠的粘合復(fù)合的巨大興趣，本發(fā)明者就上述美國專利中敘述的影響丁腈橡膠與氟橡膠復(fù)合粘合的諸多因素做了全面的研究，發(fā)現(xiàn)撇開這些因素，著眼于兩種膠料的硫化程度與速度的匹配，可以比較方便地實現(xiàn)兩種橡膠的具有實用意義的粘合，這兒所述的具有實用意義的粘合，是指兩種橡膠的粘合剝離強度達到1.5kN/m以上，遂達成本發(fā)明。

本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，其特征是，用于硫化粘合的丁腈橡膠與氟橡膠兩種橡膠的膠料配合以圓盤振蕩硫化儀法測定的以t₉₀表征的正硫化時間之差，即t_90NBR-t_90FKM，為0.3～12min。也就是說，在需要實現(xiàn)丁腈橡膠與氟橡膠的硫化粘合時，配方設(shè)計人員只要掌握好這兩種膠料之間的正硫化時間(t₉₀)之差在0.3～12min范圍內(nèi)就可以了，大大簡化了配方人員在進行配方設(shè)計時所必須考慮的因素，給配方設(shè)計提供了極大的方便。

這時，對于丁腈橡膠的丙烯腈含量沒有專門要求，以常用的30～40質(zhì)量％為宜。所采用的硫化系統(tǒng)宜為半有效硫化系統(tǒng)，所謂半有效硫化系統(tǒng)(semi-efficient?vulcanizing?system)即“低硫高促”硫化體系，其硫黃用量低于傳統(tǒng)的硫化體系，高于有效硫化體系(采用硫載體或極低硫黃用量的體系)，這種硫化系統(tǒng)的硫黃用量，以橡膠為100重量份計，一般為0.5～1.4重量份，促進劑的用量為2～3重量份，促進劑/硫黃之比一般大于2。所以要采用這種硫化系統(tǒng)是因為用這種硫化系統(tǒng)時，硫化速度與采用傳統(tǒng)硫化系統(tǒng)時一樣快速，而得到的硫化橡膠的耐熱、耐老化性能與采用有效硫化系統(tǒng)時一樣好。適合與氟橡膠復(fù)合時需要追求的耐熱、耐老化性能。

對于氟橡膠的類型以采用目前通用的偏氟乙烯-六氟丙烯共聚型(26型)或三聚型(246型)氟橡膠為宜，而且宜采用雙酚類硫化系統(tǒng)，即雙酚(雙酚A或雙酚AF)+有機膦(BPP)或季銨鹽(DBU)+吸酸劑(氧化鎂之類金屬氧化物)組成的硫化系統(tǒng)。這是因為雙酚硫化的氟橡膠具有較好的壓縮永久變形，良好的工藝性能和物理化學(xué)性能。

在進行上述兩種橡膠的硫化粘合時，采用的硫化條件以這兩種橡膠中硫化速度較慢的一種為準，有助于獲得較佳的粘合強度。