[發明專利]一種天然橡膠與金屬熱硫化膠粘劑及其制備方法及應用

有效

• 申請號: 202110057359.2
• 申請日: 2021-01-15
• 公開（公告）號: CN112877010B
• 公開（公告）日: 2023-03-07
• 發明（設計）人: 張志毅;劉曉慶;劉亞青;趙貴哲
• 申請（專利權）人: 中北大學;山西中北新材料科技有限公司
• 主分類號: C09J111/00
• 分類號: C09J111/00;C09J115/02;C09J161/06;C09J163/00;C09J11/04;C09J11/06;C09J5/02;C09J5/06
• 代理公司: 太原科衛專利事務所(普通合伙) 14100
• 代理人: 朱源;楊文艷

本發明涉及膠粘劑，具體涉及一種天然橡膠與金屬熱硫化膠粘劑及其制備方法及應用；由以下質量份配比的原料制備而成：氯化橡膠70?130份、樹脂50?160份、填料0?8份、交聯劑2?24份、硫磺1?1.5份、余量為溶劑，所述膠粘劑固含量控制在15?25%之間；通過引入雙官能團環氧樹脂和交聯劑，利用含有雙官能團的環氧樹脂和酚醛樹脂的配合以及它們與交聯劑的反應，可以實現硫化過程中膠粘劑的自交聯以及膠粘劑與天然橡膠硫化界面的共交聯，從而同時提升膠粘劑的本體強度以及金屬與天然橡膠的界面粘接強度。與市售Chemlok?205相比，本發明膠粘劑的粘接強度更高，此外，成分簡單，價格低廉，溶劑種類少且不含有氧化鉛等物質，膠粘劑的毒性小，適合工業化生產與推廣。

技術領域

本發明涉及膠粘劑，具體涉及一種天然橡膠與金屬熱硫化膠粘劑及其制備方法及應用。

背景技術

天然橡膠具有高彈性、耐寒性、低生熱等優點，其與金屬的粘接復合制件廣泛應用于車輛、建筑、船舶及航空等領域。采用硫化粘接法使金屬與橡膠在橡膠硫化過程中形成硫化制件，能夠有效提升兩者之間的粘接強度，尤其是對于復雜及難成型制件。但是，天然橡膠的非極性限制了其與金屬的粘接，因此，研制適用于金屬與天然橡膠粘接的膠粘劑勢在必行。

目前，市場上國外品牌的膠粘劑，如開姆洛克、漢高、西邦等，基本能夠滿足需求，但是，國內外有關金屬與橡膠，尤其是與天然橡膠粘接的文獻及相關專利極少報道或基本處于保密狀態。而國內本土生產的膠粘劑產品粘接強度低，不能完全滿足應用需求。市售Chemlok?205膠粘劑的主要成分是酚醛樹脂、氯化橡膠、氧化鈦、氧化鉛及溶劑等，雖然對于金屬與天然橡膠的粘接強度良好，但其中含有的氧化鉛及多種有機溶劑具有一定的致癌性且對環境不友好。因此，制備低毒金屬與天然橡膠硫化膠粘劑也是亟待解決的問題。

高性能膠粘劑需同時具備高的本體強度以及優異的界面粘接強度。如果膠粘劑的本體強度不夠，即使界面粘接強度很高，最終也可能因為膠粘劑本體強度低于界面粘接強度而發生膠粘劑的本體斷裂。而對于金屬與橡膠的粘接來說，能夠達到橡膠本體破壞是較理想的破壞方式。膠粘劑的本體強度主要取決于本體交聯程度。此外，對于膠粘劑來講，如果本體強度很高，但粘接界面的結合力很弱的話，也會發生粘接界面破壞，也不能達到理想的破壞方式與粘接強度。因此，對于性能好的膠粘劑來講，既需要有一定的本體強度，也需要與被粘物有較強的界面粘接強度。

發明內容

本發明為解決酚醛/氯丁膠粘劑粘接非極性橡膠界面粘接強度低及毒性大的問題，所要解決的技術問題是提供一種用于天然橡膠與金屬粘接用的熱硫化膠粘劑，本發明所制備的膠粘劑所粘接的金屬與天然橡膠的粘接強度可以提高2倍以上；與成分相近的市售Chemlok?205相比，本發明專利所制備的膠粘劑的粘接強度更高。此外，本發明制備的膠粘劑不含氧化鉛等毒性物質，成分較為簡單，在提高粘接強度的同時，還可以有效降低膠粘劑的毒性。

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案為：

一種天然橡膠與金屬熱硫化膠粘劑，由以下質量份配比的原料制備而成：氯化橡膠70-130份、樹脂50-160份、填料0-8份、交聯劑2-24份、硫磺1-1.5份、余量為溶劑，所述膠粘劑固含量控制在15-25%之間。

進一步的，所用氯化橡膠分別由含量為0-20質量份的氯化天然橡膠P130、含量為70-100質量份的氯丁橡膠CR244、含量為0-10質量份的氯丁橡膠SN232組成。

進一步的，所用樹脂由酚醛樹脂和環氧樹脂組成。本發明的熱硫化膠粘劑通過引入的雙官能團環氧樹脂和交聯劑，利用含有雙官能團的環氧樹脂和酚醛樹脂的配合以及它們與交聯劑的反應，可以實現硫化過程中膠粘劑的自交聯以及膠粘劑與天然橡膠硫化界面的共交聯，從而同時提升膠粘劑的本體強度以及金屬與天然橡膠的界面粘接強度。

進一步的，所用酚醛樹脂為甲階酚醛樹脂，其含量為40-80質量份；環氧樹脂為含有烯丙基雙鍵的烯丙基環氧樹脂，含量為10-80質量份。