CN102002329A - 一种氢化丁腈橡胶与对位芳纶纤维复合材料用粘合剂及其制备方法 - Google Patents
一种氢化丁腈橡胶与对位芳纶纤维复合材料用粘合剂及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明属于化工领域，公开了一种氢化丁腈橡胶与对位芳纶纤维复合材料专用粘合剂及其制备方法。其配方包含如下组分：主体材料：EPDM4045、SVR3L、SBR1052，活化材料：ZnO、硬脂酸、喹啉系防老剂，填充材料：K10H环烷油、白炭黑255、纳米钙，交联硫化体系：促进剂HMMM，间苯二酚80、促进剂CZ、TMTD80、硫磺S。其制备方法包括如下步骤：将主体材料按顺序进行塑炼，加入活化材料混炼，填充材料进行混炼，加入交联硫化体系混炼后薄通7～12次，打三角包，出料。本发明所制备的粘合剂粘结性能优异，能加强对氢化丁腈橡胶与对位芳纶纤维复合材料与编织层骨架的粘结。
Description
技术领域
本发明属于化工领域，涉及一种氢化丁腈橡胶与对位芳纶纤维复合材料专用粘合剂及其制备方法。
背景技术
氢化丁腈橡胶与对位芳纶纤维复合材料具有耐高温、耐油和化学介质的特性等，在中国公开的发明专利200410062207.8《氢化丁腈橡胶与对位芳纶纤维复合材料及其制备方法》中提到芳纶与基体的粘结性能较差，因此需进行表面粘合处理。然而这种制备方法亦不能满足复合材料硫化粘结编织层的需要。
发明内容
本发明的目的是提供一种氢化丁腈橡胶与对位芳纶纤维复合材料(简称氢化丁腈芳纶复合材料)专用粘合剂。
本发明的另一目的是提供该粘合剂的制备方法。
本发明的技术方案如下：
一种氢化丁腈橡胶与对位芳纶纤维复合材料专用粘合剂，其配方包含如下组分：主体材料：12～30重量份的EPDM4045、20～40重量份的SVR3L、45～65重量份的SBR1052，活化材料：3～8重量份的ZnO、0.5～3重量份的SA(硬脂酸)、1～6重量份的RD(喹啉系防老剂)，填充材料：3～20重量份的K10H环烷油、5～25重量份的白炭黑255、30～45重量份的纳米钙，交联硫化体系：1～8重量份的促进剂HMMM(亚甲基胺)，1～6重量份的间苯二酚80、0.5～3重量份的促进剂CZ、0.1～3重量份的TMTD80、1～6重量份的硫磺S。
该粘合剂配方优选包含如下组分：主体材料：20～25重量份的EPDM4045、25～30重量份的SVR3L、50～55重量份的SBR1052，活化防护材料：4～6重量份的ZnO、1.0～1.5重量份的SA、1.5～3.0重量份的RD，填充材料：3～15重量份的K10H环烷油、10～15重量份的白炭黑255、30～40重量份的纳米钙，交联硫化体系：3～6重量份的促进剂HMMM，2～4重量份的间苯二酚80、0.5～1.0重量份的促进剂CZ、0.5～1.0重量份的TMTD80、2～4重量份的硫磺S。
该粘合剂配方进一步优选包含如下组分：主体材料：20重量份的EPDM4045、30重量份的SVR3L、50重量份的SBR1052，活化防护材料：5重量份的ZnO、1.0重量份的SA、2.0重量份的RD，填充材料：10重量份的K10H环烷油、15重量份的白炭黑255、30重量份的纳米钙，交联硫化体系：4重量份的促进剂HMMM，3重量份的间苯二酚80、1.0重量份的促进剂CZ、0.5重量份的TMTD80、3.0重量份的硫磺S。
本发明所述的粘合剂的制备方法，包括如下步骤：(1)将主体材料按顺序进行塑炼：先将SVR3L在40-50℃进行薄通塑炼15～30分钟，然后加入SBR1052在40-50℃继续塑炼10～15分钟，最后加入EPDM4045在50-60℃进行混炼10～15分钟；(2)加入活化材料，此时辊距保持2-3mm，温度40-60℃混炼10～15分钟；(3)加入填充材料在60-70℃进行混炼5～10分钟；(4)加入交联硫化体系，60-70℃混炼5～10分钟，然后在40-50℃薄通7～12次，打三角包3～5次，出厚度6mm，长1m×宽50mm胶块，静置24h备用。
其中，步骤(3)中填充材料加入顺序为先加入白炭黑混炼均匀后在加K10H环烷油与纳米钙。
所述的主体材料为12～30重量份的EPDM4045、20～40重量份的SVR3L、45～65重量份的SBR1052，活化材料为3～8重量份的ZnO、0.5～3重量份的SA、1～6重量份的RD，填充材料为3～20重量份的K10H环烷油、5～25重量份的白炭黑255、30～45重量份的纳米钙，交联硫化体系为1～8重量份的促进剂HMMM，1～6重量份的间苯二酚80、0.5～3重量份的促进剂CZ、0.1～3重量份的TMTD80、1～6重量份的硫磺S。
所述的主体材料优选为20～25重量份的EPDM4045、25～30重量份的SVR3L、50～55重量份的SBR1052，活化防护材料优选为4～6重量份的ZnO、1.0～1.5重量份的SA、1.5～3.0重量份的RD，填充材料优选为3～15重量份的K10H环烷油、10～15重量份的白炭黑255、30～40重量份的纳米钙，交联硫化体系优选为3～6重量份的促进剂HMMM，2～4重量份的间苯二酚80、0.5～1.0重量份的促进剂CZ、0.5～1.0重量份的TMTD80、2～4重量份的硫磺S。
所述的主体材料进一步优选为20重量份的EPDM4045、30重量份的SVR3L、50重量份的SBR1052，活化防护材料进一步优选为5重量份的ZnO、1.0重量份的SA、2.0重量份的RD，填充材料进一步优选为10重量份的K10H环烷油、15重量份的白炭黑255、30重量份的纳米钙，交联硫化体系进一步优选为4重量份的促进剂HMMM，3重量份的间苯二酚80、1.0重量份的促进剂CZ、0.5重量份的TMTD80、3.0重量份的硫磺S。
本发明所述的粘合剂的使用方法，是将制作好的固体粘合剂在双棍上压成0.8～1mm厚度的粘合剂薄膜，裹在氢化丁腈芳纶复合材料基体上，150-160℃硫化30～80分钟使氢化丁腈芳纶复合材料基体与编织层骨架粘合在一起。
所述的硫化时间优选为60分钟。
间苯二酚与亚甲基化合物在硫化温度下，反应生成具有很强粘合活性的间苯二酚树脂粘合剂。但是不同间苯二酚给予体(如R-80，RS)与不同亚甲基给予体(如HMMM，HMT)的匹配与不同的基体材料必须也是相一致的。此机理的核心都是由反应后的粘合树脂与芳纶浆粕以化学键作用力来实现粘合。白炭黑因其粒子表面具有酸性硅烷醇结构，对此树脂体系生成起催化作用，其酸性延迟效果使硫化反应与粘合反应同步。由于氢化丁腈与对位芳纶纤维复合材料表面具有芳纶纤维和白炭黑结构，特别适合于间甲白粘合体系。通过此粘合体系，能够将此复合材料与编织层骨架(涤纶或尼龙编织层)粘合在一起。
本发明的有益效果：本发明根据氢化丁腈橡胶与对位芳纶纤维复合材料的特性，通过大量实验筛选出的本发明粘合剂配方和制备方法，所制备的粘合剂粘结性能优异，能加强对氢化丁腈橡胶与对位芳纶纤维复合材料与编织层骨架的粘结。其由化学键形成的粘结力决定了此粘合剂能够在较严格的环境中使用而不失效，在高温与低温环境中都能保持良好的粘结，且不随着产品使用频率增加而退化。本发明粘合剂制备方法简单，储存方便，较容易掌握，应用范围较广。
具体实施方式
实施例1
配方如表1所示，表1中各组分的单位均为重量份：
表1.
| 基本配方组分 | 配方1 | 配方2 | 配方3 |
| EPDM4045 | 20 | 20 | 20 |
| SVR3L | 30 | 30 | 30 |
| SBR1052 | 50 | 50 | 50 |
| 氧化锌 | 5 | 5 | 5 |
| SA | 1.5 | 1.0 | 1.0 |
| 防老剂RD | 3.0 | 2.0 | 1.5 |
| K10H环烷油 | 5 | 10 | 15 |
| 白炭黑255 | 5 | 15 | 25 |
| 纳米钙 | 30 | 30 | 30 |
| HMMM | 4 | 4 | 4 |
| 间苯二酚R-80 | 3 | 3 | 3 |
| CZ | 1.0 | 1.0 | 1.0 |
| TMTD-80 | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
| S | 3.0 | 3.0 | 3.0 |
制备方法：将主体材料按顺序进行塑炼，先将SVR3L在40℃进行薄通塑炼20分钟，然后加入SBR1052在40℃继续塑炼10分钟，最后加入EPDM4045在50℃进行混炼10分钟。3种主体材料混合均匀，呈半透明状后，加入活化材料。此时辊距保持2-3mm，温度50℃。10分钟后继续加入填充材料在70℃进行混炼：先加入白炭黑混炼均匀后在加油料与纳米钙，时间5-10分钟。最后加入交联硫化体系，70℃混炼5分钟，然后50℃薄通10次，打三角包3次，出厚度6mm，长1m×宽50mm胶块，静置24h备用。
将制作好的固体粘合剂在双棍上压成1mm厚度的粘合剂薄膜，裹在氢化丁腈芳纶复合材料基体上，在t10＝3.5min，t90＝30min的硫化条件下与编织层骨架粘合在一起。粘合性能测试标准按GBT2790测试，结果见表2：
表2.
表1配方实例中，对填料体系的白炭黑进行了变量对比，结果表明，在达到配方2的配比时，粘合剂对基材的粘合效果最佳，氢化丁腈芳纶纤维复合材料与编织层骨架(涤纶或尼龙编织层)牢牢粘合在一起。原因是当白炭黑/间苯二酚/亚甲基给予体(HMMM)的比例为15/3/4时，此体系的协同效应到达最佳。配方3中白炭黑25份，酸性作用过强，影响了体系的正常硫化。
实施例2
配方同实施例1中的配方2，制备方法和使用方法同实施例1以下实例中，仅改变使用时的硫化时间，粘合性能测试标准按GBT2790测试，结果如下：
表3
| 组别 | 1 | 2 | 3 | 4 |
| 硫化时间/min | 30 | 40 | 60 | 80 |
| 粘合力N/25mm | 43 | 56 | 85 | 79 |
本发明的硫化体系的参数：t10＝3.5～5.0min，t90＝30～35min。考虑到实际硫化时，复合材料与粘合剂的加热效果以及硫化作用与间甲白体系的协同效果，故硫化时间作为变量进行对比。由表1可知，硫化时间在60min左右的粘结力最大，此时间甲白体系充分发挥了作用，通过芳纶纤维与白炭黑组分将复合材料牢牢粘合住。而随着时间的继续延长，交联好的化学键在热的作用下断裂，以及复合材料的过硫化反应，粘结力受到损失。
具体实施方式中所述的EPDM4045为日本三井化学生产的三元乙丙橡胶、SVR3L为越南标准胶、SBR1052为齐鲁石化生产的丁苯胶，其他原料均为本领域常用原料。
本发明申请文件中未详细记载的参数皆为本领域的公知常识或常规参数。
Claims (10)
1.一种氢化丁腈橡胶与对位芳纶纤维复合材料用粘合剂，其特征在于其配方包含如下组分：主体材料：12～30重量份的EPDM4045、20～40重量份的SVR3L、45～65重量份的SBR1052，活化材料：3～8重量份的ZnO、0.5～3重量份的硬脂酸、1～6重量份的喹啉系防老剂，填充材料：3～20重量份的K10H环烷油、5～25重量份的白炭黑255、30～45重量份的纳米钙，交联硫化体系：1～8重量份的促进剂HMMM，1～6重量份的间苯二酚80、0.5～3重量份的促进剂CZ、0.1～3重量份的TMTD80、1～6重量份的硫磺S。
2.根据权利要求1所述的粘合剂，其特征在于其配方包含如下组分：主体材料：20～25重量份的EPDM4045、25～30重量份的SVR3L、50～55重量份的SBR1052，活化防护材料：4～6重量份的ZnO、1.0～1.5重量份的硬脂酸、1.5～3.0重量份的喹啉系防老剂，填充材料：3～15重量份的K10H环烷油、10～15重量份的白炭黑255、30～40重量份的纳米钙，交联硫化体系：3～6重量份的促进剂HMMM，2～4重量份的间苯二酚80、0.5～1.0重量份的促进剂CZ、0.5～1.0重量份的TMTD80、2～4重量份的硫磺S。
3.根据权利要求2所述的粘合剂，其特征在于其配方包含如下组分：主体材料：20重量份的EPDM4045、30重量份的SVR3L、50重量份的SBR1052，活化防护材料：5重量份的ZnO、1.0重量份的硬脂酸、2.0重量份的喹啉系防老剂，填充材料：10重量份的K10H环烷油、15重量份的白炭黑255、30重量份的纳米钙，交联硫化体系：4重量份的促进剂HMMM，3重量份的间苯二酚80、1.0重量份的促进剂CZ、0.5重量份的TMTD80、3.0重量份的硫磺S。
4.权利要求1所述的粘合剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：(1)将主体材料按顺序进行塑炼：先将SVR3L在40-50℃进行薄通塑炼15～30分钟，然后加入SBR1052在40-50℃继续塑炼10～15分钟，最后加入EPDM4045在50-60℃进行混炼10～15分钟；(2)加入活化材料，此时辊距保持2-3mm，温度40-60℃混炼10～15分钟；(3)加入填充材料在60-70℃进行混炼5～10分钟；(4)加入交联硫化体系，60-70℃混炼5～10分钟，然后在40-50℃薄通7～12次，打三角包3～5次，出胶块。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于步骤(3)中填充材料加入顺序为先加入白炭黑混炼均匀后在加K10H环烷油与纳米钙。
6.根据权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于所述的主体材料为12～30重量份的EPDM4045、20～40重量份的SVR3L、45～65重量份的SBR1052，活化材料为3～8重量份的ZnO、0.5～3重量份的硬脂酸、1～6重量份的喹啉系防老剂，填充材料为3～20重量份的K10H环烷油、5～25重量份的白炭黑255、30～45重量份的纳米钙，交联硫化体系为1～8重量份的促进剂HMMM，1～6重量份的间苯二酚80、0.5～3重量份的促进剂CZ、0.1～3重量份的TMTD80、1～6重量份的硫磺S。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于所述的主体材料为20～25重量份的EPDM4045、25～30重量份的SVR3L、50～55重量份的SBR1052，活化防护材料为4～6重量份的ZnO、1.0～1.5重量份的硬脂酸、1.5～3.0重量份的喹啉系防老剂，填充材料为3～15重量份的K10H环烷油、10～15重量份的白炭黑255、30～40重量份的纳米钙，交联硫化体系为3～6重量份的促进剂HMMM，2～4重量份的间苯二酚80、0.5～1.0重量份的促进剂CZ、0.5～1.0重量份的TMTD80、2～4重量份的硫磺S。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于所述的主体材料为20重量份的EPDM4045、30重量份的SVR3L、50重量份的SBR1052，活化防护材料为5重量份的ZnO、1.0重量份的硬脂酸、2.0重量份的喹啉系防老剂，填充材料为10重量份的K10H环烷油、15重量份的白炭黑255、30重量份的纳米钙，交联硫化体系为4重量份的促进剂HMMM，3重量份的间苯二酚80、1.0重量份的促进剂CZ、0.5重量份的TMTD80、3.0重量份的硫磺S。
9.权利要求1所述的粘合剂的使用方法，其特征在于将制作好的固体粘合剂在双棍上压成0.8～1mm厚度的粘合剂薄膜，裹在氢化丁腈芳纶复合材料基体上，150-160℃硫化30～80分钟使氢化丁腈芳纶复合材料基体与编织层骨架粘合在一起。
10.根据权利要求6所述的使用方法，其特征在于所述的硫化时间为60分钟。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20110406 |