CN106833460A - 一种粘合剂及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种粘合剂及其制备方法和应用，本发明的粘合剂包括如下重量份的组分：羧基丁腈胶乳20-30份，氯丁橡胶胶乳20-30份，丁苯吡胶乳10-20份，酚醛树脂溶液80-100份，六甲氧甲基三聚氰胺树脂20-30份，四乙烯五胺1-4份，炭黑1-4份，改性纳米氧化铝线10-30份和分散剂2-3份。本发明提供的粘合剂不含有机溶剂，不仅能够有效提高橡胶的使用寿命，而且还能有效提高橡胶和金属之间的粘合性。

Description

一种粘合剂及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及一种油田开采技术领域，具体涉及一种粘合剂及其制备方法和应用。

背景技术

目前，橡胶与金属的粘合主要依靠热硫化粘合剂，但是，目前的热硫化粘合剂主要是溶剂型为主，在使用中会释放大量的有机溶剂，如甲苯、二甲苯等，对人体健康造成危害。另外，当橡胶与金属利用热硫化粘合剂粘合在一起后，在橡胶受到交变应力作用及外部高温作用下，橡胶内部的热量不能及时传递散热，加速了橡胶的老化，导致橡胶的使用寿命不长，并且橡胶与金属的粘合性不高。

发明内容

本发明提供一种粘合剂及其制备方法和应用，目的在于实现一种不含有机溶剂，不仅能够有效提高橡胶的使用寿命，而且还能有效提高橡胶和金属之间的粘合性的粘合剂，并且工艺流程简单，生产成本较低，对原料的要求不高。

本发明提供一种粘合剂，包括如下重量份的组分：羧基丁腈胶乳20-30份，氯丁橡胶胶乳20-30份，丁苯吡胶乳10-20份，酚醛树脂溶液80-100份，六甲氧甲基三聚氰胺树脂20-30份，四乙烯五胺1-4份，炭黑1-4份，改性纳米氧化铝线10-30份和分散剂2-3份。

进一步地，所述粘合剂不含有机溶剂。

在一实施方式中，粘合剂由如下重量份的组分组成：羧基丁腈胶乳20-30份，氯丁橡胶胶乳20-30份，丁苯吡胶乳10-20份，酚醛树脂溶液80-100份，六甲氧甲基三聚氰胺树脂20-30份，四乙烯五胺1-4份，炭黑1-4份，改性纳米氧化铝线10-30份和分散剂2-3份。

进一步地，羧基丁腈胶乳的固含量为35-45％，粘度为50-120mPas。

进一步地，氯丁橡胶胶乳的固含量为35-45％，粘度为5-50mPas。

本发明的丁苯吡胶乳是2-乙烯基吡啶与其它单体的共聚物。进一步地，丁苯吡胶乳的固含量为35-45％，粘度为25-45mPas，并且2-乙烯基吡啶在丁苯吡胶乳中的质量含量为5-15％。

进一步地，酚醛树脂溶液的固含量为15-25％，粘度为20-100mPas。

进一步地，酚醛树脂溶液为间苯二酚与甲醛在弱碱溶液中进行反应得到的反应物。

进一步地，弱碱溶液为氨水。

进一步地，所述炭黑为高色素炭黑。高色素炭黑能够用来调色。

进一步地，所述改性纳米氧化铝线为纳米氧化铝线经硅烷进行表面处理得到的，且所述改性纳米氧化铝线的直径为25-35纳米，长度为5-15微米。改性纳米氧化铝线能够用来提高粘合剂的导热性。分散剂能够使粘合剂中的改性纳米氧化铝线和炭黑均匀分布，实现粘合剂的颜色与导热均匀。

进一步地，所述改性纳米氧化铝线通过如下方法制备得到：

将硅烷偶联剂在pH值为3-5的溶液中水解10-60min，随后加入纳米氧化铝线，在水浴中恒温机械搅拌30-60min，减压过滤后，用去离子水洗涤至无氯离子，干燥后进行活化，得到改性纳米氧化铝线；

其中，硅烷偶联剂、纳米氧化铝线之间的重量配比为(1-5)：100；硅烷偶联剂包括双-[3-(三乙氧基硅)丙基]-二硫化物和γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷，并且双-[3-(三乙氧基硅)丙基]-二硫化物与γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷的重量配比为(50-150)：(50-150)；所述溶液为水、醇和盐酸的混合溶液，水、醇与盐酸的重量配比为(50-100)：(50-100)：(1-10)。

进一步地，所述醇为乙醇或异丙醇。

进一步地，本发明还提供一种粘合剂的制备方法，用于制得上述任一的粘合剂，包括以下步骤：

将20-30份的氯丁橡胶胶乳加入到20-30份的六甲氧甲基三聚氰胺树脂中，在200-300r/min的速度下搅拌30-60min，得到组分A；

在室温下将20-30份的羧基丁腈胶乳和10-20份的丁苯吡胶乳混合均匀后，加入1-4份的炭黑、10-30份的改性纳米氧化铝线和2-3份的分散剂，随后在2000-8000r/min的速度下分散5-10min，得到组分B；

在室温下将组分A和组分B混合均匀，随后依次加入80-100份的酚醛树脂溶液和1-4份的四乙烯五胺，搅拌30-60min，制得所述粘合剂。

进一步地，羧基丁腈胶乳和丁苯吡胶乳混合均匀后，炭黑、改性纳米氧化铝线和分散剂是依次加入的。

进一步地，本发明还提供上述任一所述的粘合剂在橡胶与金属粘合上的应用。

本发明的实施，至少具有以下优势：

1、本发明的粘合剂不含有机溶剂，不会对人体健康造成危害。

2、本发明的粘合剂固化后具有良好的导热型和耐热性，能够帮助橡胶及时地传递内部的生热，不仅能有效提高橡胶的使用寿命，而且还能有效提高橡胶和金属之间的粘合性。

3、本发明的粘合剂，固化所形成的涂层的导热系数为0.845W/m·K以上；采用本发明的粘合剂对金属与橡胶进行粘合后，粘结强度达到0.75MPa以上；并且，粘合剂涂层耐沸水的时间达540小时以上。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

在本实施例中，粘合剂由如下重量份的组分组成：羧基丁腈胶乳20份，氯丁橡胶胶乳20份，丁苯吡胶乳10份，酚醛树脂溶液80份，六甲氧甲基三聚氰胺树脂20份，四乙烯五胺1份，炭黑1份，改性纳米氧化铝线10份和分散剂2份。

具体制备过程如下：

首先，制备改性纳米氧化铝线；

将硅烷偶联剂在pH值为3-5的溶液中水解10-60min，随后加入纳米氧化铝线，在水浴中恒温机械搅拌30-60min，减压过滤后，用去离子水洗涤至无氯离子，产物置于80℃烘箱干燥后，在180℃下活化12h，得到改性纳米氧化铝线。

然后，将20份的氯丁橡胶胶乳加入到20份的六甲氧甲基三聚氰胺树脂中，在200-300r/min的速度下搅拌30-60min，得到组分A；

其次，在室温下将20份的羧基丁腈胶乳和10份的丁苯吡胶乳混合均匀后，加入1份的炭黑、10份的改性纳米氧化铝线和2份的分散剂，随后在2000-8000r/min的速度下分散5-10min，得到组分B；

最后，在室温下将组分A和组分B混合均匀，随后依次加入80份的酚醛树脂溶液和1份的四乙烯五胺，搅拌30-60min，制得所述粘合剂。

将实施例1制备的粘合剂喷涂在经表面脱脂及喷砂处理的金属基材上形成涂层，待水分挥发后，逐渐升温至160℃，硫化8分钟，按热传导固体电绝缘薄材料热传导性能测试方法测试涂层的导热系数；将硬度为65的丁腈橡胶在上述涂层上进行硫化，保持温度160℃，硫化15分钟，形成试件，测试试件中金属与橡胶之间的粘结强度；将上述试件在沸水内蒸煮，测试粘结失效时间。

测试结果为：由粘合剂形成的涂层的导热系数为0.845W/m·K，金属与橡胶之间的粘结强度为0.75MPa，涂层耐沸水时间为540小时。根据测试结果可知，本发明公开的粘合剂不含有机溶剂，且固化后具有一定的导热性及耐热性，能帮助橡胶及时地传递内部的生热，有效提高橡胶的使用寿命，粘合剂有效提高的提高了橡胶和金属之间的粘合。

实施例2

在本实施例中，粘合剂由如下重量份的组分组成：羧基丁腈胶乳30份，氯丁橡胶胶乳30份，丁苯吡胶乳20份，酚醛树脂溶液100份，六甲氧甲基三聚氰胺树脂30份，四乙烯五胺4份，炭黑4份，改性纳米氧化铝线30份和分散剂3份。

具体制备过程如下：

首先，制备改性纳米氧化铝线；

将硅烷偶联剂在pH值为3-5的溶液中水解10-60min，随后加入纳米氧化铝线和硅烷，在水浴中恒温机械搅拌30-60min，减压过滤后，用去离子水洗涤至无氯离子，产物置于80℃烘箱干燥后，在180℃下活化12h，得到改性纳米氧化铝线。

然后，将30份的氯丁橡胶胶乳加入到30份的六甲氧甲基三聚氰胺树脂中，在200-300r/min的速度下搅拌60min，得到组分A。

其次，在室温下将30份的羧基丁腈胶乳和20份的丁苯吡胶乳混合均匀后，加入4份的炭黑、30份的改性纳米氧化铝线和3份的分散剂，随后在2000-8000r/min的速度下分散5-10min，得到组分B；

最后，在室温下将组分A和组分B混合均匀，随后依次加入100份的酚醛树脂溶液和4份的四乙烯五胺，搅拌30-60min，制得所述粘合剂。

将实施例2制备的粘合剂喷涂在经表面脱脂及喷砂处理的金属基材上形成涂层，待水分挥发后，逐渐升温至160℃，硫化8分钟，按热传导固体电绝缘薄材料热传导性能测试方法测试涂层的导热系数；将硬度为65的丁腈橡胶在上述涂层上进行硫化，保持温度160℃，硫化15分钟，形成试件，测试试件中金属与橡胶之间的粘结强度；将上述试件在沸水内蒸煮，测试粘结失效时间。

测试结果为：由粘合剂形成的涂层的导热系数为1.032W/m·K，金属与橡胶之间的粘结强度为0.85MPa，涂层耐沸水时间为640小时。根据测试结果可知，本发明公开的粘合剂不含有机溶剂，且固化后具有一定的导热性及耐热性，能帮助橡胶及时地传递内部的生热，有效提高橡胶的使用寿命，粘合剂有效提高的提高了橡胶和金属之间的粘合。

实施例3

在本实施例中，粘合剂由如下重量份的组分组成：羧基丁腈胶乳25份，氯丁橡胶胶乳25份，丁苯吡胶乳15份，酚醛树脂溶液90份，六甲氧甲基三聚氰胺树脂25份，四乙烯五胺3份，炭黑2份，改性纳米氧化铝线20份和分散剂2.5份。

具体制备过程如下：

首先，制备改性纳米氧化铝线；

将硅烷偶联剂在pH值为3-5的溶液中水解10-60min，随后加入纳米氧化铝线，在水浴中恒温机械搅拌30-60min，减压过滤后，用去离子水洗涤至无氯离子，产物置于80℃烘箱干燥后，在180℃下活化12h，得到改性纳米氧化铝线。

然后，将25份的氯丁橡胶胶乳加入到25份的六甲氧甲基三聚氰胺树脂中，在200-300r/min的速度下搅拌30-60min，得到组分A。

其次，在室温下将25份的羧基丁腈胶乳和15份的丁苯吡胶乳混合均匀后，加入2份的炭黑、20份的改性纳米氧化铝线和2.5份的分散剂，随后在2000-8000r/min的速度下分散5-10min，得到组分B；

最后，在室温下将组分A和组分B混合均匀，随后依次加入90份的酚醛树脂溶液和3份的四乙烯五胺，搅拌30-60min，制得所述粘合剂。

将实施例3制备的粘合剂喷涂在经表面脱脂及喷砂处理的金属基材上形成涂层，待水分挥发后，逐渐升温至160℃，硫化8分钟，按热传导固体电绝缘薄材料热传导性能测试方法测试涂层的导热系数；将硬度为65的丁腈橡胶在上述涂层上进行硫化，保持温度160℃，硫化15分钟，形成试件，测试试件中金属与橡胶之间的粘结强度，然后将上述试件在沸水内蒸煮，测试粘结失效时间。

测试结果为：由粘合剂形成的涂层的导热系数为0.912W/m·K，金属与橡胶之间的粘结强度为0.92MPa，涂层耐沸水时间为720小时。根据测试结果可知，本发明公开的粘合剂不含有机溶剂，且固化后具有一定的导热性及耐热性，能帮助橡胶及时地传递内部的生热，有效提高橡胶的使用寿命，粘合剂有效提高的提高了橡胶和金属之间的粘合。

对照例1

本对照例的粘合剂，由如下重量份的组分组成：羧基丁腈胶乳15份，氯丁橡胶胶乳35份，丁苯吡胶乳25份，酚醛树脂溶液60份，六甲氧甲基三聚氰胺树脂15份，四乙烯五胺5份，炭黑5份，改性纳米氧化铝线5份和分散剂1份。其余操作流程与实施例1相同。

采用实施例1的方法对本对照例的粘合剂进行测试，测试结果为：由粘合剂形成的涂层的导热系数为0.456W/m·K，金属与橡胶之间的粘结强度为0.43MPa，涂层耐沸水时间为130小时。根据测试结果可知，本对照例的粘合剂形成的涂层的导热系数比本发明制备的粘合剂形成的涂层的导热系数小，采用本对照例的粘合剂的金属与橡胶之间的粘结强度比采用本发明制备的粘合剂的粘结强度小，同时，本对照例粘合剂形成的涂层耐沸水时间比本发明制备的粘合剂形成的涂层耐沸水时间短。因此，采用本发明制备的粘合剂不仅固化后的导热型较好，能帮助橡胶及时地传递内部的生热，有效提高橡胶的使用寿命，而且还能有效提高橡胶和金属之间的粘合性。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种粘合剂，其特征在于，包括如下重量份的组分：羧基丁腈胶乳20-30份，氯丁橡胶胶乳20-30份，丁苯吡胶乳10-20份，酚醛树脂溶液80-100份，六甲氧甲基三聚氰胺树脂20-30份，四乙烯五胺1-4份，炭黑1-4份，改性纳米氧化铝线10-30份和分散剂2-3份。

2.根据权利要求1所述的粘合剂，其特征在于，羧基丁腈胶乳的固含量为35-45％，粘度为50-120mPas。

3.根据权利要求1所述的粘合剂，其特征在于，氯丁橡胶胶乳的固含量为35-45％，粘度为5-50mPas。

4.根据权利要求1所述的粘合剂，其特征在于，丁苯吡胶乳的固含量为35-45％，粘度为25-45mPas，并且2-乙烯基吡啶在丁苯吡胶乳中的质量含量为5-15％。

5.根据权利要求1所述的粘合剂，其特征在于，酚醛树脂溶液的固含量为15-25％，粘度为20-100mPas。

6.根据权利要求1所述的粘合剂，其特征在于，所述炭黑为高色素炭黑。

7.根据权利要求1所述的粘合剂，其特征在于，所述改性纳米氧化铝线为纳米氧化铝线经硅烷进行表面处理得到的，且所述改性纳米氧化铝线的直径为25-35纳米，长度为5-15微米。

8.根据权利要求1或7所述的粘合剂，其特征在于，所述改性纳米氧化铝线通过如下方法制备得到：

将硅烷偶联剂在pH值为3-5的溶液中水解10-60min，随后加入纳米氧化铝线，在水浴中恒温机械搅拌30-60min，减压过滤后，用去离子水洗涤至无氯离子，干燥后进行活化，得到改性纳米氧化铝线；

其中，硅烷偶联剂、纳米氧化铝线之间的重量配比为(1-5)：100；硅烷偶联剂包括双-[3-(三乙氧基硅)丙基]-二硫化物和γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷，并且双-[3-(三乙氧基硅)丙基]-二硫化物与γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷的重量配比为(50-150)：(50-150)；所述溶液为水、醇和盐酸的混合溶液，水、醇与盐酸的重量配比为(50-100)：(50-100)：(1-10)。

9.权利要求1-8任一项所述的粘合剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将20-30份的氯丁橡胶胶乳加入到20-30份的六甲氧甲基三聚氰胺树脂中，在200-300r/min的速度下搅拌30-60min，得到组分A；

在室温下将20-30份的羧基丁腈胶乳和10-20份的丁苯吡胶乳混合均匀后，加入1-4份的炭黑、10-30份的改性纳米氧化铝线和2-3份的分散剂，随后在2000-8000r/min的速度下分散5-10min，得到组分B；

在室温下将组分A和组分B混合均匀，随后依次加入80-100份的酚醛树脂溶液和1-4份的四乙烯五胺，搅拌30-60min，制得所述粘合剂。

10.权利要求1-8任一项所述的粘合剂在橡胶与金属粘合上的应用。