CN108203569A - 一种橡胶粘接用常温粘接剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种橡胶粘接用常温粘接剂及其制备方法，由干胶和有机溶剂组成，按照重量比，所述干胶由90‑110份的氯丁橡胶、0.4‑0.6份的着色剂、0.5‑1.5份的抗氧化剂2246、25‑35份的白炭黑和10‑15份的外加剂组成，所述外加剂为氧化锌、氧化镁和氧化铝以1:4‑6:4‑6的重量比混合而成。本发明以氯丁橡胶为基体，在其中加入由氧化锌、氧化镁和氧化铝混合而成的外加剂以及白炭黑，从而使其吸收氯丁橡胶随时间推移而释放出来的氯化氢，避免降解继续进行，增加粘接剂的稳定性；同时与白炭黑共同作用，有效地加快胶膜变干，并能大大提高初始粘接强度，并具有吸收酸、预反应、防焦烧、硫化等功能。

Description

一种橡胶粘接用常温粘接剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及到有机材料领域的橡胶粘接剂，具体的说是一种橡胶粘接用常温粘接剂及其制备方法。

背景技术

橡胶是指具有可逆形变的高弹性聚合物材料，在室温下富有弹性，在很小的外力作用下能产生较大形变，除去外力后能恢复原状。由于部分橡胶具有很好的耐磨性，因此往往将其作为内衬材料，这时就需要将其与金属或者另外不同的橡胶进行粘接。

现有技术中，橡胶与橡胶或橡胶与金属之间的粘接一般都采用热粘接，即在温度100℃以上、压力0.7MPa以上的条件下，即使没有粘接剂，也可以实现生橡胶（即未硫化的橡胶）与生橡胶的粘接，而通过特制的橡胶粘接剂，未硫化的橡胶也可以与金属进行粘接，并保持较好的粘接强度，但是这种采用粘接剂与金属粘接时，也需要在加温加压的条件下进行，否则，粘接强度达不到需要。

为了了解现有橡胶粘接剂的概况，发明人进行了检索，发现有大量的橡胶粘接剂的专利，如：

申请号为2013106202657的发明专利公开了一种橡胶胶粘剂，包括下述重量份数的组分：氯丁橡胶20-120、丁腈橡胶30-90、聚氨酯橡胶20-60、丙烯酸酯橡胶20-60、纳米氧化锌2-10、陶土1-4、炭黑N10015-50、古马隆树脂2-12、硅藻土4-15、硫磺2-10、防老剂1-5、叔丁酚甲醛树脂1-8、机油1-6、氧化镁1-3、白炭黑1-5、防焦剂1-5、邻苯二甲酸二丁酯1-4、二乙基二硫代氨基甲酸锌1-4、2-硫醇基咪唑啉1-4、二苯胍1-10。其主要是利用了几种橡胶本身的特性，从而保持很好的胶接性能，但是其应用时，也需要辅以高温和高压条件才能够达到理想的效果；更主要的是，其中含有的大量有机成分，导致其成本较高。

申请号为2010105955966的发明专利公开了一种橡胶粘合剂，其组分为丁基橡胶、氧化锌、硫黄、促进剂DM、硅藻土、防老剂DNP、防老剂MB、炭黑、木质素、甲壳素、邻苯二甲酸二丁酯、二甲苯，虽然具有迅速粘接、耐老化、无毒性的特点，但是其仍需要辅以高温和高压条件才能够达到理想的效果；更主要的是，其中含有的大量有机成分，导致其成本较高。

申请号为2013106740486的发明专利公开了一种橡胶粘合剂，按质量份计，包括以下物质：聚醋酸乙烯乳液230-280份，羟甲基丙烯酰胺10-20份，脂肪酸适量，矿物油适量，皂铝5-10份，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钾15-30份，水2200-2800份。经本品粘合后的橡胶具有良好的贮存稳定性，手感好耐磨性强，且这种粘合剂可提供橡胶良好的分散性，并不能满足常温常压下的粘接。

申请号为201410291170X的发明专利公开了一种橡胶胶粘剂，包括下述重量份数的组分：氯丁橡胶20-100份、丁腈橡胶30-70份、聚氨酯橡胶20-50份、丙烯酸酯橡胶20-50份、纳米氧化锌2-10份、陶土2-4份、炭黑N10015-30份、古马隆树脂5-12份、硅藻土5-15份、硫磺5-10份、防老剂3-5份、叔丁酚甲醛树脂2-8份、机油2-6份、氧化镁1-3份、白炭黑2-5份、防焦剂2-5份、邻苯二甲酸二丁酯2-4份、二乙基二硫代氨基甲酸锌2-4份、2-硫醇基咪唑啉2-4份、二苯胍5-10份。本发明的有益效果在于，采用本发明的配方生产的橡胶胶粘剂，柔韧性好，具有优异的耐蠕变、耐挠曲及耐冲击震动等特性，能够适用于不同线膨胀系数材料之间及动态使用的部件或制品的胶接。

申请号为2017104484021的发明专利公开了一种橡胶粘合剂，所述粘合剂由如下按质量组分组成：溶剂56-62份，丁腈橡胶98-104份，酚醛树脂70-95份，固化剂1-3份，促进剂0.4-1.2份，增塑剂4-6份，活化剂3-7份，防老剂2-4份，硬脂酸0.2-0.5份，填充剂4-7份，氯化铝1-3份。本发明提供了一种橡胶粘合剂，本粘合剂具有良好的耐热以及耐候性，可以粘结各种材料的物体，且粘结牢固。

申请号为2015100319242的发明专利公开了一种橡胶粘合剂，以重量组分计包括以下组分：丁基橡胶10-15份，氧化锌5-9份，硫黄1-4份，硅藻土2-6份，防老剂2-5份，炭黑2-6份，甲壳素3-7份，皮脂酸二甲酯3-7份，二氧化硅10-15份，催化剂2-5份。本发明的粘合剂粘合强度高，应用面广，具有优良的耐热性、耐油性和耐候性。

申请号为2013105255746的发明专利公开了一种氯丁橡胶胶粘剂，包括以下重量份的原料：氯丁橡胶100份、萜烯树脂30份、2402树脂90份。本发明提供的氯丁橡胶胶粘剂，采用高软化点的混合增粘剂对氯丁橡胶进行改性，大大提高了氯丁橡胶胶粘剂的粘接强度及胶膜的耐热性，提高了应用性。

申请号为2016105289197的发明专利公开了一种橡胶粘合剂及其制备方法，其中，所述制备方法包括：将天然橡胶、聚异氰酸酯胶、炭黑、氧化锌、二氧化硅、硅藻土、促进剂和防老剂RD混合后进行混炼，得到胶料M；将所述胶料M与溶剂混合，加热搅拌后得到橡胶粘合剂；解决了普通的橡胶粘合剂的粘接强度低，经常会出现粘接不牢固，易松散等现象的问题。

以上基本上概括了现有橡胶粘接剂的概况，这些橡胶粘接剂基本上都是利用橡胶本身的特性，并辅以有机或无机组分进行粘接，其存在的问题都是需要利用高温高压的条件进行辅助粘接，否则很难达到理想中的效果，而且有的橡胶粘接剂中含有大量的有机组分，导致其生产成本较高。

发明内容

本发明的目的是提供一种橡胶粘接用常温粘接剂及其制备方法，利用该粘接剂，可以在没有加温加压的辅助条件下，即常温常压条件下，仍然能够将预先硫化的橡胶即预硫橡胶粘接到金属或相同的预硫橡胶上，并保持很好的粘接强度，经GBT 7760-2003 硫化橡胶或热塑性橡胶与硬质板材粘合强度的测定 90°剥离法检测，其剥离强度超过9kN/m。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种橡胶粘接用常温粘接剂，由干胶和有机溶剂组成，按照重量比，所述干胶由90-110份的氯丁橡胶、0.4-0.6份的着色剂、0.5-1.5份的抗氧化剂2246、25-35份的白炭黑和10-15份的外加剂组成，所述外加剂为氧化锌、氧化镁和氧化铝以1:4-6:4-6的重量比混合而成。

作为本发明的另一种优选实施方案，所述干胶和有机溶剂的质量体积比为，每1kg干胶对应7-9L的有机溶剂，该有机溶剂为甲苯。

作为本发明的另一种优选实施方案，所述外加剂中还含有氧化锌重量10-20%的氧化钒。

本发明所述常温粘接剂在使用时，先将干胶和有机溶剂混合均匀，而后在使用前，向其中加入固化剂搅拌均匀，所述固化剂的加入量为干胶和有机溶剂总重量的3-5%。

上述橡胶粘接用常温粘接剂的制备方法，首先制备干胶，而后将其与有机溶剂分别存放，在使用前混合即得到，所述干胶的制备方法如下：

1）按照上述的比例称量各物料，并混合制备出外加剂，备用；

2）将步骤1）中称量好的氯丁橡胶送入混炼机中在60℃的条件下，棍距2-4mm，通过2-3次，再调整棍距至1mm，通过3次，完成塑炼，而后调整棍距至3-5mm，向其中依次加入称量好的外加剂、抗氧化剂2246和着色剂，并保持该温度下通过3-5次，外加材料完全混入橡胶，之后保持3-5mm的棍距，再加入白炭黑，在55-60℃的条件下混炼3-5次，白炭黑完全混入后，棍距调整至1mm，通过2次后，出1mm厚胶片，静置20-25h即得到干胶。

本发明中，所述白炭黑为超细化白炭黑；白炭黑可以作为橡胶的补强剂，尤其是超细化白炭黑，不仅分散性好，对硬化后的粘接层具有很好的补强作用；

本发明所用的氯丁橡胶，其分子结构中有电负性较强的氯原子，可提供粘接所需的极性，不需硫化就有很好的凝聚力，且初粘力好；

本发明所用的抗氧化剂2246为酚类抗氧剂，可防止橡胶的分解，增强耐老化能力，延长使用寿命，保持粘接件的耐久。具有抗热稳定性高、抗氧效果好、不污染、不着色、不喷霜、油溶性好、不易挥发损失。

本发明固化剂优选为德士模都RE。

本发明中采用以氧化锌、氧化镁和氧化铝的混合物作为外加剂，当然优选采用氧化锌、氧化镁、氧化铝和氧化钒混合作为外加剂，当外加剂与氯丁橡胶结合时，一方面其可吸收氯丁橡胶随时间推移而释放出来的氯化氢，避免降解继续进行，增加粘接剂的稳定性；另一方面能够与白炭黑共同作用，尤其是其中的氧化镁和氧化钒，能有效地加快胶膜变干，并能大大提高初始粘接强度，并具有吸收酸、预反应、防焦烧、硫化等功能。

本发明中，干胶的具体混炼方法如下：

将开练机棍距调至2-3mm，凉棍，将氯丁橡胶薄通三遍后调整棍距至5-6mm，依次加入外加剂、抗氧化剂和着色剂，打三角包两遍，加入白炭黑，棍距5-6mm，控制棍温在55-60℃，混合均匀后出片，停放20-25h，即得干胶胶片。

干胶与有机溶剂混合的具体操作为：

将干胶胶片剪碎，然后按7-9L:1kg的比例，量取甲苯和干胶，在搅拌桶一次加入甲苯和干胶，转速200r/min，搅拌30min后，转速调至1000r/min连续胶板至干胶完全溶解，一般不少于12小时，此为半成品胶水，最终半成品胶水应不得有结块、沉淀现象；

半成品胶水在使用前，按照100份半成品胶水加3-5份的固化剂的体积比混合，搅拌均匀，即完成成品胶水的制作，混合固化剂的成品胶水需要在24小时内使用。

有机溶剂优选为甲苯，甲苯为一种常用溶剂，易获得，按照比例与干胶混合后，能保证干胶很好的溶解，并保持稳定。

有益效果：本发明以氯丁橡胶为基体，在其中加入由氧化锌、氧化镁和氧化铝混合而成的外加剂以及白炭黑，从而使其吸收氯丁橡胶随时间推移而释放出来的氯化氢，避免降解继续进行，增加粘接剂的稳定性；同时与白炭黑共同作用，有效地加快胶膜变干，并能大大提高初始粘接强度，并具有吸收酸、预反应、防焦烧、硫化等功能。经试验验证，成品胶水可在常温0℃-40℃、常压的条件下，完成预硫橡胶与预硫橡胶、预硫橡胶与金属的粘接，并且粘接4小时后具有很好的初始粘接强度，一般为6kN/m，在24小时后一般能达到9kN/m，最高能达13kN/m。

具体实施方式

下面将结合具体的实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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做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

一种橡胶粘接用常温粘接剂，由干胶和有机溶剂组成，按照重量比，所述干胶由90份的氯丁橡胶、0.4份的着色剂、0.5份的抗氧化剂2246、25份的白炭黑和10份的外加剂组成，所述外加剂为氧化锌、氧化镁和氧化铝以1:4:6的重量比混合而成。

上述橡胶粘接用常温粘接剂的制备方法，首先制备干胶，而后将其与有机溶剂分别存放，在使用前混合即得到，所述干胶的制备方法如下：

1）按照上述的比例称量各物料，并混合制备出外加剂，备用；

2）将步骤1）中称量好的氯丁橡胶送入混炼机中在60℃的条件下，棍距2mm，通过2次，再调整棍距至1mm，通过3次，完成塑炼，而后调整棍距至3mm，向其中依次加入称量好的外加剂、抗氧化剂2246和着色剂，并保持该温度下通过3次，外加材料完全混入橡胶，之后保持3mm的棍距，再加入白炭黑，在55℃的条件下混炼3次，白炭黑完全混入后，棍距调整至1mm，通过2次后，出1mm厚胶片，静置20h即得到干胶。

以上为本实施例的基本实施方式，可在以上基础上做进一步的改进、优化和限定：

作为本实施例的另一种优选实施方案，所述干胶和有机溶剂的质量体积比为，每1kg干胶对应7L的有机溶剂，该有机溶剂为甲苯。

作为本实施例的另一种优选实施方案，所述外加剂中还含有氧化锌重量10%的氧化钒。

本实施例所述常温粘接剂在使用时，先将干胶和有机溶剂混合均匀，而后在使用前，向其中加入固化剂搅拌均匀，所述固化剂的加入量为干胶和有机溶剂总重量的3%。

实施例2

一种橡胶粘接用常温粘接剂，由干胶和有机溶剂组成，按照重量比，所述干胶由110份的氯丁橡胶、0.6份的着色剂、1.5份的抗氧化剂2246、35份的白炭黑和15份的外加剂组成，所述外加剂为氧化锌、氧化镁和氧化铝以1:6:4的重量比混合而成。

上述橡胶粘接用常温粘接剂的制备方法，首先制备干胶，而后将其与有机溶剂分别存放，在使用前混合即得到，所述干胶的制备方法如下：

1）按照上述的比例称量各物料，并混合制备出外加剂，备用；

2）将步骤1）中称量好的氯丁橡胶送入混炼机中在60℃的条件下，棍距4mm，通过3次，再调整棍距至1mm，通过3次，完成塑炼，而后调整棍距至5mm，向其中依次加入称量好的外加剂、抗氧化剂2246和着色剂，并保持该温度下通过5次，外加材料完全混入橡胶，之后保持5mm的棍距，再加入白炭黑，在60℃的条件下混炼5次，白炭黑完全混入后，棍距调整至1mm，通过2次后，出1mm厚胶片，静置25h即得到干胶。

以上为本实施例的基本实施方式，可在以上基础上做进一步的改进、优化和限定：

作为本实施例的另一种优选实施方案，所述干胶和有机溶剂的质量体积比为，每1kg干胶对应9L的有机溶剂，该有机溶剂为甲苯。

作为本实施例的另一种优选实施方案，所述外加剂中还含有氧化锌重量20%的氧化钒。

本实施例所述常温粘接剂在使用时，先将干胶和有机溶剂混合均匀，而后在使用前，向其中加入固化剂搅拌均匀，所述固化剂的加入量为干胶和有机溶剂总重量的5%。

实施例3

一种橡胶粘接用常温粘接剂，由干胶和有机溶剂组成，按照重量比，所述干胶由100份的氯丁橡胶、0.5份的着色剂、1份的抗氧化剂2246、30份的白炭黑和12.5份的外加剂组成，所述外加剂为氧化锌、氧化镁和氧化铝以1:5:5的重量比混合而成。

上述橡胶粘接用常温粘接剂的制备方法，首先制备干胶，而后将其与有机溶剂分别存放，在使用前混合即得到，所述干胶的制备方法如下：

1）按照上述的比例称量各物料，并混合制备出外加剂，备用；

2）将步骤1）中称量好的氯丁橡胶送入混炼机中在60℃的条件下，棍距3mm，通过3次，再调整棍距至1mm，通过3次，完成塑炼，而后调整棍距至4mm，向其中依次加入称量好的外加剂、抗氧化剂2246和着色剂，并保持该温度下通过4次，外加材料完全混入橡胶，之后保持4mm的棍距，再加入白炭黑，在58℃的条件下混炼4次，白炭黑完全混入后，棍距调整至1mm，通过2次后，出1mm厚胶片，静置24h即得到干胶。

以上为本实施例的基本实施方式，可在以上基础上做进一步的改进、优化和限定：

作为本实施例的另一种优选实施方案，所述干胶和有机溶剂的质量体积比为，每1kg干胶对应8L的有机溶剂，该有机溶剂为甲苯。

作为本实施例的另一种优选实施方案，所述外加剂中还含有氧化锌重量15%的氧化钒。

本实施例所述常温粘接剂在使用时，先将干胶和有机溶剂混合均匀，而后在使用前，向其中加入固化剂搅拌均匀，所述固化剂的加入量为干胶和有机溶剂总重量的4%。

性能对比实验

为验证本发明的粘接效果，特作以下对比实验：

样品1：选用市售的橡胶粘接剂，型号为sk313；

样品2：选用市售的橡胶粘接剂，型号为威固90；

样品3：采用申请号为2013106202657的发明专利公开的橡胶胶粘剂，其成分为：氯丁橡胶100、丁腈橡胶50、聚氨酯橡胶40、丙烯酸酯橡胶40、纳米氧化锌8、陶土4、炭黑N10030、古马隆树脂8、硅藻土12、硫磺8、防老剂3、叔丁酚甲醛树脂5、机油5、氧化镁2、白炭黑5、防焦剂5、邻苯二甲酸二丁酯4、二乙基二硫代氨基甲酸锌4、2-硫醇基咪唑啉4、二苯胍10；

样品4：采用实施例3的产品，其成分为：干胶由100份的氯丁橡胶、0.5份的着色剂、1份的抗氧化剂2246、30份的白炭黑和12.5份的外加剂组成，所述外加剂为氧化锌、氧化镁和氧化铝以1:5:5的重量比混合而成，每1kg干胶对应8L的有机溶剂甲苯，在使用前，加入的固化剂为干胶和有机溶剂总体积的4%；

样品5：与样品4基本相同，区别在于，不含白炭黑；

样品6：与样品4基本相同，区别在于，外加剂中不含氧化镁；

样品7：与样品4基本相同，区别在于，外加剂中不含氧化锌；

样品8：与样品4基本相同，区别在于，外加剂中不含氧化铝；

样品9：与样品4基本相同，区别在于，外加剂中还含有氧化锌重量15%的氧化钒；

试验方法：分别采用以上样品，将面积为10*10cm、厚度为2cm的两块预硫橡胶在18℃的室温条件下不施加额外压力粘接到金属铁板表面，静置4h后测量其中一块的粘接强度，静置24h后再测量另一块的粘接强度，其数据分别如下：

样品1：4h的粘接强度为2.5kN/m，24h的粘接强度为4.8kN/m；

样品2：4h的粘接强度为3.1kN/m，24h的粘接强度为5.9kN/m；

样品3：4h的粘接强度为4.3kN/m，24h的粘接强度为6.1kN/m；

样品4：4h的粘接强度为6.7kN/m，24h的粘接强度为13.2kN/m；

样品5：4h的粘接强度为5.2kN/m，24h的粘接强度为11.4kN/m；

样品6：4h的粘接强度为5.9kN/m，24h的粘接强度为12.7kN/m；

样品7：4h的粘接强度为5.1kN/m，24h的粘接强度为10.6kN/m；

样品8：4h的粘接强度为5.3kN/m，24h的粘接强度为11.2kN/m；

样品9：4h的粘接强度为8.1kN/m，24h的粘接强度为15.6kN/m；

由此可见，相对于现有的粘接剂来说，本发明在常温常压下具有很好的初始粘接强度（样品4和样品9的初始粘接强度远大于样品1、样品2和样品3的初始粘接强度），而且，24h后其粘接强度也远超现有的粘接剂（样品4和样品9的24h粘接强度远大于样品1、样品2和样品3的24h粘接强度），同时，外加剂的成分中缺少任何一种时，其粘接效果都会显著降低（样品6、样品7和样品8的粘接强度低于样品4的粘接强度），当外加剂中额外加入氧化钒时，其粘接能力得到了进一步的增强（样品9的粘接强度大于样品4的粘接强度）。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (5)

1.一种橡胶粘接用常温粘接剂，由干胶和有机溶剂组成，其特征在于：按照重量比，所述干胶由90-110份的氯丁橡胶、0.4-0.6份的着色剂、0.5-1.5份的抗氧化剂2246、25-35份的白炭黑和10-15份的外加剂组成，所述外加剂为氧化锌、氧化镁和氧化铝以1:4-6:4-6的重量比混合而成。

2.根据权利要求1所述的一种橡胶粘接用常温粘接剂，其特征在于：所述干胶和有机溶剂的质量体积比为，每1kg干胶对应7-9L的有机溶剂，该有机溶剂为甲苯。

3.根据权利要求1所述的一种橡胶粘接用常温粘接剂，其特征在于：所述外加剂中还含有氧化锌重量10-20%的氧化钒。

4.根据权利要求1所述的一种橡胶粘接用常温粘接剂，其特征在于：所述常温粘接剂在使用时，先将干胶和有机溶剂混合均匀，而后在使用前，向其中加入固化剂搅拌均匀，所述固化剂的加入量为干胶和有机溶剂总体积的3-5%。

5.根据权利要求1所述的一种橡胶粘接用常温粘接剂的制备方法，首先制备干胶，而后将其与有机溶剂分别存放，在使用前混合即得到，其特征在于，所述干胶的制备方法如下：

1）按照权利要求1的比例称量各物料，并混合制备出外加剂，备用；

2）将步骤1）中称量好的氯丁橡胶送入混炼机中在60℃的条件下，棍距2-4mm，通过2-3次，再调整棍距至1mm，通过3次，完成塑炼，而后调整棍距至3-5mm，向其中依次加入称量好的外加剂、抗氧化剂2246和着色剂，并保持该温度下通过3-5次，外加材料完全混入橡胶，之后保持3-5mm的棍距，再加入白炭黑，在55-60℃的条件下混炼3-5次，白炭黑完全混入后，棍距调整至1mm，通过2次后，出1mm厚胶片，静置20-25h即得到干胶。