CN110498944B - 一种底涂剂及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种底涂剂及其应用，旨在提高硅橡胶表面与其他基材的粘接强度。本发明的底涂剂由成膜剂和稀释剂组成；所述成膜剂为过氧硅烷与丙烯酸酯类化合物的混合物。该底涂剂在硅橡胶表面处理中的应用步骤如下：将双组份加成型硅橡胶浸泡在表面处理剂中，然后在120‑150℃下加热，自然冷却待用。使用本发明的底涂剂处理硅橡胶，在保证硅橡胶力学性能的同时，能够提高其表面的粘接性能。处理之后的硅橡胶与压敏胶粘带之间的剥离强度从未处理的22.8N/m提高到571.6N/m、拉伸剪切粘接强度从未处理的0.0376MPa提高到0.1368MPa。该方法具有操作方便、作用时间短、处理效率高等优点。

Description

一种底涂剂及其应用
技术领域
本发明涉及硅橡胶表面处理领域，具体涉及一种底涂剂及其应用。
背景技术
硅橡胶具备优异的耐高低温性能、可在-60℃至200℃长期使用，此外还具备良好的耐紫外性能、耐辐照性能、耐氧老化性能、化学稳定性能及电气绝缘性能，在众多领域得到广泛应用。但是其非极性、较差的粘接性能限制了其应用。因此对硅橡胶表面进行改性处理，提高硅橡胶与其他基材的粘结性能，可以扩大硅橡胶在工业和消费的用途。
由于硅橡胶的表面能低，无可反应性的基团，所以在成型的硅橡胶表面粘贴其它基材就显得非常困难。等离子体处理现在是一种非常有效地表面处理手段。等离子体会在硅橡胶基体表面引入大量羟基，产生的羟基作为活性基团可以参与化学反应，与其他基材发生粘接。另外，氮烯插入反应是指多元叠氮化合物在光和热的作用下，释放N2，形成活性自由基，可以与活性较低的C-H键发生反应，形成氨酯极性基团。何永祝合成了多元叠氮化合物间苯二甲酸二(β一叠氮甲酰氧基乙酯)，并利用氮烯反应，粘结了EPDM与NEPE推进剂（何永祝，姜志荣.间苯二甲酸二(β-叠氮甲酰氧基乙酯)合成及应用[J].固体火箭技术，1999,22 (2) :66-71.）。在此基础上，邹德荣使用多元叠氮化合物间苯二甲酸二(β-叠氮甲酰氧基乙酯)对RTV硅橡胶进行表面处理（邹德荣.间苯二甲酸二(β-叠氮甲酰氧基乙酯)提高RTV硅橡胶粘接强度研究[J].中国胶粘剂，2002,11 (2) :27-29.），并通过氮烯插入反应，在硅橡胶与丁羟推进剂之间形成双氨酯基团，由于化学键作用，硅橡胶与丁羟推进剂之间粘接强度大大提高。
前面所述的表面处理方法，虽然在不同程度上都起到了一定的作用，但是由于其设备要求高，可操作性低等缺点，并不能大规模的应用，针对此问题，底涂剂处理方法就显得实用性更佳。所谓底涂剂，即是指在涂覆粘接物或涂层前，对基材进行表面处理，增强粘接行为。硅橡胶用底涂剂主要有以下几类：聚硅氧烷，硅烷偶联剂，丙烯酸树脂，环氧树脂，聚酰胺，氨基甲酸乙酯。例如，在公开号为US6036997的美国专利中，G William Ragland 等使用氨基甲酸乙酯底涂剂提高硅橡胶泡沫层与压敏胶的粘接强度。他们选择Bisco HT-800作为硅橡胶泡沫层，压敏胶是购自Morgan Adhesives Company，Stow，Ohio的“Mactac 1F2012 Acrylic PSA”，底涂剂为氨基甲酸乙酯底涂剂，干燥24小时后，两者之间的剥离强度大大提高。
一般认为，新型硅烷偶联剂甲硅烷基过氧化物与普通的硅烷偶联剂至少有两个基本差别：( 1 )偶联机理是游离基反应，与通过离子反应进行偶联反应的普通硅烷偶联剂不同。( 2 )偶联反应由热的作用产生，而普通硅烷偶联剂通过水解。甲硅烷基过氧化物偶联剂热分解生成游离基，通过一系列可能发生的游离基反应，它们可与有机或无机基材产生化学结合。
发明内容
本发明的目的是提供一种硅橡胶表面底涂剂及其应用，用于处理硅橡胶表面，进而提高其与其他基材的粘接强度。
本发明的目的通过以下技术方案实现。
一种底涂剂，由成膜剂和稀释剂组成；所述成膜剂为过氧硅烷与丙烯酸酯类化合物的混合物。
优选的，所述过氧硅烷为含不饱和基团的三过氧硅烷。
优选的，所述含不饱和基团的三过氧硅烷为乙烯基三叔丁基过氧硅烷、乙烯基三异丙苯基过氧硅烷的任意一种或者两者的混合物。
优选的，所述丙烯酸酯类化合物为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸异癸酯、丙烯酸月桂酯中的一种以上。
优选的，所述稀释剂为环己烷、正己烷、溶剂油、卤代烃、乙酸乙酯、乙酸丁酯、甲苯中的一种以上。
优选的，所述底涂剂中，成膜剂3-20质量份，稀释剂10-40质量份。
以上所述的一种底涂剂在硅橡胶表面处理中的应用，包括如下步骤：
将双组份加成型硅橡胶浸泡在表面处理剂中，然后在120-150℃下加热，自然冷却待用。
优选的，所述双组份加成型硅橡胶为片材或者膜。
优选的，所述双组份加成型硅橡胶浸泡前用丙酮和乙醇清洗表面。
优选的，所述浸泡的时间为10-30s。
优选的，所述加热的时间为5-15min。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1、未经底涂剂处理的硅橡胶与压敏胶粘带的剥离强度为22.8N/m，采用本发明的底涂剂处理硅橡胶后，硅橡胶与压敏胶粘带的剥离强度最大提高到571.6N/m，增大了24倍。
2、未经底涂剂处理的硅橡胶与压敏胶粘带的拉伸剪切粘接强度为0.0376MPa，采用本发明的底涂剂处理硅橡胶后，硅橡胶与压敏胶粘带的最大拉伸剪切粘接强度提高到0.1368MPa，增加了263.8%。
3、经过本发明的底涂剂处理后的硅橡胶，既可以与有机基材粘接，也可以与金属基材粘接。
4、使用本发明的底涂剂处理硅橡胶，对硅橡胶力学性能影响较小，操作方便、作用时间短、处理效率高。
具体实施方式
下面结合实施例，进一步阐述本发明，但本发明的实施方式不限于此，凡基于本发明上述内容所实现的技术均属于本发明的范围。
本发明硅橡胶与压敏胶粘带的粘接性能的测试标准及方法是:
1：GB/T 2791- 1995《胶粘剂T剥离强度试验方法挠性材料对挠性材料》测硅橡胶与压敏胶粘带之间的剥离强度。
2: GB/T 7124- 2008《胶粘剂 拉伸剪切强度的测定（刚性材料对刚性材料）》测硅橡胶与压敏胶粘带之间的拉伸剪切粘接强度。
实施例1
（1）双组份加成型硅橡胶膜首先用丙酮和乙醇超声清洗30min，然后烘箱升温至60℃干燥30min，冷却待用。
（2）硅橡胶表面底涂剂，按以下重量份数制备：乙烯基三异丙苯基过氧硅烷1份，甲基丙烯酸甲酯2份，正己烷5份，乙酸丁酯5份，混合均匀。
（3）将硅橡胶膜在硅橡胶表面底涂剂中浸泡30s，然后在120℃下加热10min，取出自然冷却待用。
未经硅橡胶表面底涂剂处理的硅橡胶与压敏胶粘带的剥离强度为22.8N/m；本实施例处理之后的硅橡胶与压敏胶粘带的剥离强度提高到438.4N/m，增大了18.2倍，破坏形式为界面破坏。
未经硅橡胶表面底涂剂处理的硅橡胶与压敏胶粘带的拉伸剪切粘接强度为0.0376MPa；本实施例处理之后的硅橡胶与压敏胶粘带的拉伸剪切粘接强度提高到0.1072MPa，增加了185.1%。
实施例2
（1）双组份加成型硅橡胶片材首先用丙酮和乙醇超声清洗30min，然后烘箱升温至60℃干燥30min，冷却待用。
（2）自制的硅橡胶表面处理剂，按以下重量份数制备：乙烯基三叔丁基过氧硅烷1份，丙烯酸甲酯2份，环己烷7份，乙酸乙酯3份，混合均匀。
（3）将硅橡胶片材在硅橡胶表面底涂剂中浸泡30s，然后在120℃下加热10min，取出自然冷却待用。
未经硅橡胶表面底涂剂处理的硅橡胶与压敏胶粘带的剥离强度为22.8N/m；本实施例处理之后的硅橡胶与压敏胶粘带的剥离强度提高到460.8N/m，增大了19.2倍，破坏形式为压敏胶粘带的内聚破坏。
未经硅橡胶表面底涂剂处理的硅橡胶与压敏胶粘带的拉伸剪切粘接强度为0.0376MPa；本实施例处理之后的硅橡胶与压敏胶粘带的拉伸剪切粘接强度提高到0.12MPa，增加了219.1%。
实施例3
（1）双组份加成型硅橡胶片材首先用丙酮和乙醇超声清洗30min，然后烘箱升温至60℃干燥30min，冷却待用。
（2）自制的硅橡胶表面处理剂，按以下重量份数制备：乙烯基三异丙苯基过氧硅烷5份，甲基丙烯酸甲酯15份，环己烷10份，甲苯30份，混合均匀。
（3）将硅橡胶片材在硅橡胶表面底涂剂中浸泡30s，然后在150℃下加热10min，取出自然冷却待用。
未经硅橡胶表面底涂剂处理的硅橡胶与压敏胶粘带的剥离强度为22.8N/m；本实施例处理之后的硅橡胶与压敏胶粘带的剥离强度提高到463.6N/m，增大了19.3倍，破坏形式为压敏胶粘带的内聚破坏。
未经硅橡胶表面底涂剂处理的硅橡胶与压敏胶粘带的拉伸剪切粘接强度为0.0376MPa；本实施例处理之后的硅橡胶与压敏胶粘带的拉伸剪切粘接强度提高到0.1216MPa，增加了223.4%。
实施例4
（1）双组份加成型硅橡胶片材首先用丙酮和乙醇超声清洗30min，然后烘箱升温至60℃干燥30min，冷却待用。
（2）自制的硅橡胶表面处理剂，按以下重量份数制备：乙烯基三叔丁基过氧硅烷5份，甲基丙烯酸甲酯15份，环己烷10份，甲苯30份，混合均匀。
（3）将硅橡胶片材在硅橡胶表面底涂剂中浸泡30s，然后在150℃下加热10min，取出自然冷却待用。
未经硅橡胶表面底涂剂处理的硅橡胶与压敏胶粘带的剥离强度为22.8N/m；本实施例处理之后的硅橡胶与压敏胶粘带的剥离强度提高到571.6N/m，增大了24.1倍，破坏形式为压敏胶粘带的内聚破坏。
未经硅橡胶表面底涂剂处理的硅橡胶与压敏胶粘带的拉伸剪切粘接强度为0.0376MPa；本实施例处理之后的硅橡胶与压敏胶粘带的拉伸剪切粘接强度提高到0.1368MPa，增加了263.8%。
实施例5
（1）双组份加成型硅橡胶片材首先用丙酮和乙醇超声清洗30min，然后烘箱升温至60℃干燥30min，冷却待用。
（2）自制的硅橡胶表面处理剂，按以下重量份数制备：乙烯基三异丙苯基过氧硅烷5份，甲基丙烯酸甲酯15份，环己烷10份，甲苯30份，混合均匀。
（3）将硅橡胶片材在硅橡胶表面底涂剂中浸泡30s，然后在150℃下加热10min，取出自然冷却待用。
未经硅橡胶表面底涂剂处理的硅橡胶粘接压敏胶粘带后与铝片的剥离强度为22.8N/m；本实施例处理之后的硅橡胶粘接压敏胶粘带后与铝片的剥离强度提高到648.6N/m，增大了27.4倍，破坏形式为压敏胶粘带的内聚破坏。
未经硅橡胶表面底涂剂处理的硅橡胶粘接压敏胶粘带后与铝片的拉伸剪切粘接强度为0.0376MPa；本实施例处理之后的硅橡胶粘接压敏胶粘带后与铝片的拉伸剪切粘接强度提高到0.1478MPa，增加了293.1%。
实施例6
（1）双组份加成型硅橡胶片材首先用丙酮和乙醇超声清洗30min，然后烘箱升温至60℃干燥30min，冷却待用。
（2）自制的硅橡胶表面处理剂，按以下重量份数制备：乙烯基三叔丁基过氧硅烷5份，甲基丙烯酸甲酯15份，环己烷10份，甲苯30份，混合均匀。
（3）将硅橡胶片材在硅橡胶表面底涂剂中浸泡30s，然后在150℃下加热10min，取出自然冷却待用。
未经硅橡胶表面底涂剂处理的硅橡胶粘接压敏胶粘带后与铝片的剥离强度为22.8N/m；本实施例处理之后的硅橡胶粘接压敏胶粘带后与铝片的剥离强度提高到740.6N/m，增大了31.5倍，破坏形式为压敏胶粘带的内聚破坏。
未经硅橡胶表面底涂剂处理的硅橡胶粘接压敏胶粘带后与铝片的拉伸剪切粘接强度为0.0376MPa；本实施例处理之后的硅橡胶粘接压敏胶粘带后与铝片的拉伸剪切粘接强度提高到0.1608MPa，增加了327.7%。

Claims (5)

1.一种底涂剂，其特征在于，由成膜剂和稀释剂组成；所述成膜剂为过氧硅烷与丙烯酸酯类化合物的混合物；
所述过氧硅烷为含不饱和基团的三过氧硅烷；
所述含不饱和基团的三过氧硅烷为乙烯基三叔丁基过氧硅烷、乙烯基三异丙苯基过氧硅烷的任意一种或者两者的混合物；
所述丙烯酸酯类化合物为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸异癸酯和丙烯酸月桂酯中的一种以上；
所述稀释剂为环己烷、正己烷、溶剂油、卤代烃、乙酸乙酯、乙酸丁酯和甲苯中的一种以上；
所述底涂剂中，成膜剂3-20质量份，稀释剂10-40质量份。
2.权利要求1所述的一种底涂剂在硅橡胶表面处理中的应用，其特征在于，包括如下步骤：
将双组份加成型硅橡胶浸泡在表面处理剂中，然后在120-150℃下加热，自然冷却待用；
所述表面处理剂按以下重量份数原料混合均匀制备：乙烯基三叔丁基过氧硅烷1份，丙烯酸甲酯2份，环己烷7份，乙酸乙酯3份;
或表面处理剂按以下重量份数原料混合均匀制备：乙烯基三异丙苯基过氧硅烷1份，甲基丙烯酸甲酯2份，正己烷5份，乙酸丁酯5份；
或表面处理剂还可以按以下重量份数原料混合均匀制备：乙烯基三异丙苯基过氧硅烷5份，甲基丙烯酸甲酯15份，环己烷10份，甲苯30份。
3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，所述双组份加成型硅橡胶为片材或者膜。
4.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，所述双组份加成型硅橡胶浸泡前用丙酮和乙醇清洗表面。
5.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，所述浸泡的时间为10-30s；所述加热的时间为5-15min。
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