CN111205785A - 一种粘结金属和橡胶的固体粘结膜及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种粘结金属和橡胶的固体粘结膜，包括以下成分：基本组分、交联剂、助交联剂、增粘剂、填料和增塑剂。为了达到高的导电性能需要在粘结膜中加入导电填料、导电助剂和导电增塑剂。本发明的橡胶粘结膜0.3‑0.5毫米厚，具有优异的金属橡胶粘结性能，可以部分取代传统的金属橡胶粘结剂。使用这种橡胶粘结膜粘结金属橡胶不需要底涂，不需要喷砂除去金属表面的氧化膜，不需要干燥粘结剂，不产生环境污染，工艺简单。本发明中的固体粘结膜主要用于生产下列产品：建筑和桥梁的减震元件，橡胶胶辊，金属橡胶管，具有橡胶保护层的金属容器。

Description

一种粘结金属和橡胶的固体粘结膜及其制备方法

技术领域

本发明涉及橡胶制品技术领域，尤其涉及一种粘结金属和橡胶的固体粘结膜及其制备方法。

背景技术

随着经济的发展，橡胶的应用越来越广。橡胶特有的性能，像粘弹性、耐磨性、耐水性和气密性等性能一直作为重要的材料应用于工业生活之中。但是，在刚度方面却明显不足。将橡胶和金属结合起来就很好弥补了之一不足。硫化橡胶与金属粘合，可以综合橡胶的高弹性与金属的高强度，从而获得更好的强度和耐久性，同时具有减振、耐磨等功能。橡胶和金属粘合应用领域也非常广泛，如航天工业、汽车工业、建筑工业、机械制造业和电子工业等。在硫化过程中橡胶和金属粘结是将橡胶和金属结合的主要方式之一。

目前，通常使用专用的金属橡胶粘结剂来实现橡胶金属都复合。金属橡胶粘结剂是由底胶和胶粘剂组成 (见图1)。底涂和粘结剂是由聚合物与其他反应性化合物共同组成的基于有机溶剂的低粘度溶液。

金属和橡胶的粘结工艺非常复杂。首先要溶剂型除油剂或碱性清洗剂除去金属表面的保护油，切削油和脂肪；然后用喷砂法除去金属表面的氧化膜；下一步是在金属表面涂底涂，干燥底涂; 在干燥好的底涂上涂胶粘剂，干燥粘结剂；最后把橡胶放在涂有粘结剂的金属表面进行硫化。通过橡胶硫化实现了橡胶与粘结剂，粘结剂与底涂，底涂与金属表面的紧密结合(见图2)。

金属和橡胶的粘结不仅工艺非常复杂，而且在底涂和粘结剂的干燥过程中，会有大量的有机溶剂从底涂和粘结剂挥发出来，给环境带来污染。

为了优化金属橡胶的粘结工艺，减少环境污染，提高金属和橡胶粘结性能，本发明提供了一种新型固体橡胶粘结膜，这种橡胶粘结膜0.3-0.5毫米厚，具有优异的金属橡胶粘结性能，可以部分取代传统的金属橡胶粘结剂，例如生产橡胶辊。使用这种橡胶粘结膜粘结金属橡胶不需要底涂，不需要喷砂除去金属表面的氧化膜，不需要干燥粘结剂，不产生环境污染，工艺简单。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种粘结金属和橡胶的固体粘结膜及其制备方法。

本发明的技术方案如下：

一种粘结金属和橡胶的固体粘结膜，包括以下成分：基本组分、交联剂、助交联剂、增粘剂、填料和增塑剂。

优选的，所述的基本组分，包括：乙丙橡胶，三元乙丙橡胶，丁晴橡胶，氢化丁晴橡胶，天然橡胶，丁苯橡胶，氯丁橡胶，乙烯-丙烯酸橡胶，氟橡胶，乙烯-醋酸乙烯酯橡胶，氯化聚乙烯中的任意一种或者多种的组合。

根据被粘结橡胶的胶种，选择相应的橡胶作固体粘结膜基本组分。所述的基本组分在固体粘结膜中的重量比例为20-80%。

优选的，所述的交联剂为过氧化二异丙苯和双叔丁基过氧异丙基苯中的任意一种或者两种的任意比的组合。

进一步优选的，过氧化物的含量为固体粘结膜重量的1-5%。

为了提高固体粘结膜的交联反应速度，改善固体粘结膜交联后的力学性能。

所述的助交联剂，包括：三烯丙基异氰脲酸酯(TAIC)、三烯丙基氰脲酸酯(TAC)、N,N′-间苯撑双马来酰亚胺(HVA-2)，三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯中的任意一种或者多种的组合。

优选的，所述的助交联剂的含量为固体粘结膜重量的1-30%。

在固体粘结膜的组分中加入丙烯酸锌或甲基丙烯酸锌可以增加金属和橡胶之间的粘结力，有效的提高粘结强度。

所述的增粘剂为丙烯酸锌或甲基丙烯酸锌，增粘剂的含量为固体粘结膜重量的1-30%。

固体粘结膜的粘性以及交联反应后的强度和硬度可以通过改变加入填料和增塑剂的比例来进行调整和优化。

通常选择具有高比表面积，粒径小，高活性的填料，增加填料的比例可以提高固体粘结膜的硬度和强度。填料的含量为固体粘结膜重量的5-50%。

增塑剂的种类可以根据粘结膜的基本组分橡胶的胶种来确定，增加增塑剂的比例可以提高固体粘结膜的粘性，使粘结膜柔软，降低粘结膜的硬度。增塑剂的含量为固体粘结剂重量的1-30%。

根据产品要求可以制成导电或抗静电的固体粘结膜。固体粘结膜的体积电阻率可以达到10（Ω·cm）以下。

进一步优选的，为了达到高的导电性能需要在粘结膜中加入导电填料、导电助剂和导电增塑剂。

所述的导电填料和导电助剂的含量为固体粘结膜重量10-50%；导电增塑剂的含量为固体粘结膜重量的1-30%。

根据产品要求可以制成绝缘固体粘结膜。固体粘结膜的体积电阻率可以达到1014（Ω·cm）以上。

一种粘结金属和橡胶的固体粘结膜的制备方法，包括以下步骤：首先在密炼机中进行两步密炼，制成固体粘结膜基料，然后通过压延机把固体粘结膜基料压延出片制成0.2-0.5毫米厚的薄膜。

具体步骤如下：

第一步密炼工艺: 在密炼机中加入基本原料，橡胶，填料，增塑剂，部分助剂，充分混合，充分混炼；多次进行排气，密炼温度需要达到130-150℃时，排出混合料，通过开炼进行混合，出片，冷却；

第二步密炼工艺: 把第一步混炼好，经过冷却的混合料，交联剂，以及剩余助剂加入密炼机，低转速密炼，密炼温度达到85-95℃进行排料，然后通过开炼机进行混合，出片，冷却，制成固体粘结膜基料；

压延工艺: 把制成的固体粘结膜基料通过开炼机预热至58-62℃，然后通过压延机压延，出片，制成0.2-0.5毫米厚的固体粘结膜。

本发明的有益之处在于：

本发明提供了一种新型固体橡胶粘结膜，这种橡胶粘结膜0.3-0.5毫米厚，具有优异的金属橡胶粘结性能，可以部分取代传统的金属橡胶粘结剂，例如生产橡胶辊。使用这种橡胶粘结膜粘结金属橡胶不需要底涂(见图3)，不需要喷砂除去金属表面的氧化膜，不需要干燥粘结剂，不产生环境污染，工艺简单(见图4)。

本发明中的固体粘结膜主要用于生产下列产品：建筑和桥梁的减震元件，橡胶胶辊，金属橡胶管，具有橡胶保护层的金属容器。

附图说明

图1：使用传统粘结剂粘结金属橡胶的结构示意图；

图2：使用传统粘结剂粘结金属橡胶的工艺过程图；

图3：使用本发明固体粘结膜粘结金属橡胶的结构示意图；

图4：使用本发明固体粘结膜粘结金属橡胶的工艺过程图。

图5：采用本发明的固体粘结膜生产的橡胶胶辊的结构示意图。

具体实施方式

实施例1

一种粘结金属和橡胶的固体粘结膜，由以下重量百分比的成分组成：基本组分 55%、交联剂 3%、助交联剂 8%、增粘剂 4%、填料 25%和增塑剂 5%。

所述的基本组分为乙丙橡胶。

优选的，所述的交联剂为过氧化二异丙苯。

所述的助交联剂为三烯丙基异氰脲酸酯(TAIC)。

所述的增粘剂为丙烯酸锌。

所述的填料为钛白粉。

所述的增塑剂为古马隆树脂。

实施例2

一种粘结金属和橡胶的固体粘结膜，由以下重量百分比的成分组成：基本组分 45%、交联剂 5%、助交联剂 15%、增粘剂 10%、填料 15%和增塑剂 10%。

所述的基本组分为乙丙橡胶和三元乙丙橡胶质量比为1：2的混合物。

优选的，所述的交联剂为过氧化二异丙苯和双叔丁基过氧异丙基苯质量比为1:1的混合物。

所述的助交联剂为三烯丙基氰脲酸酯(TAC)和N,N′-间苯撑双马来酰亚胺(HVA-2)质量比为2:5的混合物。

所述的增粘剂为丙烯酸锌。

所述的填料为炭黑。

所述的增塑剂为古马隆树脂和邻苯二甲酸二丁酯质量比为3：2的混合物

实施例3

一种粘结金属和橡胶的固体粘结膜，由以下重量百分比的成分组成：基本组分 20%、交联剂 5%、助交联剂 12%、增粘剂 10%、填料 35%、增塑剂 5%、导电填料 10%、导电助剂2%和导电增塑剂 1%。

所述的基本组分为氟橡胶和乙烯-醋酸乙烯酯橡胶质量比为2:1的混合物。

优选的，所述的交联剂为过氧化二异丙苯和双叔丁基过氧异丙基苯质量比为4:1的混合物。

所述的助交联剂为三烯丙基氰脲酸酯(TAC)和N,N′-间苯撑双马来酰亚胺(HVA-2)质量比为1：1的混合物。

所述的增粘剂为丙烯酸锌。

所述的填料为炭黑。

所述的增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯。

所述的导电填料为镀银玻璃微珠和纳米氧化锌的混合物，其质量比为1：1，所述镀银玻璃微珠的Ag含量为12.5%，平均粒径为20μm；所述的导电助剂为丙烯酸六氟丁酯；所述的导电增塑剂为丙二醇。

实施例4

一种粘结金属和橡胶的固体粘结膜，由以下重量百分比的成分组成：基本组分 80%、交联剂 1%、助交联剂 2%、增粘剂 2%、填料 10%和增塑剂 5%。

所述的基本组分为丁晴橡胶和乙烯-醋酸乙烯酯橡胶质量比为3:1的混合物。

优选的，所述的交联剂为过氧化二异丙苯和双叔丁基过氧异丙基苯质量比为1:3的混合物。

所述的助交联剂为三烯丙基氰脲酸酯(TAC)、N,N′-间苯撑双马来酰亚胺(HVA-2)和三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯质量比为2：1：3的混合物。

所述的增粘剂为丙烯酸锌。

所述的填料为钛白粉。

所述的增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯。

所述的实施例1-3的粘结金属和橡胶的固体粘结膜，其制备方法，包括以下具体步骤：

第一步密炼工艺: 在密炼机中加入基本原料，橡胶，填料，增塑剂，部分助剂，充分混合，充分混炼；多次进行排气，密炼温度需要达到130-150℃时，排出混合料，通过开炼进行混合，出片，冷却；

第二步密炼工艺: 把第一步混炼好，经过冷却的混合料，交联剂，以及剩余助剂加入密炼机，低转速密炼，密炼温度达到85-95℃进行排料，然后通过开炼机进行混合，出片，冷却，制成固体粘结膜基料；

压延工艺: 把制成的固体粘结膜基料通过开炼机预热至58-62℃，然后通过压延机压延，出片，制成0.2-0.5毫米厚的固体粘结膜。

以下为产品生产的具体应用例：

采用本发明的固体粘结膜生产的橡胶胶辊(胶辊的结构示意图见图5)，包括以下步骤：

A、用异丙醇除去胶辊金属轴表面的油迹；

B、在金属轴上包上一层本发明的固体粘结膜；

C、在固体粘结膜上包上胶辊的橡胶层；

D、用尼龙纤维带以一定的压力把橡胶层包好；

E、把包好的胶辊放到压力罐进行硫化；

F、加工硫化好的橡胶表面。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种粘结金属和橡胶的固体粘结膜，其特征在于，包括以下成分：基本组分、交联剂、助交联剂、增粘剂、填料和增塑剂。

2.如权利要求1所述的粘结金属和橡胶的固体粘结膜，其特征在于，所述的基本组分，包括：乙丙橡胶，三元乙丙橡胶，丁晴橡胶，氢化丁晴橡胶，天然橡胶，丁苯橡胶，氯丁橡胶，乙烯-丙烯酸橡胶，氟橡胶，乙烯-醋酸乙烯酯橡胶，氯化聚乙烯中的任意一种或者多种的组合；

所述的基本组分在固体粘结膜中的重量比例为20-80%。

3.如权利要求1所述的粘结金属和橡胶的固体粘结膜，其特征在于，所述的交联剂为过氧化二异丙苯和双叔丁基过氧异丙基苯中的任意一种或者两种的任意比的组合；

所述的交联剂的含量为固体粘结膜重量的1-5%。

4.如权利要求1所述的粘结金属和橡胶的固体粘结膜，其特征在于，所述的助交联剂，包括：三烯丙基异氰脲酸酯(TAIC)、三烯丙基氰脲酸酯(TAC)、N,N′-间苯撑双马来酰亚胺(HVA-2)，三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯中的任意一种或者多种的组合；

所述的助交联剂的含量为固体粘结膜重量的1-30%。

5.如权利要求1所述的粘结金属和橡胶的固体粘结膜，其特征在于，所述的增粘剂为丙烯酸锌或甲基丙烯酸锌；

增粘剂的含量为固体粘结膜重量的1-30%。

6.如权利要求1所述的粘结金属和橡胶的固体粘结膜，其特征在于，所述的填料的含量为固体粘结膜重量的5-50%。

7.如权利要求1所述的粘结金属和橡胶的固体粘结膜，其特征在于，所述的增塑剂的含量为固体粘结剂重量的1-30%。

8.如权利要求1所述的粘结金属和橡胶的固体粘结膜，其特征在于，为了达到高的导电性能需要，在粘结膜中还可以加入导电填料、导电助剂和导电增塑剂；

所述的导电填料和导电助剂的含量为固体粘结膜重量10-50%；导电增塑剂的含量为固体粘结膜重量的1-30%。

9.一种粘结金属和橡胶的固体粘结膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：首先在密炼机中进行两步密炼，制成固体粘结膜基料，然后通过压延机把固体粘结膜基料压延出片制成0.2-0.5毫米厚的薄膜。

10.如权利要求9所述的粘结金属和橡胶的固体粘结膜的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：

第一步密炼工艺: 在密炼机中加入基本原料，橡胶，填料，增塑剂，部分助剂，充分混合，充分混炼；多次进行排气，密炼温度需要达到130-150℃时，排出混合料，通过开炼进行混合，出片，冷却；

第二步密炼工艺: 把第一步混炼好，经过冷却的混合料，交联剂，以及剩余助剂加入密炼机，低转速密炼，密炼温度达到85-95℃进行排料，然后通过开炼机进行混合，出片，冷却，制成固体粘结膜基料；

压延工艺: 把制成的固体粘结膜基料通过开炼机预热至58-62℃，然后通过压延机压延，出片，制成0.2-0.5毫米厚的固体粘结膜。

Images