CN116179114A - 一种耐热性好的复合橡胶粘合剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种耐热性好的复合橡胶粘合剂及其制备方法,所述粘合剂由A组分与B组分组成;A组分按重量份数计包括:丁腈橡胶30~50份、环氧树脂15~30份、白炭黑10~20份、氧化锌6~8份、硫磺1~3份、防老剂1~5份、增塑剂10~15份、促进剂0.5~2份;B组分按重量份数计包括:氯丁橡胶40~60份、改性酚醛树脂20~30份、氧化镁2~5份、氧化锌2~6份;本发明的粘合剂由氯丁橡胶粘合剂与丁腈橡胶粘合剂两部分组成,胶层具有良好耐热性,同时具有良好的内聚力,室温条件下也能有较好的胶接性能,且耐油、耐溶剂性能优异。

Description

一种耐热性好的复合橡胶粘合剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域,具体是涉及一种耐热性好的复合橡胶粘合剂及其制备方法。
背景技术
目前,橡胶制品大都是由复合材料构成的,即在橡胶基材中复合了各种不同的骨架材料和增强材料,以满足某种用途或达到某种使用性能。但金属材料尤其是赤裸钢丝不易与橡胶粘合。要获得高性能的复合橡胶合制品,除了选择合适的骨架材料外,还要采用适合粘合剂,使制品在苛刻条件下使用时始终保持骨架材料与橡胶合为一体,从而更好地发挥金属骨架的作用,以便提高橡胶制品的质量,延长橡胶制品的使用寿命。
目前,粘合剂可分为天然橡胶粘合剂和合成橡胶粘合剂两大类,其中合成橡胶粘合剂主要有氯丁橡胶粘合剂和丁腈橡胶粘合剂。氯丁橡胶粘合剂因其结晶性强,在室温下就有较好的胶接性能与内聚力,但是耐热性与耐寒性较差;丁腈橡胶粘合剂具有良好的耐油、耐溶剂性能,且胶层具有良好的耐热性,但是其结晶性差、内聚力弱,粘性较差。
因此,现急需一种胶接性能好、且耐热性好的复合橡胶粘合剂及其制备方法。
发明内容
为解决上述技术问题,本发明提供了一种耐热性好的复合橡胶粘合剂及其制备方法。
本发明的技术方案是:一种耐热性好的复合橡胶粘合剂,是由A组分、B组分及结合剂制备得到混合胶料,再溶于甲酮中形成的质量浓度为20%的混合胶料甲酮胶液;
其中,所述A组分按重量份数计包括:丁腈橡胶30~50份、环氧树脂15~30份、白炭黑10~20份、氧化锌6~8份、硫磺1~3份、防老剂1~5份、增塑剂10~15份、促进剂0.5~2份;
所述B组分按重量份数计包括:氯丁橡胶40~60份、改性酚醛树脂20~30份、氧化镁2~5份、氧化锌2~6份;
所述结合剂按重量份数计包括:乙烯基三甲氧基硅烷55~75份、棕榈酸乙酯40~55份、乙醇150~300份、2-乙基乙酸丁酯25~50份;
所述制备混合胶料的方法为:
S1、使用开炼机,在50~60℃下对丁腈橡胶进行塑炼,塑炼10~20min后,向丁腈橡胶中加入环氧树脂、白炭黑、氧化锌、硫磺、防老剂、增塑剂、促进剂进行混炼,混炼30~40min后,得到A胶片,并将A胶片制成A胶料颗粒;
S2、将所述A胶料颗粒浸泡至50~60℃的结合剂中,并保温10~20min,保温过程中持续对结合剂进行搅拌,保温完成后,取出A胶料颗粒待用;
S3、使用开炼机,在30~40℃下对氯丁橡胶进行塑炼,塑炼15~30min后,向氯丁橡胶中加入改性酚醛树脂、氧化镁、氧化锌进行混炼,并在混炼5~10min后向氯丁橡胶中加入一次A胶料颗粒,A胶料颗粒的初始添加量占氯丁橡胶总重量的5%,随后每隔5~8min,向氯丁橡胶中加入一次A胶料颗粒,且A胶料颗粒的添加量每次提高10~25%,混炼40~50min后,得到混合胶料;
将所述混合胶料溶于甲酮,配制成质量浓度20%的混合胶料甲酮胶液,得到粘合剂。
说明:上述成分的粘合剂由氯丁橡胶粘合剂与丁腈橡胶粘合剂两部分组成,先制备A胶料颗粒,用结合剂对A胶料颗粒进行处理,使结合剂软化A胶料颗粒,使A胶料颗粒能更好的与氯丁橡胶结合,再将A胶料颗粒逐渐加入氯丁橡胶中,使丁腈橡胶与氯丁橡胶共混,且丁腈橡胶在氯丁橡胶内均匀分布,使得最终制备的粘合剂胶层具有良好耐热性,同时具有良好的内聚力,室温条件下也能有较好的胶接性能,且耐油、耐溶剂性能优异。
进一步地,所述A组分中,丁腈橡胶中丙烯腈含量为30~50%,门尼粘度为70~80。
说明:丁腈橡胶中的丙烯腈含量如果过高会使橡胶失去弹性,影响粘合剂性能。
进一步地,所述B组分中,改性酚醛树脂为松香改性酚醛树脂。
说明:由于氯丁橡胶在加热时,结晶溶解,内聚力会下降,加入松香改性酚醛树脂可提高氯丁橡胶的耐热性,且能提高粘合剂胶合性能。
进一步地,所述A组分中,防老剂为没食子酸丙脂、防老剂丁、防老剂RD中的任意一种或多种。
说明:防老剂可提高粘合剂胶层的耐老化性能,提高使用寿命。
进一步地,所述A组分中,增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二锌脂、磷酸三甲苯脂中的任意一种或多种。
说明:增塑剂可提高粘合剂胶层的弹性和耐寒性,提高胶合性能。
进一步地,所述A组分中,促进剂为二硫化二苯并噻唑、2-巯基苯并噻唑中的任意一种或多种。
说明:促进剂可提高粘合剂的硫化速度,使粘合剂在高温时可快速硫化,提高胶接强度,改善粘合剂的耐热性能。
进一步地,所述质量浓度20%的混合胶料甲酮胶液的配制方法为:
1)将所述混合胶料通过造粒机制备成直径1~3mm的混合胶料颗粒,将混合胶料颗粒按质量均分为6份,将甲酮按质量均分为3份,并分别计为C、D、E;
2)向C中加入1份混合胶料颗粒、向D中加入2份混合胶料颗粒、向E中加入3份混合胶料颗粒,使混合胶料颗粒完全溶解,分别得到C、D、E胶液;
3)将C、E胶液混合后搅拌均匀,得到混合胶液,将混合胶液与D胶液继续混合并搅拌均匀后,得到质量浓度为20%的混合胶料甲酮胶液,即所述粘合剂。
说明:上述方法采用高浓度胶液与低浓度胶液混合,使混合胶料能够均匀扩散到甲酮中,再添加与混合胶液浓度相同的胶液,提高胶液的稳定性。
进一步地,所述S3步骤中,所述开炼机的前后辊转速比为1:1.2,辊距为1mm。
说明:规定转速比和辊距可保证混炼过程中橡胶的变形量,保证混炼效果。
进一步地,所述步骤S1中,所述A胶料颗粒的直径为1~3mm。
说明:规定A胶料颗粒直径可保证颗粒大小均匀,保证A胶料颗粒在氯丁橡胶中的均匀分布。
本发明的有益效果是:
(1)本发明的粘合剂由氯丁橡胶粘合剂与丁腈橡胶粘合剂两部分组成,胶层具有良好耐热性,同时具有良好的内聚力,室温条件下也能有较好的胶接性能,且耐油、耐溶剂性能优异。
(2)本发明先制备A胶料颗粒,并通过结合剂对A胶料颗粒进行处理,使结合剂软化A胶料颗粒,提高A胶料颗粒与氯丁橡胶的结合性,再将A胶料颗粒逐渐加入氯丁橡胶中,使丁腈橡胶与氯丁橡胶共混,且丁腈橡胶在氯丁橡胶内均匀分布,使得最终制备的粘合剂具有较好的耐热性,且具备较好的胶接性能。
具体实施方式
下面结合具体实施方式来对本发明进行更进一步详细的说明,以更好地体现本发明的优势。
实施例1
一种耐热性好的复合橡胶粘合剂,是由A组分、B组分及结合剂制备得到混合胶料,再溶于甲酮中形成的质量浓度为20%的混合胶料甲酮胶液;
其中,所述A组分按重量份数计包括:丁腈橡胶40份、环氧树脂20份、白炭黑15份、氧化锌7份、硫磺2份、防老剂3份、增塑剂12份、促进剂1份;
所述B组分按重量份数计包括:氯丁橡胶50份、改性酚醛树脂25份、氧化镁3份、氧化锌4份;
所述A组分中,丁腈橡胶中丙烯腈含量为40%,门尼粘度为60;防老剂为没食子酸丙脂;增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯;促进剂为二硫化二苯并噻唑。
所述B组分中,改性酚醛树脂为松香改性酚醛树脂;
所述结合剂的成分按重量份数剂包括:乙烯基三甲氧基硅烷65份、棕榈酸乙酯50份、乙醇200份、2-乙基乙酸丁酯40份;
所述制备混合胶料的方法为:
S1、使用开炼机,在55℃下对丁腈橡胶进行塑炼,塑炼15min后,向丁腈橡胶中加入环氧树脂、白炭黑、氧化锌、硫磺、没食子酸丙脂、邻苯二甲酸二丁酯、二硫化二苯并噻唑进行混炼,混炼35min后,得到A胶片,并将A胶片制成直径1~3mm的A胶料颗粒;
S2、将所述A胶料颗粒浸泡至55℃的结合剂中,并保温15min,保温过程中持续对结合剂进行搅拌,保温完成后,取出A胶料颗粒待用;
S3、使用开炼机,在35℃下对氯丁橡胶进行塑炼,塑炼20min后,向氯丁橡胶中加入改性酚醛树脂、氧化镁、氧化锌进行混炼,并在混炼7min后向氯丁橡胶中加入一次A胶料颗粒,A胶料颗粒的初始添加量占氯丁橡胶总重量的5%,随后每隔6min,向氯丁橡胶中加入一次A胶料颗粒,且A胶料颗粒的添加量每次提高15%,混炼45min后,得到混合胶料;
开炼机的前后辊转速比为1:1.2,辊距为1mm;
将所述混合胶料溶于甲酮,配制成质量浓度20%的混合胶料甲酮胶液,得到粘合剂;
所述质量浓度20%的混合胶料甲酮胶液的配置方法为:
1)将所述混合胶料通过造粒机制备成直径1~3mm的混合胶料颗粒,将混合胶料颗粒按质量均分为6份,将甲酮按质量均分为3份,并分别计为C、D、E;
2)向C中加入1份混合胶料颗粒,向D中加入2份混合胶料颗粒、向E中加入3份混合胶料颗粒,使混合胶料颗粒完全溶解,分别得到C、D、E胶液;
3)将C、E胶液混合后搅拌均匀,得到混合胶液,将混合胶液与D胶液混合并搅拌均匀后,得到质量浓度为20%的混合胶料甲酮胶液,即所述粘合剂。
实施例2
本实施例与实施例1基本相同,不同之处在于,A组分按重量份数计包括:丁腈橡胶30份、环氧树脂15份、白炭黑10份、氧化锌6份、硫磺1份、防老剂1份、增塑剂105份、促进剂0.5份;
B组分按重量份数计包括:氯丁橡胶40份、改性酚醛树脂20份、氧化镁2份、氧化锌2份。
实施例3
本实施例与实施例1基本相同,不同之处在于,A组分按重量份数计包括:丁腈橡胶50份、环氧树脂30份、白炭黑20份、氧化锌8份、硫磺3份、防老剂5份、增塑剂15份、促进剂2份;
B组分按重量份数计包括:氯丁橡胶60份、改性酚醛树脂30份、氧化镁5份、氧化锌6份。
实施例4
本实施例与实施例1基本相同,不同之处在于,所述A组分中,丁腈橡胶中丙烯腈含量为30%。
实施例5
本实施例与实施例1基本相同,不同之处在于,所述A组分中,丁腈橡胶中丙烯腈含量为50%。
实施例6
本实施例与实施例1基本相同,不同之处在于,S1步骤中,在50℃下对丁腈橡胶进行塑炼,塑炼10min后,向丁腈橡胶中加入环氧树脂、白炭黑、氧化锌、硫磺、没食子酸丙脂、邻苯二甲酸二丁酯、二硫化二苯并噻唑进行混炼,混炼30min后,得到A胶片。
实施例7
本实施例与实施例1基本相同,不同之处在于,S1步骤中,在60℃下对丁腈橡胶进行塑炼,塑炼20min后,向丁腈橡胶中加入环氧树脂、白炭黑、氧化锌、硫磺、没食子酸丙脂、邻苯二甲酸二丁酯、二硫化二苯并噻唑进行混炼,混炼40min后,得到A胶片。
实施例8
本实施例与实施例1基本相同,不同之处在于,S2步骤中,将所述A胶料颗粒浸泡至50℃的结合剂中,并保温10min。
实施例9
本实施例与实施例1基本相同,不同之处在于,S2步骤中,将所述A胶料颗粒浸泡至60℃的结合剂中,并保温20min。
实施例10
本实施例与实施例1基本相同,不同之处在于,S3步骤中,在30℃下对氯丁橡胶进行塑炼,塑炼15min后,向氯丁橡胶中加入改性酚醛树脂、氧化镁、氧化锌进行混炼。
实施例11
本实施例与实施例1基本相同,不同之处在于,S3步骤中,在40℃下对氯丁橡胶进行塑炼,塑炼30min后,向氯丁橡胶中加入改性酚醛树脂、氧化镁、氧化锌进行混炼。
实施例12
本实施例与实施例1基本相同,不同之处在于,S3步骤中,在混炼5min后向氯丁橡胶中加入一次A胶料颗粒,A胶料颗粒的初始添加量占氯丁橡胶总重量的5%,随后每隔5min,向氯丁橡胶中加入一次A胶料颗粒,且A胶料颗粒的添加量每次提高10%。
实施例13
本实施例与实施例1基本相同,不同之处在于,S3步骤中,在混炼10min后向氯丁橡胶中加入一次A胶料颗粒,A胶料颗粒的初始添加量占氯丁橡胶总重量的5%,随后每隔8min,向氯丁橡胶中加入一次A胶料颗粒,且A胶料颗粒的添加量每次提高25%。
实施例14
本实施例与实施例1基本相同,不同之处在于,所述结合剂的成分按重量份数剂包括:乙烯基三甲氧基硅烷55份、棕榈酸乙酯40份、乙醇150份、2-乙基乙酸丁酯25份。
实施例15
本实施例与实施例1基本相同,不同之处在于,所述结合剂的成分按重量份数剂包括:乙烯基三甲氧基硅烷75份、棕榈酸乙酯55份、乙醇300份、2-乙基乙酸丁酯50份。
实验例
为了探究各实施例制得粘合剂的性能,将各实施例的粘合剂分别涂敷在钢板上,粘合剂涂敷面积25mm×25mm,涂敷厚度0.2mm,将橡胶片与涂敷区域进行粘接,并在140℃下固化30min,静置24h后,得到各实施例试样,并对各个试样进行剥离强度测试,然后将各个试样置于50℃下老化120d,测试各个试样高温老化后剥离强度下降率,具体探究如下:
1、探究粘合剂成分对粘合剂性能的影响:
以实施例1、2、3作为实验对比,同时采用市售的BD801型橡胶粘合剂作为对比例1,得到不同成分的粘合剂性能如下表1所示:
表1不同成分的粘合剂性能
组别 剥离强度KN/m 剥离强度下降率%
实施例1 14.8 2.7
实施例2 12.9 4.7
实施例3 13.3 3.8
对比例1 11.2 12.5
由表1数据可知,实施例1、2、3相比,实施例1的试样剥离强度最高、剥离强度下降率最低,说明实施例1的粘合剂胶接性能与耐热性最好,实施例1的粘合剂成分最优;实施例1与对比例1相比,实施例1的剥离强度高于对比例1,且实施例1剥离强度下降率低于对比例1,说明实施例1的粘合剂性能优于BD801型橡胶粘合剂。
2、探究丙烯腈含量对粘合剂性能的影响:
以实施例1、4、5作为实验对比,得到不同丙烯腈含量的粘合剂性能如下表2所示:
表2不同丙烯腈含量的粘合剂性能
组别 剥离强度KN/m 剥离强度下降率%
实施例1 14.8 2.7
实施例4 13.1 3.5
实施例5 13.3 4.1
由表2数据可知,实施例1的试样剥离强度最高、剥离强度下降率最低,说明实施例1的粘合剂胶接性能与耐热性最好,实施例1的丙烯腈含量最优。
3、探究A胶片制备参数对粘合剂性能的影响:
以实施例1、6、7作为实验对比,得到A胶片不同制备参数下的粘合剂性能如下表3所示:
表3A胶片不同制备参数下的粘合剂性能
组别 剥离强度KN/m 剥离强度下降率%
实施例1 14.8 2.7
实施例6 14.0 3.3
实施例7 14.2 3.1
由表3数据可知,实施例1的试样剥离强度最高、剥离强度下降率最低,说明实施例1的粘合剂胶接性能与耐热性最好,实施例1的A胶片制备参数最优。
4、探究结合剂温度对粘合剂性能的影响:
以实施例1、8、9作为实验对比,得到结合剂不同温度下的粘合剂性能如下表4所示:
表4结合剂不同温度下的粘合剂性能
组别 剥离强度KN/m 剥离强度下降率%
实施例1 14.8 2.7
实施例8 14.3 2.9
实施例9 13.9 3.5
由表4数据可知,实施例1的试样剥离强度最高、剥离强度下降率最低,说明实施例1的粘合剂胶接性能与耐热性最好,实施例1的结合剂温度最优。
5、探究氯丁橡胶塑炼时间对粘合剂性能的影响:
以实施例1、10、11作为实验对比,得到氯丁橡胶不同塑炼时间的粘合剂性能如下表5所示:
表5氯丁橡胶不同塑炼时间下的粘合剂性能
组别 剥离强度KN/m 剥离强度下降率%
实施例1 14.8 2.7
实施例10 13.7 3.1
实施例11 14.9 2.5
由表5数据可知,实施例1与实施例10相比,实施例1的试样剥离强度更高、剥离强度下降率更低,说明实施例1的氯丁橡胶塑炼时间更优;实施例1与实施例11相比,二者性能数据相差不大,从时间成本考虑,实施例1的氯丁橡胶塑炼时间更优。
6、探究氯丁橡胶混炼参数对粘合剂性能的影响:
以实施例1、12、13作为实验对比,得到氯丁橡胶不同混炼参数下的粘合剂性能如下表6所示:
表6氯丁橡胶不同混炼参数下的粘合剂性能
组别 剥离强度KN/m 剥离强度下降率%
实施例1 14.8 2.7
实施例12 13.8 3.6
实施例13 13.1 4.2
由表6数据可知,实施例1的试样剥离强度最高、剥离强度下降率最低,说明实施例1的粘合剂胶接性能与耐热性最好,实施例1的氯丁橡胶混炼参数最优。
7、探究结合剂的成分对粘合剂性能的影响:
以实施例1、14、15作为实验对比,同时不使用结合剂,直接将A胶料颗粒与氯丁橡胶混炼作为对比例2,得到结合剂不同成分下的粘合剂性能如下表7所示:
表7结合剂不同成分下的粘合剂性能
组别 剥离强度KN/m 剥离强度下降率%
实施例1 14.8 2.7
实施例14 13.2 4.0
实施例15 13.5 3.8
对比例2 11.6 10.4
由表7数据可知,实施例1、14、15相比,实施例1的试样剥离强度最高、剥离强度下降率最低,说明实施例1的粘合剂胶接性能与耐热性最好,实施例1的结合剂成分最优;实施例1与对比例2相比,实施例1的试样剥离强度更高、剥离强度下降率更低,说明使用结合剂后,粘合剂的胶接性能与耐热性得到提高。

Claims (9)

1.一种耐热性好的复合橡胶粘合剂,其特征在于,是由A组分、B组分及结合剂制备得到混合胶料,再溶于甲酮中形成的质量浓度为20%的混合胶料甲酮胶液;
其中,所述A组分按重量份数计包括:丁腈橡胶30~50份、环氧树脂15~30份、白炭黑10~20份、氧化锌6~8份、硫磺1~3份、防老剂1~5份、增塑剂10~15份、促进剂0.5~2份;
所述B组分按重量份数计包括:氯丁橡胶40~60份、改性酚醛树脂20~30份、氧化镁2~5份、氧化锌2~6份;
所述结合剂按重量份数计包括:乙烯基三甲氧基硅烷55~75份、棕榈酸乙酯40~55份、乙醇150~300份、2-乙基乙酸丁酯25~50份;
所述制备混合胶料的方法为:
S1、使用开炼机,在50~60℃下对丁腈橡胶进行塑炼,塑炼10~20min后,向丁腈橡胶中加入环氧树脂、白炭黑、氧化锌、硫磺、防老剂、增塑剂、促进剂进行混炼,混炼30~40min后,得到A胶片,并将A胶片制成A胶料颗粒;
S2、将所述A胶料颗粒浸泡至50~60℃的结合剂中,并保温10~20min,保温过程中持续对结合剂进行搅拌,保温完成后,取出A胶料颗粒待用;
S3、使用开炼机,在30~40℃下对氯丁橡胶进行塑炼,塑炼15~30min后,向氯丁橡胶中加入改性酚醛树脂、氧化镁、氧化锌进行混炼,并在混炼5~10min后向氯丁橡胶中加入一次A胶料颗粒,A胶料颗粒的初始添加量占氯丁橡胶总重量的5%,随后每隔5~8min,向氯丁橡胶中加入一次A胶料颗粒,且A胶料颗粒的添加量每次提高10~25%,混炼40~50min后,得到混合胶料;
将所述混合胶料溶于甲酮,配制成质量浓度20%的混合胶料甲酮胶液,得到粘合剂。
2.根据权利要求1所述的一种耐热性好的复合橡胶粘合剂,其特征在于,所述A组分中,丁腈橡胶中丙烯腈含量为30~50%,门尼粘度为70~80。
3.根据权利要求1所述的一种耐热性好的复合橡胶粘合剂,其特征在于,所述B组分中,改性酚醛树脂为松香改性酚醛树脂。
4.根据权利要求1所述的一种耐热性好的复合橡胶粘合剂,其特征在于,所述A组分中,防老剂为没食子酸丙脂、防老剂丁、防老剂RD中的任意一种或多种。
5.根据权利要求1所述的一种耐热性好的复合橡胶粘合剂,其特征在于,所述A组分中,增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二锌脂、磷酸三甲苯脂中的任意一种或多种。
6.根据权利要求1所述的一种耐热性好的复合橡胶粘合剂,其特征在于,所述A组分中,促进剂为二硫化二苯并噻唑、2-巯基苯并噻唑中的任意一种或多种。
7.根据权利要求1所述的一种耐热性好的复合橡胶粘合剂,其特征在于,所述质量浓度20%的混合胶料甲酮胶液的配制方法为:
1)将所述混合胶料通过造粒机制备成直径1~3mm的混合胶料颗粒,将混合胶料颗粒按质量均分为6份,将甲酮按质量均分为3份,并分别计为C、D、E;
2)向C中加入1份混合胶料颗粒、向D中加入2份混合胶料颗粒、向E中加入3份混合胶料颗粒,使混合胶料颗粒完全溶解,分别得到C、D、E胶液;
3)将C、E胶液混合后搅拌均匀,得到混合胶液,将混合胶液与D胶液混合并搅拌均匀后,得到质量浓度为20%的混合胶料甲酮胶液,即所述粘合剂。
8.根据权利要求1所述的一种耐热性好的复合橡胶粘合剂,其特征在于,所述制备混合胶料过程中,开炼机的前后辊转速比为1:1.2,辊距为1mm。
9.根据权利要求1所述的一种耐热性好的复合橡胶粘合剂,其特征在于,所述步骤S1中,所述A胶料颗粒的直径为1~3mm。
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