CN1267698A - 用于织物加固嵌入物的粘合促进剂及其制造和使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及在加固聚合物产品的生产中用于加固嵌入物处理的粘合剂,该粘合剂是一种水分散体,该粘合剂水分散体含有固体粘合剂和添加剂,其特征在于水分散体的固体组分为55—85重%,所述固体的平均直径小于2.0微米。

Description

用于织物加固嵌入物的粘合促进剂及其制造和使用方法
本发明涉及在织物加固的橡胶产品尤其是轮胎线的生产中，用于对织物加固嵌入物进行处理的一种粘合剂，其存在形式为含有55-85重％保护的异氰酸酯固体组分的水分散体。
在织物加固的橡胶产品生产中，已经证明粘合剂的使用有利于提高织物加固嵌入物与橡胶之间的粘合强度。特别在用纤维加固的轮胎线以及其它高应力复合材料的领域中，这种粘合剂的使用很重要。尤其在这些应用领域中，已知的现有技术是应用间苯二酚-甲醛胶乳体系(RFL)将合成纤维粘合到橡胶产品上。依据此方法，工艺步骤可以采用一步法或两步法完成。在一步法中，采用RFL与粘合剂的混合液浸渍加固材料。
在两步法中，首先用粘合剂浸渍加固材料，然后第二步应用RFL进行浸渍。
根据现有技术，已经了解到还有专门配制的粘合剂应用于这些方法。这些方法的基础是保护的异氰酸酯的水分散体结合RFL的特殊配方。《橡胶化学与技术》(Rubber Chemistry and Technology)第58卷从383到391页的一篇综述文章介绍了用于纤维加固橡胶产品生产中的相应粘合剂的体系和方法。美国专利第4,477,619号揭示了一种特殊的粘合剂体系。
从《国际轮胎技术》(Tire Technology International)(1994年)，了解到一种粘合剂体系，由瑞士的EMS Chemie AG公司以GrillbondIL-6名称出售。该体系由一种水分散体组成，该水分散体含有50％保护的异氰酸酯固体组分。与现有技术中的粉末相比，该体系尤其在水分散体的储存稳定性和能立即使用两方面具有优势。这一点使该方法能简单操作并经济实用。同时，这种粘合剂体系既不会发生固体的凝聚，也不会发生固体的沉淀，然而这种情况在用水调制粉末的过程中却很明显。
但是，上面介绍的Grillbond水分散体也存在不足，其固体组分的含量相对偏低，由于这个原因，为保证纤维的完全浸渍，必须大量使用。
根据以上情况，研究本发明的目的是提供一种粘合剂体系，该体系与现有技术相比增加了固体组分的含量，使用该体系能够完全浸渍纤维。
本发明的粘合剂是以水分散体的固体组分为55-85重％，该固体的平均直径小于2.0微米为特征；本发明的方法是以在第一步，用水对粘合剂进行初步分散，得到初步水分散体；然后在第二步中，将该初步分散体进行湿粉碎，直到其粘度为5-150mp，然后添加固体直至固体含量为55-85重％为特征；本发明的应用是以利用粘合剂处理加固嵌入物使之应用于轮胎线，运输带，V型带，机械橡胶零件或复合材料的生产为特征。同样本发明的目的也表明了对粘合剂的有利的改进。
令人意想不到的是，如果固体的平均颗粒尺寸小于2.0微米，申请人能表明得到含有55-85％固体组分的水分散体是可能的。申请人已进行的实验表明现有技术的水分散体中，有的平均颗粒直径超过3.0微米。使用按照本发明提出的分散体，在固体颗粒的平均尺寸这一点上，明显低于现有技术，这样就可能在不发生凝聚或其它干扰的情况下将固体组分增加到85％。根据研究中的本发明，该水分散体本质上的优势是只用较少量的分散体和更加经济的方法可完成工作。此外，由于其均匀的颗粒直径，水分散体能使加固嵌入物完全浸渍。这样，就能生产织物纤维加固的橡胶产品，与现有技术相比，其技术数据已得到明显的提高，尤其是在粘合强度方面。
根据本发明，特别优选的水分散体中平均颗粒直径应小于1.50微米，尤其是直径应小于1.35微米。
申请人通过实验表明，可以确定80％的固体粒子直径为0.01-5.0微米。当然直径为0.5-5.0微米更好。这表明，与现有技术中的情况相比，本发明中的水分散体具有更均匀的颗粒尺寸分布和更小的颗粒尺寸。该颗粒尺寸分布仅在极窄范围内变化。依据本发明，分散体相应含有精细或极细粉状固体。
从原料观点看，关于粘合剂，本发明包括了目前现有技术中已使用的所有异氰酸酯。因此本发明包括异氰酸酯和其与自身反应生成的二聚或低聚产品，及那些与保护剂反应生成的部分或全部保护的异氰酸酯。通常，可以使用商业产品芳烃异氰酸酯和脂肪族以及环脂肪族异氰酸酯。具体例子如下：
二苯甲烷-4，4-和/或-2，4-二异氰酸酯(MDI)，粗制或提纯的MDI聚合物(PMDI)，和所有其它的MDI异构体，例如：3，4-MDI，2，2-MDI，和/或2，3-MDI，2，4-和/或2，6-甲苯-二异氰酸酯及其低聚体，特别是二聚的2，4-甲苯-二异氰酸酯，1-异氰酸根合-3-异氰酸甲基-3，5，5-三甲基环己烷(异佛尔酮-二异氰酸酯或IPDI)，1，6-亚已基二异氰酸酯(HDI)。聚异氰酸酯加合物形式的聚异氰酸酯，例如，含有聚异氰酸酯的异氰脲酸酯，尿素二酮，缩二脲，氨基甲酸乙酯，脲基甲酸酯，碳化二亚胺，和/或氧杂二嗪等化合物。
保护剂的例子如下：
一元酚类，例如，苯酚，间苯二酚，甲(苯)酚，三甲基苯酚，叔-丁基苯酚。内酰胺类，例如，ε-己内酰胺，δ-戊内酰胺。肟类，例如，甲基乙基酮肟(丁酮肟)，甲基戊基酮肟和环己酮肟。一级、二级和三级醇类，乙二醇醚类，易形成烯醇的化合物，例如，乙酰乙酸酯，乙酰丙酮，丙二酸衍生物。二级芳香胺类，酰亚胺类，硫醇类，三唑类。
湿润剂和/或分散剂被用作添加剂。
本发明中的粘合剂特别适合于由例如，聚酯，聚乙烯，聚酰胺或Ryan制成的织物加固嵌入物。特别是将以这种方式进行处理的加固嵌入物用于轮胎线，运输带，V型带，机械橡胶零件以及复合材料的生产。
本发明还涉及上述粘合剂的生产方法。按照本发明，粘合剂的生产分两步完成。操作步骤的第一步，用水对粘合剂进行初步分散，得到含50％固体组分的初步水分散体。然后在第二步中，将分散体进行湿粉碎，直到全部要粉碎的物料都成水状稀液，其粘度为5-150毫泊(mp)，优选5-90mp。这样制备的水状稀液允许进一步必要的固体添加，直至得到要求的固体含量55-85重％。因此湿粉碎优选采用球型搅拌磨进行。
如果需要，可以向已经生产的某一固体含量如70％的产品中，添加水重新制备稀产品使之含量降为60％，因为非常具体指定的橡胶制品的生产需要稀产品。
令人吃惊的是，按上面描写生产的粘合剂体系具有至少一年的良好储存稳定性已变得很明显。尤其意想不到的是，本发明的粘合剂组合物不需要添加增稠剂，而现有技术中增稠剂作为一个组分是要求添加的。因此，没有附加的增稠剂，粘合剂的沉降行为比现有技术中的配方更好。
下面借助图1和图2对本发明进行更加详细的说明。
图1显示含有50％固体组分的水分散体IL-6的颗粒尺寸分布。
图2显示含有70％固体组分的水溶液中非常精细粉碎后的颗粒尺寸分布。
图1显示了一种目前已知的现有技术的粘合剂分散体的颗粒尺寸分布。从颗粒尺寸分布中可以看出，这种粘合剂有非常宽的尺寸分布。该粘合剂单个的颗粒尺寸在0.1-20微米范围内变化。因此平均颗粒直径为3.02微米。
图2显示了本发明中粘合剂的同样的测定结果。颗粒尺寸分布基本上在0.1-5.0微米的范围内变化。因此80％的固体的直径为0.5-5.0微米。相应地，固体的平均颗粒直径是1.32微米。这种选定的颗粒直径特别允许粘合剂如本发明中描述的那样实现高度浓缩。与现有技术相比，专家们完全没有预计到这种粘合剂显示了优良的储存稳定性而且粘和强度得到了明显提高。

Claims (16)

1.在加固聚合物产品的生产中用于加固嵌入物处理的粘合剂，该粘合剂是一种水分散体，该粘合剂水分散体含有固体粘合剂和添加剂，其特征在于水分散体的固体组分为55-85重％，所述固体的平均直径小于2.0微米。
2.根据权利要求1的粘合剂，其特征在于所述平均颗粒直径小于1.50微米。
3.根据权利要求1或2的粘合剂，其特征在于80％的所述固体颗粒直径为0.01-5.0微米，优选0.5-5.0微米。
4.根据权利要求1-3的至少一种粘合剂，其特征在于所述固体组分占65-75重％。
5.根据权利要求1-4的至少一种粘合剂，其特征在于所述粘合剂是异氰酸酯、部分或完全保护的异氰酸酯。
6.根据权利要求1-5的至少一种粘合剂，其特征在于所述聚合物产品是橡胶产品。
7.根据权利要求1-6的至少一种粘合剂，其特征在于所述加固嵌入物是织物加固嵌入物。
8.根据权利要求7的粘合剂，其特征在于加固嵌入物是由聚酯，聚乙烯，聚酰胺或Ryan制成。
9.根据权利要求1-5的至少一种粘合剂，其特征在于该粘合剂含有作为添加剂的湿润剂和/或分散剂。
10.根据权利要求1-9的至少一种粘合剂的生产方法，其特征在于：第一步，用水对粘合剂进行初步分散，得到初步水分散体；然后在第二步中，将该初步分散体进行湿粉碎，直到其粘度为5-150mp，然后添加固体直至固体含量为55-85重％。
11.根据权利要求10的方法，其特征在于按所述方式调节初步分散体以使其最大固体含量为55重％。
12.根据权利要求11或12的方法，其特征在于湿法粉碎中所述粘度范围为5-90mp。
13.根据权利要求10-12的至少一种方法，其特征在于湿法粉碎采用球型搅拌磨进行。
14.根据权利要求10-13的至少一种方法，其特征在于使用保护的异氰酸酯，尤其是己内酰胺保护的二异氰酸酯作粘合剂。
15.根据权利要求11-14的至少一种方法，其特征在于将如湿润剂和/或分散剂的添加剂加入到所述初步分散体中。
16.根据权利要求1-9的至少一种粘合剂的应用，利用粘合剂处理加固嵌入物使之应用于轮胎线、运输带、V型带、机械橡胶零件或复合材料的生产中。
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