JP4165149B2 - Vulcanization primer - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加硫接着用プライマーに関する。更に詳しくは、加圧酸素を封入した容器中などの厳しい条件下での耐水接着性にすぐれた金属−ゴム複合体を形成させるのに有効な加硫接着用プライマーに関する。
【0002】
【従来の技術】
水やLLC(ロングライフクーラント)に対する耐性が必要とされる金属とゴムとの複合体を形成させるためにはステンレス鋼が多く用いられるが、ステンレス鋼上に直接加硫接着剤を適用し、これにゴムを加硫接着させると、得られるステンレス鋼−ゴム複合体は耐水、耐LLC性が悪く、これらの浸せき試験を実施すると接着剥離を生ずるようになる。
【0003】
このための対策として、加硫接着剤を塗布する前処理として、ステンレス鋼上に塗布型クロメート処理が施され、水やLLCに対する耐性を向上させることが行われている(特開2000-6307号公報、特開平11-221875号公報など)。しかしながら、塗布型クロメート処理では、Cr6+イオンが含まれるため、環境対策上からみて好ましくない。
【0004】
本出願人は先に、アルコキシシランをベースとする種々の加硫接着剤組成物を提案しており(特開平7-34054号公報、同7-216309号公報、同8-209102号公報、同9-3432号公報、同9-40916号公報、同9-132758号公報、同10-7990号公報、同10-8021号公報、同11-1672号公報、特開2001-226642号公報)、これらの加硫接着剤組成物は、予め化学的、電気化学的または物理的表面処理している金属表面との接着に特に適しているが、無処理の金属表面に適用した場合には、例えば塗布型クロメート処理を施したステンレス鋼の場合程の密着性を得ることはできない。
【0005】
また、アルコキシシランを用いた金属用コーティング剤組成物が提案されているものの、金属を腐食から保護することが目的であり、ゴムを加硫接着させるために用いられているものではなかった(特開昭63-81176号公報、特開平10-60377号公報、特開2000-230150号公報)。
【0006】
さらに、フェノール系樹脂をベースとする各種加硫接着剤用下塗り剤も市販されているが、ステンレス鋼との接着においては、十分なる接着性、耐水性を示さない。
【0007】
本出願人はまた、アルコキシシランをベースとし、これに有機金属化合物を添加した加硫接着用プライマーを提案しており(特開2004-26848号公報)、この加硫接着用プライマーは温水浸せき試験などにすぐれた耐水性を示すが、例えば加圧酸素封入容器中における耐水性あるいは塩水中で通電されるような厳しい使用環境下においては、必ずしも充分なる耐水性を示すものではなかった。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、ステンレス鋼等の金属とゴムとの複合体を形成させるに際し、有害な塗布型クロメート処理などを金属に施さずとも、加圧酸素封入容器中における如き厳しい使用条件下における耐水接着性にすぐれた金属−ゴム複合体を形成させ得る加硫接着用プライマーを提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
かかる本発明の目的は、アミノ基含有アルコキシシランとビニル基含有アルコキシシランとの共重合オリゴマーおよび4 級ホスホニウム塩を含有する加硫接着用プライマーによって達成される。
【0010】
【発明の実施の形態】
共重合オリゴマーの一方の成分であるアミノ基含有アルコキシシランとしては、例えばγ-アミノプロピルトリエトキシシラン、γ-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-β-(アミノエチル)-γ-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-β-(アミノエチル)-γ-アミノプロピルトリエトキシシラン等が用いられる。これらのアミノ基含有アルコキシシランは、これをそのまま接着剤組成物の一成分として使用すると、皮膜形成が上手くできず、良好な接着剤を与えることができないので、ビニル基含有アルコキシシランとの共重合オリゴマーとして用いられる。
【0011】
他の成分であるビニル基含有アルコキシシランとしては、例えばビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン等が用いられる。これらのビニル基含有アルコキシシランは、水に溶け難く、油状となって分離してしまい、他の成分と混合することができない。また、そのオリゴマーも水に溶け難く、沈殿を生じてしまうため、アミノ基含有アルコキシシランとのオリゴマーとして用いられる。
【0012】
オリゴマー化反応に際しては、アミノ基含有アルコキシシラン100重量部に対して、ビニル基含有アルコキシシラン25〜400重量部、好ましくは50〜150重量部および加水分解用の水20〜150重量部が用いられる。ビニル基含有アルコキシシランをこれより多い割合で用いると、上塗り剤またはゴムとの相溶性が悪くなって接着性が低下するようになり、一方これよりも少ない割合で用いると、耐水性が低下するようになる。
【0013】
オリゴマー化反応は、これらを蒸留装置および攪拌機を有する反応器内に仕込み、約60℃で約1時間攪拌する。その後、酸、例えばギ酸や酢酸をアミノ基含有アルコキシシラン1モルに対し約1〜2モルを1時間以内に添加する。この際の温度は約65℃に保たれる。さらに1〜5時間攪拌し、反応を進行させると同時に、加水分解によって生成したアルコールを減圧下で蒸留する。蒸留水が水しか存在しなくなった時点で蒸留を終了させ、その後シラン濃度が30〜80重量%になるように希釈して調節することにより、目的とする共重合オリゴマーが得られる。この共重合オリゴマーは、メタノール、エタノール等のアルコール系有機溶媒に可溶な程度のオリゴマーである。また、すでに共重合オリゴマーとして市販されているものをそのまま用いることもできる。
【0014】
なお、アミノ/ビニル基含有アルコキシシラン共重合オリゴマーをステンレス鋼等の金属とフッ素ゴムとの接合に用いることは、本出願人によって提案されているが(WO 02/24826)、そこでは共重合オリゴマーが加硫接着剤として用いられており、一方本発明では加硫接着用プライマーとして用いられ、別に加硫接着剤を必要としている。
【0015】
また 4 級ホスホニウム塩としては、具体的にはテトラ -n- ブチルホスホニウムブロマイド、テトラ-n-ブチルホスホニウムハイドロオキサイド、テトラフェニルホスホニウムブロマイド、エチルトリフェニルホスホニウムブロマイド、n-ブチルトリフェニルホスホニウムブロマイド、ベンジルトリフェニルホスホニウムクロライド、2-カルボキシエチルトリフェニルホスホニウムブロマイド、メチルフェニルホスホニウムブロマイド、テトラ-n-ブチルホスニウムハイドロジェンジフルオライド、テトラ -n- ブチルホスニウムハイドロジェントリフルオライドなどが例示される。
【0016】
これらの4 級ホスホニウム塩は、共重合オリゴマー100重量部当り約1〜100重量部、好ましくは約5〜20重量部の割合で用いられる。使用割合がこれよりも少ないと、耐水性が低下するようになり、一方これよりも多い割合で使用されると、上塗り剤やゴムとの相溶性が悪くなって接着性が低下するようになる。
【0017】
以上の各成分を必須成分とする加硫接着用プライマーは、一般にメタノール、エタノール、イソプロパノール等のアルコール系有機溶媒またはアセトン、メチルエチルケトン等のケトン系有機溶媒と水との混合溶剤の約0.2〜3重量%濃度の溶液として調製されて用いられる。有機溶媒と水とは、前者が約100〜80重量%、また後者が約0〜20重量%となるような割合で混合して用いられる。水を併用した場合には、共重合オリゴマーのさらなる高分子量が進み、強じんな被膜を形成させることができる。この加硫接着用プライマーの経時安定性を必要とする場合には、有機または無機の酸を添加すると有効である。
【0018】
また、有機溶媒の代わりに水のみを使用することもでき、この場合には金属との濡れ性を確保するために非イオン系界面活性剤がさらに添加して用いられる。
非イオン系界面活性剤としては、ポリオキシエチレンアルキルエーテル等が濃度約0.01〜0.1重量%の水溶液として用いられ、加硫接着剤プライマーはこの非イオン系界面活性剤水溶液中に約0.2〜3重量%の濃度で溶解または分散させて用いられる。
【0019】
このような加硫接着用プライマーは、ステンレス鋼、軟鋼、銅、マグネシウム、アルミニウム、アルミニウムダイキャスト等の金属上に、これを浸せき、噴霧、はけ刷り、ロールコートなどの方法によって塗布し、室温下で、次いで約100〜200℃で約5〜10分間程度乾燥させる。一般に約0.1〜10μm程度の膜厚で形成される下塗り剤としてのこの加硫接着用プライマー上には、金属と複合されるゴムの種類に応じた加硫接着剤が上塗り剤として塗布され、それの焼付処理を行った後、未加硫のゴムコンパウンドを接合させ、ゴムの種類に応じた加硫温度での加硫が必要に応じて加圧下に行われる。未加硫のゴムコンパウンドは、有機溶媒に分散させたゴム溶液としてもコーティングして用いることができる。
【0020】
金属に接合されるゴムとしては、(水素化)NBR、フッ素ゴム、アクリルゴム、クロロプレンゴム等が、加硫剤、補強剤その他必要な各種配合剤を配合した上で未加硫ゴムコンパウンドとして用いられる。未加硫ゴムコンパウンドの種類によっては、上塗り剤を塗布せず、本発明のプライマー処理だけで加硫接着させることもできる。
【0021】
未加硫のNBRコンパウンドとしては、例えば次のような配合例が示される。
(NBR配合例)
NBR(中高ニトリル;JSR製品N237) 100重量部
HAFカーボンブラック 10 〃
SRFカーボンブラック 40 〃
セルロース粉末 10 〃
酸化亜鉛 10 〃
ステアリン酸 1 〃
マイクロクリスタリンワックス 2 〃
老化防止剤(大内新興化学製品ODA-NS) 4 〃
可塑剤(バイエル社製品ブカノールOT) 5 〃
有機過酸化物(日本油脂製品パーヘキサ25B) 6 〃
N,N-m-フェニレンジマレイミド 1 〃
【0022】
(水素化)NBRとしては、特に加硫剤の種類には関係なく、イオウ、テトラメチルチウラムモノスルフィド等のイオウ系加硫剤またはパーオキサイド系架橋剤で加硫または架橋し得るものなどが任意に用いられる。パーオーキサイド架橋系の未加硫ニトリルゴムコンパウンドとしては、例えば上記配合例に示されるようなものが用いられる。
【0023】
フッ素ゴムとしては、ポリオール加硫性およびパーオキサイド加硫性のいずれも使用することができ、未加硫のフッ素ゴムコンパウンドとしては、例えば次のような配合例が示される。
(フッ素ゴム配合例)
フッ素ゴム(デュポン社製品バイトンE45) 100重量部
メタけい酸カルシウム 40 〃
MTカーボンブラック 2 〃
酸化マグネシウム(協和化学製品マグネシア#150) 6 〃
水酸化カルシウム 3 〃
加硫剤(デュポン社製品キュラティブ#30) 2 〃
加硫促進剤(同社製品キュラティブ#20) 1 〃
【0024】
ポリオール加硫性フッ素ゴムとしては、一般にフッ化ビニリデンと他の含フッ素オレフィン、例えばヘキサフルオロプロペン、ペンタフルオロプロペン、テトラフルオロエチレン、トリフルオロクロロエチレン、フッ化ビニル、パーフルオロ(メチルビニルエーテル)等の少なくとも一種との共重合体が挙げられ、これらのフッ素ゴムは、2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)パーフルオロプロパン、ヒドロキノン等のポリヒドロキシ芳香族化合物によってポリオール加硫される。
【0025】
また、パーオキサイド加硫性フッ素ゴムとしては、例えば分子中にヨウ素および/または臭素を有するフッ素ゴムが挙げられ、これらのフッ素ゴムは一般にパーオキサイド加硫に用いられている有機過酸化物によって加硫(架橋)される。この場合には、有機過酸化物と共に、トリアリルイソシアヌレートによって代表される多官能性不飽和化合物を併用することが好ましい。
【0026】
【発明の効果】
本発明にかかる加硫接着用プライマーは、塗布型クロメート処理剤に匹敵するあるいはそれ以上の耐水接着性を示し、特に加圧酸素封入容器中における耐水性あるいは塩水中で通電されるような厳しい使用環境下において充分なる耐水性を示す金属−ゴム複合体を与えるので、金属にゴムを接合したシール製品(例えば、オイルシール、パッキン類、ガスケット等)、バルブ類、制振・防振製品(例えば、制振鋼板、防振ゴム等)、工業用ゴム製品などの製造に用いられるステンレス鋼等の金属の表面処理に有効に用いることができる。
【0027】
【実施例】
次に、実施例について本発明を説明する。
参考例
攪拌機、加熱ジャケットおよび滴下ロートを備えたフラスコに、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン64 (重量、以下同じ)および水20部を仕込み、pHが4〜5になる迄ギ酸を加えて調製し、数分間攪拌した。さらに攪拌を続けながら、ビニルトリエトキシシラン16 を滴下ロートを使って徐々に滴下し、滴下終了後約60℃で5時間加熱還流を行い、室温迄冷却して共重合オリゴマーを得た
【0028】
実施例1
参考例で得られた共重合オリゴマー 2.7部
ベンジルトリフェニルホスホニウムクロライド 0.8部
メタノール 86.5部
水 10.0部
以上の各成分を混合し、数分間攪拌することにより、加硫接着用プライマーを調製した。
【0029】
この加硫接着用プライマーを脱脂したSUS304試験片に塗布し、室温下で風乾させた後、190℃で10分間の焼付処理を行った。冷却後、次の各種加硫接着剤AまたはBを上塗り剤として塗布し、室温下で風乾させた後、150℃、10分間の焼付処理を行った。
上塗り剤A:フェノール樹脂系接着剤(ロームアンドハース社製品シクソン715)
上塗り剤B:フェノール樹脂/エポキシ樹脂系接着剤
(東洋化学研究所製品メタロックXN-870)
【0030】
加硫接着は、上記処理した試験片上にそれぞれの未加硫ゴムコンパウンド(前記配合例のニトリルゴムコンパウンドまたはフッ素ゴムコンパウンド)を置き、180℃、6分間の加圧加硫によって行われた。
【0031】
実施例2
実施例1において、ベンジルトリフェニルホスホニウムクロライドの代わりに同量のメチルトリフェニルホスホニウムブロマイドが用いられた。
【0032】
実施例3
実施例1において、ベンジルトリフェニルホスホニウムクロライドの代わりに同量のテトラ-n-ブチルホスホニウムハイドロオキサイドが用いられた。
【0033】
実施例4
実施例1において、加硫接着用プライマーとして以下の各成分からなるものが用いられた。
参考例で得られた共重合オリゴマー 2.7部
テトラ-n-ブチルホスホニウムハイドロオキサイド 0.8部
非イオン系界面活性剤(花王製品エマルゲン709) 0.03部
水 96.47部
【0034】
以上の各実施例で得られた接着試験片について、JIS K-6256の90°剥離試験に準ずる方法により初期および各種条件下における耐水性試験後のゴム残留面積率(%)を測定した。耐水性試験は、次の3通りの方法について行われた。
温水浸せき試験:試験片を80℃純水中に70、140または280時間浸せきした後、
ゴム残留面積率(%)を測定
加圧酸素下温水浸せき試験:試験片と純水とを加圧容器中に入れ、密閉してか
ら0.3MPaの酸素を封入し、80℃で24または48時間浸
せきした後、ゴム残留面積率(%)を測定
塩水通電試験:JIS Z2371準拠;30℃、3重量%食塩水中で、-極に剥離用試験
片を、+極にアルミ板を装着して1Aの定常電流を5または10時間
印加した後、残留面積率(%)を測定
【0035】
得られた結果は、次の表1に示される。
表1
実施例
測定時期 1 2 3 4
〔NBRコンパウンド、上塗り剤A〕
(初期) 100 100 100 100
(温水浸せき試験)
70時間浸せき後 100 100 100 100
140時間浸せき後 100 100 100 100
280時間浸せき後 100 100 100 100
(加圧酸素下温水浸せき試験)
24時間浸せき後 100 100 100 100
48時間浸せき後 90 85 95 100
(塩水通電試験)
5時間浸せき後 100 100 100 100
10時間浸せき後 90 90 95 95
〔フッ素ゴムコンパウンド、上塗り剤B
(初期) 100 100 100 100
(温水浸せき試験)
70時間浸せき後 100 100 100 100
140時間浸せき後 100 100 100 100
280時間浸せき後 100 100 100 100
(加圧酸素下温水浸せき試験)
24時間浸せき後 100 100 100 100
48時間浸せき後 100 90 100 100
(塩水通電試験)
5時間浸せき後 100 100 100 100
10時間温水浸せき後 95 95 95 95
【0036】
比較例1
実施例1において、ベンジルトリフェニルホスホニウムクロライドが用いられなかった。
【0037】
比較例2
実施例1において、ベンジルトリフェニルホスホニウムクロライドの代わりに同量のチタンテトラアセチルアセトネートが用いられた。
【0038】
比較例3
実施例1において、加硫接着用プライマーとして市販のフェノール樹脂系下塗り接着剤(東洋化学研究所製品メタロックPA-3375)が用いられた。
【0039】
比較例4
実施例1において、加硫接着用プライマーとして市販のシラン系下塗り接着剤(ロードファーイースト社製品ケムロックAP-133)が用いられた。
【0040】
以上の比較例1〜4で得られた接着試験片について、JIS K-6256の90°剥離試験に準ずる方法により各実施例と同様に初期および各種条件下における耐水性試験後のゴム残留面積率(%)を測定した。
【0041】
得られた結果は、次の表2に示される。
表2
比較例
測定時期 1 2 3 4
〔NBRコンパウンド、上塗り剤A〕
(初期) 100 100 50 100
(温水浸せき試験)
70時間浸せき後 60 100 20 40
140時間浸せき後 30 100 0 20
280時間浸せき後 0 100 0 0
(加圧酸素下温水浸せき試験)
24時間浸せき後 0 90 20 30
48時間浸せき後 0 60 0 0
(塩水通電試験)
5時間浸せき後 0 80 20 40
10時間浸せき後 0 40 0 10
〔フッ素ゴムコンパウンド、上塗り剤B〕
(初期) 100 100 70 100
(温水浸せき試験)
70時間浸せき後 60 100 50 60
140時間浸せき後 30 100 0 40
280時間浸せき後 0 100 0 20
(加圧酸素下温水浸せき試験)
24時間浸せき後 0 80 0 40
48時間浸せき後 0 30 0 0
(塩水通電試験)
5時間浸せき後 0 80 10 50
10時間浸せき後 0 20 0 20
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a vulcanization adhesion primer. More specifically, the present invention relates to a vulcanization adhesion primer effective for forming a metal-rubber composite having excellent water-resistant adhesion under severe conditions such as in a container filled with pressurized oxygen.
[0002]
[Prior art]
Stainless steel is often used to form a composite of metal and rubber that requires resistance to water and LLC (Long Life Coolant), but a vulcanized adhesive is applied directly onto the stainless steel. When rubber is vulcanized and bonded, the resulting stainless steel-rubber composite is poor in water resistance and LLC resistance, and when these immersion tests are carried out, adhesion peeling occurs.
[0003]
As a countermeasure for this, as a pretreatment for applying a vulcanized adhesive, a coating type chromate treatment is performed on stainless steel to improve resistance to water and LLC (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-6307). Gazette, JP-A-11-221875, etc.). However, the coating-type chromate treatment is not preferable from the viewpoint of environmental measures because it contains Cr 6+ ions.
[0004]
The present applicant has previously proposed various vulcanized adhesive compositions based on alkoxysilane (Japanese Patent Laid-Open Nos. 7-34054, 7-216309, and 8-209102, No. 9-3432, No. 9-40916, No. 9-132758, No. 10-7990, No. 10-8021, No. 11-1672, JP 2001-226642) These vulcanized adhesive compositions are particularly suitable for bonding to metal surfaces that have been previously chemically, electrochemically or physically surface treated, but when applied to untreated metal surfaces, for example Adhesion as high as that of stainless steel subjected to coating-type chromate treatment cannot be obtained.
[0005]
In addition, although a coating composition for metal using alkoxysilane has been proposed, the purpose is to protect the metal from corrosion, and it has not been used to vulcanize and bond rubber. (Kaisho 63-81176, JP 10-60377, JP 2000-230150).
[0006]
In addition, various vulcanized adhesive primeres based on phenolic resins are also commercially available, but do not exhibit sufficient adhesion and water resistance in bonding with stainless steel.
[0007]
The present applicant has also proposed a vulcanization adhesion primer based on alkoxysilane, to which an organometallic compound is added (Japanese Patent Laid-Open No. 2004-26848), and this vulcanization adhesion primer is a hot water immersion test. However, it does not necessarily exhibit sufficient water resistance under severe use environments such as water resistance in a pressurized oxygen-sealed container or energization in salt water.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
The object of the present invention is to form a composite of a metal such as stainless steel and rubber with a water resistance under severe use conditions such as in a pressurized oxygen sealed container without subjecting the metal to harmful coating-type chromate treatment. It is an object of the present invention to provide a vulcanization adhesion primer capable of forming a metal-rubber composite having excellent adhesion.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
Such object of the present invention is achieved by vulcanization worn primers containing copolymerized oligomers and quaternary phosphonium salts of an amino group-containing alkoxysilane and vinyl group-containing alkoxysilane.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Examples of the amino group-containing alkoxysilane that is one component of the copolymer oligomer include γ-aminopropyltriethoxysilane, γ-aminopropyltrimethoxysilane, and N-β- (aminoethyl) -γ-aminopropyltrimethoxysilane. N-β- (aminoethyl) -γ-aminopropyltriethoxysilane and the like are used. When these amino group-containing alkoxysilanes are used as they are as one component of the adhesive composition, film formation cannot be performed well and a good adhesive cannot be provided, so copolymerization with vinyl group-containing alkoxysilanes. Used as an oligomer.
[0011]
As the vinyl group-containing alkoxysilane which is another component, for example, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane or the like is used. These vinyl group-containing alkoxysilanes are hardly soluble in water, become oily and separate, and cannot be mixed with other components. Moreover, since the oligomer is also hardly soluble in water and precipitates, it is used as an oligomer with an amino group-containing alkoxysilane.
[0012]
In the oligomerization reaction, 25 to 400 parts by weight, preferably 50 to 150 parts by weight of vinyl group-containing alkoxysilane and 20 to 150 parts by weight of water for hydrolysis are used with respect to 100 parts by weight of amino group-containing alkoxysilane. . When the vinyl group-containing alkoxysilane is used in a larger proportion, the compatibility with the top coat or rubber is deteriorated and the adhesiveness is lowered. On the other hand, when it is used in a smaller proportion, the water resistance is lowered. It becomes like this.
[0013]
In the oligomerization reaction, these are charged into a reactor having a distillation apparatus and a stirrer, and stirred at about 60 ° C. for about 1 hour. Thereafter, an acid such as formic acid or acetic acid is added within 1 hour to about 1 to 2 moles per mole of amino group-containing alkoxysilane. The temperature at this time is kept at about 65 ° C. The mixture is further stirred for 1 to 5 hours to allow the reaction to proceed, and at the same time, the alcohol produced by hydrolysis is distilled under reduced pressure. Distillation is terminated when only distilled water is present, and then diluted and adjusted such that the silane concentration is 30 to 80% by weight, whereby the desired copolymer oligomer is obtained. This copolymer oligomer is an oligomer having a degree soluble in an alcohol-based organic solvent such as methanol or ethanol. Moreover, what is already marketed as a copolymerization oligomer can also be used as it is.
[0014]
The use of an amino / vinyl group-containing alkoxysilane copolymer oligomer for joining a metal such as stainless steel and fluororubber has been proposed by the present applicant (WO 02/24826). Is used as a vulcanized adhesive, while in the present invention it is used as a primer for vulcanized adhesive and requires a separate vulcanized adhesive.
[0015]
As the quaternary phosphonium salts, particularly tetra -n- butyl phosphonium bromide, tetra -n- butyl phosphonium hydroxide, tetraphenyl phosphonium bromide, ethyl triphenyl phosphonium bromide, n- butyl triphenyl phosphonium bromide, benzyl Examples include triphenylphosphonium chloride, 2-carboxyethyltriphenylphosphonium bromide, methylphenylphosphonium bromide, tetra-n-butylphosnium hydrogen difluoride, tetra- n - butylphosnium hydrogen trifluoride and the like .
[0016]
These quaternary phosphonium salts may be from about 1 to 100 parts by weight per 100 parts by weight of copolymerized oligomers preferably used in a ratio of about 5 to 20 parts by weight. If the proportion used is less than this, the water resistance will be lowered, while if used in a proportion larger than this, the compatibility with the top coat and rubber will be deteriorated and the adhesiveness will be lowered. .
[0017]
The primer for vulcanization adhesion comprising the above components as essential components is generally about 0.2 to 3 weight of a mixed solvent of an alcoholic organic solvent such as methanol, ethanol or isopropanol or a ketone organic solvent such as acetone or methyl ethyl ketone and water. It is prepared and used as a solution of% concentration. The organic solvent and water are used in a mixture such that the former is about 100 to 80% by weight and the latter is about 0 to 20% by weight. When water is used in combination, the copolymer oligomer has a higher molecular weight and a strong film can be formed. In the case where stability with time of this vulcanization adhesion primer is required, it is effective to add an organic or inorganic acid.
[0018]
Further, only water can be used instead of the organic solvent. In this case, a nonionic surfactant is further added and used in order to ensure wettability with the metal.
As the nonionic surfactant, polyoxyethylene alkyl ether or the like is used as an aqueous solution having a concentration of about 0.01 to 0.1% by weight, and the vulcanized adhesive primer is about 0.2 to 3% by weight in the aqueous solution of the nonionic surfactant. It is used by dissolving or dispersing in a concentration of%.
[0019]
Such a primer for vulcanization adhesion is applied to a metal such as stainless steel, mild steel, copper, magnesium, aluminum, aluminum die-cast, etc. by dipping, spraying, brushing, roll coating or the like at room temperature. And then dried at about 100-200 ° C. for about 5-10 minutes. In general, a vulcanized adhesive according to the type of rubber combined with the metal is applied as a top coat on this vulcanized adhesion primer as a primer formed with a film thickness of about 0.1 to 10 μm. After performing the baking process, an unvulcanized rubber compound is bonded, and vulcanization at a vulcanization temperature corresponding to the type of rubber is performed under pressure as necessary. The unvulcanized rubber compound can also be coated and used as a rubber solution dispersed in an organic solvent.
[0020]
As rubber to be bonded to metal, (hydrogenated) NBR, fluoro rubber, acrylic rubber, chloroprene rubber, etc. are used as unvulcanized rubber compound after compounding vulcanizing agent, reinforcing agent and other various compounding agents. It is done. Depending on the type of unvulcanized rubber compound, it is possible to vulcanize and bond only by the primer treatment of the present invention without applying a top coat.
[0021]
As the unvulcanized NBR compound, for example, the following blending examples are shown.
(NBR formulation example)
NBR (medium-high nitrile; JSR product N237) 100 parts by weight
HAF carbon black 10 〃
SRF carbon black 40 〃
Cellulose powder 10 〃
Zinc oxide 10 〃
Stearic acid 1 〃
Microcrystalline wax 2 〃
Anti-aging agent (ODA-NS, Ouchi Emerging Chemicals) 4 〃
Plasticizer (Buyer OT product from Bayer) 5 〃
Organic peroxide (NIPPON OIL & PRODUCTS PERHEXA 25B) 6 〃
N, Nm-Phenylenedimaleimide 1 〃
[0022]
(Hydrogenated) NBR is not limited to the type of vulcanizing agent, and any sulfur vulcanizing agent such as sulfur or tetramethylthiuram monosulfide, or one that can be vulcanized or crosslinked with a peroxide cross-linking agent is optional. Used for. As the peroxycide-crosslinked unvulcanized nitrile rubber compound, for example, those shown in the above blending examples are used.
[0023]
As the fluororubber, both polyol vulcanizability and peroxide vulcanizability can be used. Examples of the unvulcanized fluororubber compound include the following blending examples.
(Fluoro rubber compounding example)
Fluoro rubber (DuPont product Viton E45) 100 parts by weight Calcium metasilicate 40 部
MT carbon black 2 〃
Magnesium oxide (Kyowa Chemical Product Magnesia # 150) 6 〃
Calcium hydroxide 3 〃
Vulcanizing agent (DuPont product curative # 30) 2 〃
Vulcanization accelerator (the company's product curative # 20) 1〃
[0024]
As the polyol vulcanizable fluoro rubber, generally vinylidene fluoride and other fluorine-containing olefins such as hexafluoropropene, pentafluoropropene, tetrafluoroethylene, trifluorochloroethylene, vinyl fluoride, perfluoro (methyl vinyl ether), etc. Copolymers with at least one kind are mentioned, and these fluororubbers are polyhydroxy such as 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane, 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) perfluoropropane, hydroquinone and the like. The polyol is vulcanized with an aromatic compound.
[0025]
Examples of the peroxide vulcanizable fluororubber include fluororubbers having iodine and / or bromine in the molecule, and these fluororubbers are added by organic peroxides generally used for peroxide vulcanization. Sulfurized (crosslinked). In this case, it is preferable to use a polyfunctional unsaturated compound represented by triallyl isocyanurate together with the organic peroxide.
[0026]
【The invention's effect】
The primer for vulcanization adhesion according to the present invention exhibits a water-resistant adhesion comparable to or better than a coating-type chromate treatment agent, particularly in severe use such as being water-resistant in pressurized oxygen sealed containers or energized in salt water. Provides metal-rubber composites that exhibit sufficient water resistance in the environment, so seal products (for example, oil seals, packings, gaskets, etc.), valves, vibration control / vibration-proof products (for example, oil seals) In addition, it can be effectively used for the surface treatment of metals such as stainless steel used in the manufacture of industrial rubber products and the like.
[0027]
【Example】
Next, the present invention will be described with reference to examples.
Reference Example Prepare a flask equipped with a stirrer, a heating jacket and a dropping funnel by charging 64 parts of γ-aminopropyltriethoxysilane (weight, the same applies hereinafter) and 20 parts of water, and adding formic acid until the pH is 4-5. And stirred for several minutes. While continuing to stir, 16 parts of vinyltriethoxysilane was gradually added dropwise using a dropping funnel. After completion of the addition, the mixture was heated to reflux at about 60 ° C. for 5 hours and cooled to room temperature to obtain a copolymer oligomer .
[0028]
Example 1
2.7 parts of copolymer oligomer obtained in Reference Example
Benzyltriphenylphosphonium chloride 0.8 part Methanol 86.5 parts Water 10.0 parts or more of each component were mixed and stirred for several minutes to prepare a primer for vulcanization adhesion.
[0029]
This primer for vulcanization adhesion was applied to a degreased SUS304 test piece, air-dried at room temperature, and then baked at 190 ° C. for 10 minutes. After cooling, the following various vulcanized adhesives A or B were applied as top coats and air-dried at room temperature, followed by baking at 150 ° C. for 10 minutes.
Topcoat A: Phenolic resin adhesive (Rohm and Haas product Sixon 715)
Topcoat B: Phenolic resin / epoxy resin adhesive
(Toyo Chemical Research Products Metallock XN-870)
[0030]
Vulcanization adhesion was performed by placing each unvulcanized rubber compound (nitrile rubber compound or fluororubber compound of the above-mentioned compounding example) on the treated specimen and applying pressure vulcanization at 180 ° C. for 6 minutes.
[0031]
Example 2
In Example 1, the same amount of methyltriphenylphosphonium bromide was used instead of benzyltriphenylphosphonium chloride .
[0032]
Example 3
In Example 1, the same amount of tetra-n-butylphosphonium hydroxide was used instead of benzyltriphenylphosphonium chloride .
[0033]
Example 4
In Example 1, a primer composed of the following components was used as a vulcanization adhesion primer.
Copolymer oligomer obtained in Reference Example 2.7 parts Tetra-n-butylphosphonium hydroxide 0.8 parts Nonionic surfactant (Kao product Emulgen 709) 0.03 parts Water 96.47 parts [0034]
With respect to the adhesion test pieces obtained in each of the above Examples, the rubber residual area ratio (%) after the water resistance test under the initial and various conditions was measured by a method according to JIS K-6256 90 ° peel test. The water resistance test was conducted for the following three methods.
Hot water immersion test: After immersing the specimen in pure water at 80 ℃ for 70, 140 or 280 hours,
Measure residual rubber area ratio (%) Hot water immersion test under pressurized oxygen: put test piece and pure water in pressurized container and seal
Enclose 0.3MPa of oxygen and soak for 24 or 48 hours at 80 ℃
After coughing, rubber residual area ratio (%) is measured. Salt water energization test: JIS Z2371 compliant; 30 ° C, 3% by weight saline solution;
Install an aluminum plate on the + pole and 1A steady current for 5 or 10 hours
After application, the residual area ratio (%) is measured.
The results obtained are shown in Table 1 below.
Table 1
Example
Measurement period 1 2 3 4
[NBR compound, topcoat A]
(Initial) 100 100 100 100
(Hot water immersion test)
After soaking for 70 hours 100 100 100 100
After immersion for 140 hours 100 100 100 100
After immersion for 280 hours 100 100 100 100
(Hot water immersion test under pressurized oxygen)
After soaking for 24 hours 100 100 100 100
90 85 95 100 after soaking for 48 hours
(Salt water energization test)
After soaking for 5 hours 100 100 100 100
90 90 95 95 after soaking for 10 hours
[Fluoro rubber compound, Top coat B
(Initial) 100 100 100 100
(Hot water immersion test)
After soaking for 70 hours 100 100 100 100
After immersion for 140 hours 100 100 100 100
After immersion for 280 hours 100 100 100 100
(Hot water immersion test under pressurized oxygen)
After soaking for 24 hours 100 100 100 100
After soaking for 48 hours 100 90 100 100
(Salt water energization test)
After soaking for 5 hours 100 100 100 100
After 95 hours of hot water immersion 95 95 95 95
[0036]
Comparative Example 1
In Example 1, benzyltriphenylphosphonium chloride was not used.
[0037]
Comparative Example 2
In Example 1, the same amount of titanium tetraacetylacetonate was used instead of benzyltriphenylphosphonium chloride .
[0038]
Comparative Example 3
In Example 1, a commercially available phenolic resin-based undercoat adhesive (Toyo Chemical Laboratory product Metaloc PA-3375) was used as a vulcanization adhesion primer.
[0039]
Comparative Example 4
In Example 1, a commercially available silane-based undercoat adhesive (Lord Far East product Chemlock AP-133) was used as a vulcanization adhesion primer.
[0040]
About the adhesion test pieces obtained in Comparative Examples 1 to 4 above, the rubber residual area ratio after the water resistance test under the initial and various conditions in the same manner as each Example by the method according to the 90 ° peel test of JIS K-6256 (%) Was measured.
[0041]
The results obtained are shown in Table 2 below.
Table 2
Comparative example
Measurement period 1 2 3 4
[NBR compound, topcoat A]
(Initial) 100 100 50 100
(Hot water immersion test)
After immersion for 70 hours 60 100 20 40
After immersion for 140 hours 30 100 0 20
After immersion for 280 hours 0 100 0 0
(Hot water immersion test under pressurized oxygen)
After soaking for 24 hours 0 90 20 30
After soaking for 48 hours 0 60 0 0
(Salt water energization test)
After soaking for 5 hours 0 80 20 40
After soaking for 10 hours 0 40 0 10
[Fluoro rubber compound, Topcoat B]
(Initial) 100 100 70 100
(Hot water immersion test)
After immersion for 70 hours 60 100 50 60
After immersion for 140 hours 30 100 0 40
After immersion for 280 hours 0 100 0 20
(Hot water immersion test under pressurized oxygen)
After soaking for 24 hours 0 80 0 40
After immersion for 48 hours 0 30 0 0
(Salt water energization test)
After soaking for 5 hours 0 80 10 50
After soaking for 10 hours 0 20 0 20

Claims (9)

アミノ基含有アルコキシシランとビニル基含有アルコキシシランとの共重合オリゴマーおよび4 級ホスホニウム塩を含有してなる加硫接着用プライマー。Vulcanization wear primer comprising a copolymerized oligomer and quaternary phosphonium salts of an amino group-containing alkoxysilane and vinyl group-containing alkoxysilane. アミノ基含有アルコキシシラン100重量部に対してビニル基含有アルコキシシラン25〜400重量部を共重合させたオリゴマーが用いられた請求項1記載の加硫接着用プライマー。  The primer for vulcanization adhesion according to claim 1, wherein an oligomer obtained by copolymerizing 25 to 400 parts by weight of a vinyl group-containing alkoxysilane with 100 parts by weight of an amino group-containing alkoxysilane is used. アルコール系有機溶媒可溶性共重合オリゴマーが用いられた請求項1または2記載の加硫接着用プライマー。  The primer for vulcanization adhesion according to claim 1 or 2, wherein an alcohol-based organic solvent-soluble copolymer oligomer is used. 共重合オリゴマー100重量部に対し有機リン化合物が1〜100重量部の割合で用いられた請求項1記載の加硫接着用プライマー。  The primer for vulcanization adhesion according to claim 1, wherein the organophosphorus compound is used in an amount of 1 to 100 parts by weight per 100 parts by weight of the copolymer oligomer. アルコール系有機溶媒、アルコール系有機溶媒−水混合溶媒または非イオン性界面活性剤含有水溶液に溶解または分散させて用いられる請求項1または4記載の加硫接着用プライマー。  The vulcanization adhesion primer according to claim 1 or 4, which is used by dissolving or dispersing in an alcohol-based organic solvent, an alcohol-based organic solvent-water mixed solvent, or a nonionic surfactant-containing aqueous solution. 金属とゴムとの加硫接着に用いられる請求項1または5記載の加硫接着用プライマー。  The primer for vulcanization adhesion according to claim 1 or 5, which is used for vulcanization adhesion between metal and rubber. ゴム用加硫接着剤の下塗り剤として用いられる請求項1または6記載の加硫接着用プライマー。  The primer for vulcanization adhesion according to claim 1 or 6, which is used as a primer for a rubber vulcanization adhesive. 金属がステンレス鋼である請求項1、6または7記載の加硫接着用プライマー。  The primer for vulcanization adhesion according to claim 1, 6 or 7, wherein the metal is stainless steel. 加圧酸素を封入した容器中での耐水性が必要とされる金属−ゴム複合体の形成に用いられる請求項1、5、6、7または8記載の加硫接着用プライマー。  The primer for vulcanization adhesion according to claim 1, 5, 6, 7 or 8, which is used for forming a metal-rubber composite which requires water resistance in a container filled with pressurized oxygen.
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