[发明专利]聚合物对金属的粘结和可用于该粘结的化合物与组合物

说明书

技术领域

本发明提供了适合于在聚合物对金属，例如弹性体对金属，例如橡胶对金属的粘结应用中使用的粘合剂组合物。一个方面提供适合于在这种粘合剂组合物橡胶对金属粘结应用中使用的化合物。

背景技术

聚合物对金属，和尤其是橡胶对金属的粘结已经实践很多年。对于实现聚合物或橡胶对金属粘结的配方而言存在许多应用领域。橡胶对金属粘结广泛用于将不同金属粘结到天然或合成橡胶上。由于许多原因，进行聚合物对金属的粘结。

橡胶对金属的粘结的一个方面是结合了金属的结构强度与橡胶的弹性体性能。

因此，金属和聚合物，例如橡胶，常常彼此粘结用于冲击吸收应用，例如用于轴承、轮子、减震器、活动臂等。可在非常小的规模上，例如在PC组件中，或者在非常大的规模上，例如在建筑，如桥梁和建筑物中，利用这样的组分。也可通过利用金属对橡胶的粘结，实现减噪。被大家接受的是，包含粘结在一起的金属和橡胶的任何组件都可能经历巨大的力。因此，希望提供金属对橡胶的粘结，它可耐受显著大的力，例如压缩或拉伸(extensive)压力，包括震动，而没有出现金属或橡胶彼此分离。存在许多其他橡胶与金属粘结的应用，包括其中将轮胎用内部金属丝增强层粘结到轮胎的橡胶上的轮胎生产。

一般地，提供粘合剂配方，以将所选择的橡胶粘结到所选择的金属基底上。

传统的橡胶对金属的粘结技术结合两步体系，其中在第一步中，施加底漆，之后在第二步中，施加粘合剂。底漆通常由氯化橡胶和含有反应性基团的酚醛树脂，以及颜料，例如二氧化钛、氧化锌、炭黑等的溶液或悬浮液组成。通常以薄层形式将底漆施加到金属组件，例如处理过的钢组件，例如喷砂处理或化学处理过的组件的处理过(清洁过)的表面上。

粘合剂通常由大范围的橡胶材料和交联剂组成。这些包括，但不限于，氯化和溴氯化的橡胶，芳族亚硝基苯化合物和双马来酰亚胺作为交联剂，二甲苯、全氯乙烯和乙苯作为溶剂，以及一些铅或锌盐。粘合剂层通常是在经打底漆的金属和橡胶之间的连接。

在橡胶对金属的粘结技术中使用的常见的交联剂是芳族亚硝基化合物，例如对二亚硝基苯。

在其中应用橡胶对金属的粘结的许多领域中，存在许多机会来解决多种类型的问题，尤其包括粘结强度和耐久性，样品制备和粘合剂的施加容易性，单道涂层对两道涂层体系，降低的毒性和改进的环境性能。

存在有用于橡胶对金属粘结的许多配方。例如，硅烷已经用作腐蚀抑制剂和作为橡胶对金属的粘结中的粘合促进剂。降低VOC(挥发性有机化合物)和降低成本，例如与在某些体系中用作粘合促进剂的钴盐有关的那些，是理想的，例如在下述美国专利申请公布号U.S.2007/0056469A1和U.S.2005/0079364A1和美国专利号6756079B2和U.S.6409874中所述的。所述的具体的硅烷是在乙醇/水溶液中通常分别以1∶3的比例一起使用的双(三甲氧基丙基)胺和双(三乙氧基丙基)四硫化物。值得注意的是，这样在施加到金属上之前，硅烷或者单独地或者一起被水解。

Qinetiq Ltd.的国际专利公布号WO2004/000851公开了在良好控制程度下，硅烷水解的方法。在水和催化剂存在下，在溶液中进行该方法。Lord Corporation的国际(PCT)专利公布号WO2004/078867公开了单道涂层的溶剂基粘合剂，它被设计用于粘结含烷氧基硅烷/氨基甲酸酯加合物和氯化聚合物的热塑性弹性体。在这一专利文献内公开了合成方法和配方。Lord Corporation的美国专利号4031120公开了含异氰酸酯官能的有机基硅烷，结合有多异氰酸酯和芳族亚硝基化合物的组合物。所得体系被描述为一道涂层粘合剂，用于将多种弹性体材料粘结到金属和其他基底上。

一般地，希望在硫化步骤，如压塑、传递模塑、注塑和例如采用蒸汽或热空气的高压釜加热的过程中，实现粘结。例如，可将半固体橡胶注射入模具内。半固体橡胶然后交联成完全固化的橡胶，并同时形成与基底的粘结头。

对固化体系的某些要求是所需的。这包括，加工的容易性，稳定性(例如避免沉降)，施加的容易性，快速干燥(以便允许在没有结垢的情况下处理)，良好的润湿性能和良好的固化强度。应当独立于所应用的弹性体(橡胶)的类型以及也独立于基底的类型，而实现固化。将意识到的是，一些橡胶是经共混的材料，因此希望采用这种经共混的材料实现良好的固化。在各种工艺参数下实现合适地一致的固化。耐久性也是所需的。例如，橡胶/金属接合点在相对高的机械应力下，例如在高压下，和即使暴露于侵蚀性气氛，例如热的液体，例如油下，也应当耐久。