[发明专利]含具有交替氮单体的乙烯基吡啶胶乳聚合物的橡胶粘合剂组合物

说明书

优先权声明

本申请要求于2009年11月24日提交的美国临时专利申请序列号第61/264,093号的权益，发明名称为“含具有交替氮单体的乙烯基吡啶胶乳聚合物的橡胶粘合剂组合物”，其公开内容通过引用方式并入本文。

背景技术

许多橡胶制品用由丝状材料制备的织物增强。与没有任何增强的橡胶制品相比，织物增强的橡胶制品具有提高的强度和耐用性。这种增强使得橡胶能够被用于更高要求的应用中，例如其中经受相当大的动作、高摩擦力、和温度极限的橡胶制品。增强的橡胶普遍用在车辆和飞机轮胎、传送机和引擎皮带（engine belt）、以及软管中。

甲醛树脂/胶乳系粘合剂常常用于将增强织物粘合至橡胶。粘合材料能够在织物和橡胶材料之间通过物理和化学相互作用的结合建立起牢固的粘合。例如，胶乳粘合剂层形成包封结构并使增强材料的纤维和橡胶颗粒保持在一起。通过粘合剂促进的材料之间的牢固粘合提供坚韧和耐用的层状复合物，并防止所述橡胶制品的机械失效（mechanical failure）。

由乙烯基吡啶橡胶胶乳与间苯二酚甲醛反应形成缩合物来制备提供良好结合特性的粘合剂。在胶乳聚合物中的乙烯基吡啶成分在橡胶增强应用中能够提供促进优异粘附特性的化学特性。

然而，一个缺点是，乙烯基吡啶（VP）是一种昂贵的起始材料。与不使用VP-系粘合剂相比，VP-系粘合剂的使用显著增加了增强橡胶制品的价格。另一方面，减少胶乳中VP量会降低胶乳的粘合特性，并导致增强制品的机械失效。

改善织物增强部分与橡胶部分之间的粘合的一个可替代的方法是使用预涂覆的纤维材料，例如涂有环氧化合物的聚酯纤维。然而，另外的材料和涉及的工艺步骤也会增加产品成本。

织物增强的橡胶制品的生产中的另一个问题是，胶乳粘合剂的包封特性会限制所使用的织物类型以生产良好增强的橡胶制品。例如，将聚酯粘合至具有间苯二酚-甲醛树脂胶乳粘合剂的橡胶是困难的。另一方面，尼龙通常被用作增强纤维，因为其通过包封而使得能够在胶乳粘合剂组合物的树脂之间形成牢固粘合。然而，对于某些应用而言，尼龙可能不是所需要的增强材料。例如，与聚酯相比，尼龙作为增强材料要贵得多。此外，一些聚芳酰胺织物，例如Kevlar^TM（类似于聚酯）难以被粘合至具有间苯二酚-甲醛树脂胶乳粘合剂的橡胶。虽然很多这些聚芳酰胺织物可以潜在地提供非常牢固的增强作用，并且期望用于形成增强橡胶制品，但是这些用途都受到现有技术中胶乳粘合剂体系的限制。

发明内容

本发明的方面通常涉及聚合胶乳，以及用于生产它们的方法。本发明的方面还涉及包括该聚合胶乳的粘合剂组合物、用于将橡胶制品粘合至橡胶增强制品的方法、以及由这样的组合物和方法形成的粘合产品。所述聚合胶乳改善了粘合的材料之间的粘附性，并且能够使用更大范围的增强材料。

通常，粘合剂组合物包括单一胶乳聚合物或胶乳聚合物的共混物。在粘合剂组合物中，单一胶乳聚合物或胶乳聚合物的共混物包含共轭脂肪族单体、乙烯基芳香族单体、乙烯基吡啶单体、以及包含反应性N-羟甲基-或N-烷氧基-官能度（functionality）的含氮单体。

总的说来，在粘合剂组合物中按重量计，在单一的胶乳聚合物或胶乳聚合物的共混物中，共轭脂肪族单体是主要的单体。在单一的胶乳聚合物或胶乳聚合物的共混物中，乙烯基吡啶单体和包含反应性N-羟甲基-或N-烷氧基-官能度的含氮单体以小于20重量百分比的组合量存在。

如果使用共混物，单体的量以两种胶乳聚合物的共混物存在。第一胶乳聚合物至少由共轭脂肪族单体、乙烯基芳香族单体、和乙烯基吡啶单体形成。第二胶乳聚合物至少由共轭脂肪族单体、乙烯基芳香族单体、和包含反应性N-羟甲基-或N-烷氧基-官能度的含氮单体形成。含有单一或共混的胶乳聚合物的水性胶乳粘合剂组合物还可以包括能够与该胶乳反应以提供缩合物的树脂（例如，间苯二酚-甲醛树脂）。

已发现包括利用含有反应性N-羟甲基-或N-烷氧基-官能度的单体形成的胶乳聚合物的粘合剂组合物的使用对于将橡胶制品粘合至橡胶增强制品是特别有利的。其克服了在橡胶制品和橡胶增强制品之间的与次最优的粘附性相关的技术难题，并且还提供了经济利益。