[发明专利]三元乙丙橡胶与金属热硫化粘合用胶粘剂

说明书

技术领域:

本发明涉及一种三元乙丙橡胶与金属热硫化粘合用胶粘剂，该胶粘剂为单涂层体系，无需在金属表面涂底胶即可在高温硫化条件下实现三元乙丙橡胶与金属粘合。

背景技术：

三元乙丙橡胶(EPDM)具有突出的耐臭氧、耐候、耐水、耐蒸气、耐化学品性能和优良的电绝缘性能，加之其密度低以及使用温度范围宽，因此在橡胶制品工业中占有重要的地位。常用的三元乙丙橡胶(EPDM)分为过氧化物硫化体系及硫磺硫化体系，过氧化物硫化体系的EPDM相较于硫磺硫化体系的EPDM，其耐温性较好，压缩变形小，但撕裂强度较低。由于模量的关系，在许多场合，其必须与金属骨架材料牢固粘合，才能发挥更大的作用，但是EPDM主链是不含双键的饱和结构，只是在侧链上含有少量的双键，为弱极性的惰性材料，自粘性能和互粘性能差，这一特性制约了其推广应用。

目前，在一些对于粘结强度要求不高的使用场合，采用列克纳胶进行粘结，列克纳胶中的主要粘合成分三苯基甲烷三异氰酸酯，遇到空气中的潮气容易分解变质，导致粘结效果的不稳定，而且列克纳胶的溶剂氯苯溶液有一定的毒性。在一些粘结要求较高的使用场合，采用双涂层胶粘剂体系，即在使用时需先在金属表面涂覆一层底胶再干燥后再涂覆胶粘剂，使用工艺相对复杂。本发明即是为了克服现有技术中的缺陷而产生的，本发明胶粘剂对过氧化物硫化体系和硫磺硫化体系的三元乙丙橡胶与金属的粘结均有较高的粘结强度。

发明内容

本发明旨在提供一种贮存性能稳定，能保证一定粘合强度，单涂层体系，使用工艺简单的三元乙丙橡胶(EPDM)与金属热硫化粘合用的胶粘剂。用该胶粘剂粘结三元乙丙橡胶与不锈钢，硫化后粘结强度≥3MPa；180°剥离强度≥10KN/m；贮存期大于4个月。

本发明是这样实现的，

一种三元乙丙橡胶与金属热硫化粘合用胶粘剂，它的组成包括：氯磺化聚乙烯橡胶CSM100重量份，对二亚硝基苯50-70重量份，以硅烷偶联剂KH550(3-氨丙基三乙氧基硅烷)封端的多异氰酸酯PK制剂50-70重量份，填料30-40重量份，混合溶剂960～1080重量份；混合溶剂为四氯乙烯与二甲苯共混溶剂，四氯乙烯与二甲苯的质量比为1:1。

本发明中所述的以硅烷偶联剂KH550封端的多异氰酸酯PK制剂由多异氰酸酯PAPI100重量份和硅烷偶联剂KH55050-80重量份反应制得。

本发明中所述的PK制剂的制备方法是：将100重量份多异氰酸酯PAPI溶解于30重量份混合溶剂中配制成A溶液，将50～80重量份的硅烷偶联剂KH550溶解于30重量份混合溶剂中配制成B溶液。将B溶液在通氮气的保护下缓慢滴入A溶液中，控制温度低于40℃，滴加完毕后，氮气保护反应2小时。

本发明中所述的填料选自二氧化硅、半补强炭黑、二氧化钛中的一种或几种。

本发明中所述的胶粘剂的制备方法是：按配比将PK制剂、氯磺化聚乙烯橡胶CSM、对二亚硝基苯、填料，混合溶剂置于砂磨机内砂磨1.8～2.5h，为保证胶粘剂的涂敷性，研磨至胶粘剂颗粒小于10um，得到胶粘剂产品，控制胶粘剂的固含量为20重量％。

本发明所述的PK制剂为硅烷偶联剂封端的异氰酸酯，其特点是，其中硅烷偶联剂为氨基官能团的KH550(3-氨丙基三乙氧基硅烷)，异氰酸酯为异氰酸酯基含量高,毒性低的多异氰酸酯(多苯基多亚甲基多异氰酸酯)PAPI，以多异氰酸酯PAPI100份重量份，硅烷偶联剂KH550的添加量为50-80重量份。异氰酸酯作为胶粘剂的固化剂组成，其作用于金属时，与金属表面吸附的水分反应生成脲，而脲类化合物与金属氢化物鳌合形成酰脲，脲类化合物极性很大且生成牢固的氢键。异氰酸酯作用于橡胶时，异氰酸酯会渗入橡胶的组织内部然后发生自聚反应形成交联结构，其交联结构与在高温下硫化的橡胶的交联结构的分子链之间会相互贯穿，从而形成互穿聚合物网状结构，在粘结橡胶同时胶粘剂层也有一定的强度。由于异氰酸酯极为活泼，容易与空气中的潮气发生反应，本发明使用硅烷偶联剂将其活性基团-NCO封闭，在高温状态下解离，达到粘结的效果，而在常温状态下固化剂混合在胶粘剂中，胶粘剂性状稳定。异氰酸酯与金属，橡胶均能反应生成较大的粘结强度，使该胶粘剂为单组份体系，在施工时无需底涂，操作更为便捷。

本发明所述的混合溶剂为四氯乙烯与二甲苯共混溶剂，质量比为1:1，四氯乙烯可以溶解氯磺化聚乙烯橡胶CSM，而二甲苯溶剂可以溶解极性较高的PK试剂。而且该两种溶剂易于取得，且相较于列克纳胶的溶剂氯苯溶液生物毒性低。