[发明专利]烷氧基硅烷粘结剂组合物

说明书

本发明涉及到可用于粘结多种基体的粘结剂组合物。更具体地说，本发明涉及到利用某些烷氧基硅烷化合物和某些不饱和酸化合物来制备尤其可用于粘结不用硫硫化的弹性材料的粘结剂组合物。

为适应不断变化的基体、粘结条件和工作环境，粘结剂组合物的演变和技术发展，对粘结剂领域的研究者来说是一个正在进行的大有希望的进程。由于近来增强了对环境的了解和关注，在涉及粘结剂配方的所有研究项目中，一个共同的目标是开发一种水基系统，以避免使用挥发性溶剂危害环境。这类研究项目中有许多是对准了开发可用于粘合弹性材料的粘结剂组合物。

有许多种弹性材料，每种弹性材料各有其独特的性能，必须根据它们各自的特性开发能有效粘结它们的粘结剂。例如，许多天然橡胶组合物利用各种硫化合物硫化。由于用硫硫化方法的性质，这些被硫硫化的橡胶材料有其共同特征。许多种弹性材料，例如硅氧烷橡胶、丁腈橡胶和含氟弹性体，也可利用多元醇或过氧化物化合物来硫化。用多元醇和过氧化物硫化的橡胶通常用来生产各种密封垫和垫圈，作高性能特性弹性体，它们可以承受苛刻条件，如高温和/或有机流体环境。能有效地粘结用硫硫化的弹性材料的粘结剂组合物，当被用于粘结不用硫硫化的弹性材料（如上述高性能特性弹性体）时，并不定有同样的性能。通常，不用硫硫化的弹性材料较难粘结，这给粘结剂工业的研究者提出了一个复杂的课题。

已开发用来粘结用过氧化物硫化的聚硅氧烷橡胶的一个粘结剂实例在美国专利3，022，196号中作了描述。该粘结剂组合物采用的是由乙烯基三乙氧基甲硅烷和γ-氨丙基三乙氧基甲硅烷组成的混合物。混合物中乙烯基硅烷与氨丙基硅烷的重量比约为5∶1。乙烯基硅烷是非水溶性物质，因此必须用乙醇或其它有机溶剂来制备粘结剂配方混合物。推荐用各种酸性化合物来调节配方混合物的PH值（显然这将促使硅烷的烷氧基与可能存在的少量的水进行水解反应）。

因此从保护环境角度，需要开发含水的粘结剂组合物，该粘结剂组合物可有效地粘结各种材料，包括不用硫硫化的弹性材料，特别是高性能特性的弹性材料，例如用多元醇或过氧化物硫化的弹性体。

概括地说，本发明涉及到一种粘结剂组合物，它可以任何方式用于多种基体并含有某些烷氧基硅烷化合物和下面所述的某些不饱和酸化合物。更具体地说，本发明涉及到一种有利于环境保护的水基粘结剂组合物，该粘结剂组合物用在不用硫硫化的弹性材料和其它表面（如金属表面）之间可产生优异的粘结作用。本发明含水的优选实施方案包含低分子量的烷氧基硅烷化合物和与水相结合的低分子量不饱和酸化合物。

本发明的烷氧基硅烷通式如下：

式中，R₁是含约1～10个碳原子的二价脂肪烃基：R₂、R₃和R₄是有足够分子量（例如含约1～10个碳原子）的相同或不同的一价脂肪烃基，足够的分子量是保证在制备粘结剂组合物过程中硅烷的稳定而在使用该粘结剂组合物条件下又并不有损于硅烷的水解;X是能够由缩合发生化学反应的基团（例如与异氰酸酯基）。R₁，R₂，R₃和R₄一般各含约1～5个碳原子，x是氨基、烷氨基、羟基、环氧基或巯基。此外，脂肪烃基是指有适当数目碳原子，可被各种基团（如羟基或烷氧基）取代的直链、支链和环状碳链。

对本发明含水的优选实施方案来说，关键在于烷氧基硅烷化合物有足够低的分子量，以便能溶于水中。因此为实现含水的实施方案，要求R₁是亚甲基、亚乙基、亚丙基、亚丁基或亚戊基，R₂R₃和R₄分别为甲基、乙基、羟甲基（-CH₂OH）或甲氧基乙基（-CH₂CH₂OCH₃），x宜是氨基或烷氨基。

本发明烷氧基硅烷化合物的实例包括氨丙基三乙氧基甲硅烷，氨丙基三甲氧基甲硅烷，氨乙基氨丙基三乙氧基甲硅烷，缩小甘油基丙氧基，三甲氧基甲硅烷和巯基丙基三甲氧基甲硅烷。适用于本 发明含水的实施方案的低分子量硅烷化合物实例包括氨丙基三乙氧基甲硅烷，氨丙基三甲氧基甲硅烷和氨乙基氨丙基三乙氧基甲硅烷，优选的是氨丙基三乙氧基甲硅烷。烷氧基硅烷化合物用量占粘结剂组合物非溶剂（或溶质）部分重量的10～90%，最好是约25～75%。