一种氟硅橡胶-金属胶粘剂及其制备方法
- 专 利 号:201410521538.7
- 申请日期:2014-9-30
- 授权日期:2016-6-1
技术领域 |
[0001] |
本发明属于胶粘剂技术领域,具体涉及一种氟硅橡胶 -金属胶粘剂及其制备方 |
法。 |
背景技术 |
[0002] |
氟硅橡胶是一种以硅氧烷 (Si-O-Si)为主链,侧链中引入氟代烷基或氟代芳基的 |
一类弹性体,由于后者的引入,这种橡胶不仅具有硅橡胶所特有的许多优异性能,如:优越 的耐高、低温性能、良好的柔韧性,而且它还兼有氟橡胶那样的接触的耐油性和耐各种化学 药品性能。特别值得一提的是,这种橡胶材料对于石油基的各种燃料、润滑油、液压油以及 某些合成油,不论在常温,还是在高温下都具有极佳的稳定性。因此,它在现代航天、航空、 汽车、运输、机电等领域,应用范围日趋扩大,特别是作为皮碗、油封之类密封制品,有着其 它材料不可替代的重要价值。 |
[0003] |
众所周知,用作机械配件的橡胶制品需要用金属骨架材料加以增强。这时,橡胶与 |
金属必需实现牢固的粘合。但是以聚硅氧烷作为主链的氟硅橡胶从本质上讲是一类不容易 粘合的表面自由能很低的表面惰性弹性体,加上其侧链上有含氟基团(主要是三氟丙基 ) 引入,会对甲基、硅氧键产生屏蔽作用,更进一步增加了氟硅橡胶粘合的难度。 |
[0004] |
在现有技术中,对于氟硅橡胶与金属材料的粘结,一般是选用适当的硅烷偶联剂 |
作为表面处理剂,来增进粘结效果,如CN201210352761.4《一种氟橡胶与金属胶粘用的环 氧树脂胶粘剂》和CN201410059710.1《一种半钢子午线轮胎用橡胶 -金属胶粘剂的制备 方法》。但是,以硅烷偶联剂作为表面处理剂的方法存在一个致命的缺点,那就是硅烷偶联 剂的不稳定性,它极易水解,故便面处理的环境对粘结效果有着极大的影响,必须在低湿度 的环境中进行处理,而且处理后必须马上进行粘结作业,不然就会导致粘结质量的波动,此 外,配制好的处理剂必需严格密封保存,一不小心,就会失效,故难以在工厂批量生产的环 境中采用此方法。 |
发明内容 |
[0005] |
本发明的目的是克服现有技术的不足而提供一种氟硅橡胶 -金属胶粘剂及其制 |
备方法,该胶粘剂性能稳定可靠,能用于氟硅橡胶与铜、钢、铝等多种常用金属的粘结。 |
[0006] |
一种氟硅橡胶-金属胶粘剂,以重量份计包括:环氧树脂5~12份,液体聚硫橡胶 |
3~9份,二氧化硅2~7份,γ-氨丙基三乙氧基硅烷1~6份,氯磺化聚乙烯2~8份, 丁腈橡胶1~7份,云母粉3~10份,乙烯基三乙基氧基硅烷2~8份,二甲基甲酰胺3~ 9份,二氨基二苯砜1~5份,苯二甲酸酐1~5份,2-乙基-4-甲基咪唑3~7份,乙二醇 双甲基丙烯酸酯1~4份,固化剂2~8份,有机溶剂10~20份。 |
[0007] |
作为上述发明的进一步改进,所述环氧树脂是E-40环氧树脂、E-42环氧树脂或 E-44环氧树脂中的一种。 作为上述发明的进一步改进,所述液体聚硫橡胶的平均分子量为1000~3000。
0009]
[0010]
作为上述发明的进一步改进,所述云母粉的粒径为50~150μm。
作为上述发明的进一步改进,所述固化剂为乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺或四
乙烯五胺中的一种。
[0011]
作为上述发明的进一步改进,所述有机溶剂为三氯甲烷、二氯甲烷、酸酸乙酯或丙
酮中的一种。
[0012]
[0013]
上述氟硅橡胶-金属胶粘剂的制备方法,包括以下步骤:
步骤1,将环氧树脂、液体聚硫橡胶、二氧化硅、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、氯磺化
聚乙烯、丁腈橡胶、乙烯基三乙基氧基硅烷、二氨基二苯砜、苯二甲酸酐加到有机溶剂中,搅
拌均匀,得到混合物Ⅰ;
[0014]
步骤2,将二甲基甲酰胺、乙二醇双甲基丙烯酸酯、固化剂混合,搅拌均匀,得到混
合物Ⅱ;
[0015]
步骤3,将步骤1所得混合物Ⅰ和步骤2所得混合物Ⅱ混合,再加入云母粉和2-乙
基-4-甲基咪唑,搅拌均匀,加热至40~60℃,保温2~4h,冷却至室温,得胶粘剂。
[0016]
作为上述发明的进一步改进,步骤1中搅拌过程的温度为20~30℃。
作为上述发明的进一步改进,步骤2中搅拌过程的转速为300~400rpm。
作为上述发明的进一步改进,步骤3中保温过程在真空度为 0.08~0.1MPa条件
[0017]
[0018]
下进行。
[0019]
本发明的胶粘剂通过固化剂使环氧树脂实现交联反应,由于固化过程中不放出
H2O或其他低分子化合物,环氧树脂固化物的形成避免了某些缩聚型高分子在热固化过程
中所产生的气泡和界面上的多孔性缺陷。二氧化硅和氯磺化聚乙烯不仅可以降低环氧树脂
配方体系的粘度,改善工艺性能,还可以明显改善环氧树脂固化物的HDT、机械性能等。环氧
树脂未经改性的固化物延伸率低、韧性差、脆性大,当承受到内应力或外应力时,迅速形成
缺陷区并扩展成裂缝,导致固化物开裂,丁腈橡胶和云母粉不含有活性基团,仅与环氧树脂
混溶而不发生化学反应,具有稀释作用,有利于胶液对胶接表面的扩散、吸附和浸润,并能
增加流动性,使固化物柔性好。液体聚硫橡胶能很好地粘接多种不同的被粘物,抗剥离性和
低温性均较好,能参加环氧树脂的固化反应也能与环氧树脂混溶,起到增韧作用。二甲基甲
酰胺可以降低胶层的收缩率,提高胶接的抗剪强度,使胶液增稠、粘度增大,影响胶层的物
化性能。γ-氨丙基三乙氧基硅烷和乙烯基三乙基氧基硅烷含有一部份基团x与无机物表
面较好地亲和,另一部份基团(R)能与有机树脂结合,可作涂层或被粘物表面处理剂,有效
地提高胶接强度,并使粘接件具有优异的柔韧性和耐化学性。环氧-聚硫胶粘剂能很好地
粘接多种不同的被粘物,但剪切强度低,高温性能差,不过抗剥离性和低温性均较好。
[0020]
本发明的胶粘剂不仅性能稳定可靠,能用于氟硅橡胶与铜、钢、铝等多种常用金属
的粘结。将氟硅橡胶与金属粘结后,粘合强度稳定,粘结部分具有与氟硅橡胶材料本身相当
的耐热、耐油、耐介质等优良性能。
具体实施方式
[0021]
[0022]
实施例1
一种氟硅橡胶-金属胶粘剂及其制备方法,以重量份计包括:E-40环氧树脂5份,
液体聚硫橡胶3份,二氧化硅2份,γ-氨丙基三乙氧基硅烷1份,氯磺化聚乙烯2份,丁腈
橡胶1份,云母粉3份,乙烯基三乙基氧基硅烷2份,二甲基甲酰胺3份,二氨基二苯砜1份,
苯二甲酸酐1份,2-乙基-4-甲基咪唑3份,乙二醇双甲基丙烯酸酯1份,乙二胺2份,二氯
甲烷10份。
[0023]
[0024]
[0025]
上述液体聚硫橡胶的平均分子量为1000;云母粉的粒径为50μm。
上述氟硅橡胶-金属胶粘剂的制备方法,包括以下步骤:
步骤1,将环氧树脂、液体聚硫橡胶、二氧化硅、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、氯磺化
聚乙烯、丁腈橡胶、乙烯基三乙基氧基硅烷、二氨基二苯砜、苯二甲酸酐加到有机溶剂中,在
20℃条件下搅拌均匀,得到混合物Ⅰ;
[0026]
步骤2,将二甲基甲酰胺、乙二醇双甲基丙烯酸酯、固化剂混合,以300rpm搅拌均
匀,得到混合物Ⅱ;
[0027]
步骤3,将步骤1所得混合物Ⅰ和步骤2所得混合物Ⅱ混合,再加入云母粉和2-乙
基-4-甲基咪唑,搅拌均匀,加热至40℃,在真空度为0.1MPa条件下保温4h,冷却至室温,
得胶粘剂。
[0028]
[0029]
实施例2
一种氟硅橡胶-金属胶粘剂及其制备方法,以重量份计包括:E-42环氧树脂7份,
液体聚硫橡胶4份,二氧化硅3份,γ-氨丙基三乙氧基硅烷2份,氯磺化聚乙烯5份,丁腈
橡胶4份,云母粉5份,乙烯基三乙基氧基硅烷6份,二甲基甲酰胺5份,二氨基二苯砜2份,
苯二甲酸酐3份,2-乙基-4-甲基咪唑4份,乙二醇双甲基丙烯酸酯2份,二乙烯三胺3份,
三氯甲烷13份。
[0030]
[0031]
[0032]
上述液体聚硫橡胶的平均分子量为1400;云母粉的粒径为70μm。
上述氟硅橡胶-金属胶粘剂的制备方法,包括以下步骤:
步骤1,将环氧树脂、液体聚硫橡胶、二氧化硅、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、氯磺化
聚乙烯、丁腈橡胶、乙烯基三乙基氧基硅烷、二氨基二苯砜、苯二甲酸酐加到有机溶剂中,在
23℃条件下搅拌均匀,得到混合物Ⅰ;
[0033]
步骤2,将二甲基甲酰胺、乙二醇双甲基丙烯酸酯、固化剂混合,以350rpm搅拌均
匀,得到混合物Ⅱ;
[0034]
步骤3,将步骤1所得混合物Ⅰ和步骤2所得混合物Ⅱ混合,再加入云母粉和2-乙
基-4-甲基咪唑,搅拌均匀,加热至50℃,在真空度为0.09MPa条件下保温3h,冷却至室温,
得胶粘剂。
[0035]
[0036]
实施例3
一种氟硅橡胶-金属胶粘剂及其制备方法,以重量份计包括:E-42环氧树脂8份,
液体聚硫橡胶6份,二氧化硅5份,γ-氨丙基三乙氧基硅烷5份,氯磺化聚乙烯4份,丁腈
橡胶5份,云母粉4份,乙烯基三乙基氧基硅烷5份,二甲基甲酰胺6份,二氨基二苯砜3份,
苯二甲酸酐2份,2-乙基-4-甲基咪唑4份,乙二醇双甲基丙烯酸酯3份,三乙烯四胺5份,
酸酸乙酯15份。
[0037]
[0038]
[0039]
上述液体聚硫橡胶的平均分子量为1800;云母粉的粒径为90μm。
上述氟硅橡胶-金属胶粘剂的制备方法,包括以下步骤:
步骤1,将环氧树脂、液体聚硫橡胶、二氧化硅、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、氯磺化
聚乙烯、丁腈橡胶、乙烯基三乙基氧基硅烷、二氨基二苯砜、苯二甲酸酐加到有机溶剂中,在
25℃条件下搅拌均匀,得到混合物Ⅰ;
步骤2,将二甲基甲酰胺、乙二醇双甲基丙烯酸酯、固化剂混合,以400rpm搅拌均
匀,得到混合物Ⅱ;
[0040]
[0041]
步骤3,将步骤1所得混合物Ⅰ和步骤2所得混合物Ⅱ混合,再加入云母粉和2-乙
基-4-甲基咪唑,搅拌均匀,加热至60℃,在真空度为0.08MPa条件下保温3h,冷却至室温,
得胶粘剂。
[0042]
[0043]
实施例4
一种氟硅橡胶 -金属胶粘剂及其制备方法,以重量份计包括:E-40环氧树脂 10
份,液体聚硫橡胶3~79份,二氧化硅6份,γ-氨丙基三乙氧基硅烷5份,氯磺化聚乙烯7
份,丁腈橡胶4份,云母粉8份,乙烯基三乙基氧基硅烷6份,二甲基甲酰胺7份,二氨基二
苯砜4份,苯二甲酸酐3份,2-乙基-4-甲基咪唑5份,乙二醇双甲基丙烯酸酯2份,四乙烯
五胺7份,酸酸乙酯18份。
[0044]
[0045]
[0046]
上述液体聚硫橡胶的平均分子量为2400;云母粉的粒径为130μm。
上述氟硅橡胶-金属胶粘剂的制备方法,包括以下步骤:
步骤1,将环氧树脂、液体聚硫橡胶、二氧化硅、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、氯磺化
聚乙烯、丁腈橡胶、乙烯基三乙基氧基硅烷、二氨基二苯砜、苯二甲酸酐加到有机溶剂中,在
28℃条件下搅拌均匀,得到混合物Ⅰ;
[0047]
步骤2,将二甲基甲酰胺、乙二醇双甲基丙烯酸酯、固化剂混合,以350rpm搅拌均
匀,得到混合物Ⅱ;
[0048]
步骤3,将步骤1所得混合物Ⅰ和步骤2所得混合物Ⅱ混合,再加入云母粉和2-乙
基-4-甲基咪唑,搅拌均匀,加热至50℃,在真空度为0.1MPa条件下保温3h,冷却至室温,
得胶粘剂。
[0049]
[0050]
实施例5
一种氟硅橡胶 -金属胶粘剂及其制备方法,以重量份计包括:E-42环氧树脂 12
份,液体聚硫橡胶9份,二氧化硅7份,γ-氨丙基三乙氧基硅烷 6份,氯磺化聚乙烯8份,
丁腈橡胶7份,云母粉10份,乙烯基三乙基氧基硅烷8份,二甲基甲酰胺9份,二氨基二苯
砜5份,苯二甲酸酐5份,2-乙基-4-甲基咪唑7份,乙二醇双甲基丙烯酸酯4份,二乙烯三
胺8份,丙酮20份。
[0051]
[0052]
[0053]
上述液体聚硫橡胶的平均分子量为3000;云母粉的粒径为150μm。
上述氟硅橡胶-金属胶粘剂的制备方法,包括以下步骤:
步骤1,将环氧树脂、液体聚硫橡胶、二氧化硅、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、氯磺化
聚乙烯、丁腈橡胶、乙烯基三乙基氧基硅烷、二氨基二苯砜、苯二甲酸酐加到有机溶剂中,在
30℃条件下搅拌均匀,得到混合物Ⅰ;
[0054]
步骤2,将二甲基甲酰胺、乙二醇双甲基丙烯酸酯、固化剂混合,以400rpm搅拌均
匀,得到混合物Ⅱ;
[0055]
步骤3,将步骤1所得混合物Ⅰ和步骤2所得混合物Ⅱ混合,再加入云母粉和2-乙
基-4-甲基咪唑,搅拌均匀,加热至40℃,在真空度为0.1MPa条件下保温4h,冷却至室温,
得胶粘剂。
[0056]
将实施例1至5所得胶粘剂与市售产品进行性能测试,结果如下:
[0058]
由上述结果可知,本发明提供的胶粘剂在对氟硅橡胶和金属进行粘接时,其粘接
强度好,性能优异。
权利要求书
1.一种氟硅橡胶-金属胶粘剂,其特征在于:以重量份计包括:环氧树脂5~12份,液
体聚硫橡胶3~9份,二氧化硅2~7份,γ-氨丙基三乙氧基硅烷1~6份,氯磺化聚乙烯
2~8份,丁腈橡胶1~7份,云母粉3~10份,乙烯基三乙基氧基硅烷2~8份,二甲基甲
酰胺3~9份,二氨基二苯砜1~5份,苯二甲酸酐1~5份,2-乙基-4-甲基咪唑3~7
份,乙二醇双甲基丙烯酸酯1~4份,固化剂2~8份,有机溶剂10~20份。
2.根据权利要求1所述的氟硅橡胶-金属胶粘剂,其特征在于:所述环氧树脂是E-40
环氧树脂、E-42环氧树脂或E-44环氧树脂中的一种。
3.根据权利要求 1所述的氟硅橡胶 -金属胶粘剂,其特征在于:所述液体聚硫橡胶的
平均分子量为1000~3000。
4.根据权利要求 1所述的氟硅橡胶 -金属胶粘剂,其特征在于:所述云母粉的粒径为
50~150μm。
5.根据权利要求1所述的氟硅橡胶-金属胶粘剂,其特征在于:所述固化剂为乙二胺、
二乙烯三胺、三乙烯四胺或四乙烯五胺中的一种。
6.根据权利要求 1所述的氟硅橡胶 -金属胶粘剂,其特征在于:所述有机溶剂为三氯
甲烷、二氯甲烷、酸酸乙酯或丙酮中的一种。
7.权利要求1至6任一项所述的氟硅橡胶 -金属胶粘剂的制备方法,其特征在于:包
括以下步骤:
步骤1,将环氧树脂、液体聚硫橡胶、二氧化硅、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、氯磺化聚乙
烯、丁腈橡胶、乙烯基三乙基氧基硅烷、二氨基二苯砜、苯二甲酸酐加到有机溶剂中,搅拌均
匀,得到混合物Ⅰ;
步骤2,将二甲基甲酰胺、乙二醇双甲基丙烯酸酯、固化剂混合,搅拌均匀,得到混合物
Ⅱ;
步骤 3,将步骤1所得混合物Ⅰ和步骤 2所得混合物Ⅱ混合,再加入云母粉和 2-乙
基-4-甲基咪唑,搅拌均匀,加热至40~60℃,保温2~4h,冷却至室温,得胶粘剂。
8.根据权利要求 7所述的氟硅橡胶 -金属胶粘剂的制备方法,其特征在于:步骤1中
搅拌过程的温度为20~30℃。
9.根据权利要求 7所述的氟硅橡胶 -金属胶粘剂的制备方法,其特征在于:步骤2中
搅拌过程的转速为300~400rpm。
10.根据权利要求7所述的氟硅橡胶-金属胶粘剂的制备方法,其特征在于:步骤3中
保温过程在真空度为0.08~0.1MPa条件下进行。
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