專利名稱：氟橡膠與金屬粘合用表面處理劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種以硅烷偶聯(lián)劑為基礎(chǔ)的氟橡膠與金屬粘合用表面處理劑。
背景技術(shù)：
眾所周知，氟橡膠是一種主鏈或側(cè)鏈碳原子上含有氟原子的合成高分子彈性體。它具有突出的耐高溫、耐油和耐化學(xué)藥品(特別是強氧化劑)等寶貴性能，是現(xiàn)代航空、火箭、導(dǎo)彈、宇航等尖端科學(xué)技術(shù)部門不可或缺的材料。當(dāng)前，隨著汽車、機械制造、電器等民用工業(yè)部門的發(fā)展，氟橡膠在這些部門中的應(yīng)用也日趨擴大。可是，由于氟原子的屏蔽作用，導(dǎo)致了氟橡膠與其它材料的粘結(jié)困難。這正是以密封作為主要用途的氟橡膠制品生產(chǎn)中迫切需要解決的問題。例如，在制造氟橡膠骨架油封、發(fā)動機噴嘴等產(chǎn)品時，必須保證氟橡膠與金屬材料的牢固結(jié)合。
在已有技術(shù)中，對于氟橡膠與金屬的粘接，早期的做法是，對氟橡膠材料表面用專門的介質(zhì)預(yù)處理或者以輻照改性，但是這類方法大多對環(huán)保危害甚大，目前已很少采用。現(xiàn)在市場上雖也有一些專門用于氟橡膠材料與金屬粘接的膠粘劑出售，如Chemlok 607、AP133、KH5150、PC22等，但是，使用它們得到的粘合層，性能不夠穩(wěn)定，大多只能適應(yīng)采用某特定硫化體系(如胺類或酚類)的氟橡膠膠料，有的在耐熱、耐油或耐介質(zhì)性能方面不能達到與氟橡膠等同的水平，造成制品的適用面受到限制。
前蘇聯(lián)作者發(fā)明證書462854中公布了一種在以氟橡膠和丁腈膠為基礎(chǔ)的膠漿中摻用間苯二酚-糠醛樹脂制成的用于氟橡膠在硫化過程中與金屬粘接的膠粘劑，這顯然是利用間苯二酚-糠醛樹脂的耐高溫性能而制成的膠粘劑。但是，這種間苯二酚-糠醛樹脂的合成工藝很復(fù)雜，其間副生物的毒性大，因而十分稀缺，難以推廣應(yīng)用。此外，用這種膠粘劑得到的粘合強度也在很大程度上受氟橡膠膠料所用交聯(lián)劑系統(tǒng)的影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能用于氟橡膠膠料在硫化過程中實現(xiàn)與不同金屬粘接的表面處理劑，它能用于氟橡膠與鋼、不銹鋼、鋁等多種常用金屬的粘接。而且其粘合強度穩(wěn)定，基本上不受氟橡膠膠料中所用交聯(lián)劑系統(tǒng)的影響，更具有氟橡膠材料本身的耐熱、耐油、耐介質(zhì)等寶貴性能。
本發(fā)明的另一目的是提供一種上述表面處理劑的配制方法，其工藝簡便，無需專門設(shè)備，所用溶劑毒性低，得到的表面處理劑性能穩(wěn)定、質(zhì)量可靠。
本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，其組成包括a.化學(xué)分子通式為R1-Si-R3的含烯烴官能團的硅烷偶聯(lián)劑；b.化學(xué)分子通式為R2-Si-R3的含氰基官能團的硅烷偶聯(lián)劑；c.化學(xué)分子通式為R3-Si-R3的含氨基官能團的硅烷偶聯(lián)劑；d.化學(xué)分子通式為R4-Si-(OO-R5)3的含過氧基團的硅烷偶聯(lián)劑；e.醇性溶劑；上述各式中R為碳原子數(shù)1～5的易水解的烷氧基，如甲氧基、乙氧基、異丙氧基、丁氧基、戊氧基等；R1為碳原子數(shù)2～8的含雙鍵的烯烴基，如乙烯基、烯丙基、烯丁基、烯戊基等，就反應(yīng)活性而論，以烯丙基為最合適；R2為碳原子數(shù)2～8的含氰基的烴基，如氰乙基、氰丙基、氰丁基、氰庚基等；從材料易得，活性較高的角度考慮，最好是γ-氰丙基；R3為碳原子數(shù)2～8的含氨基的烴基，如氨乙基、氨丙基、氨丁基、氨乙基、氨戊基、氨庚基等，從材料易得考慮，宜為γ-氨丙基；R4為甲基或乙烯基；R5為特丁基。
符合本發(fā)明要求的a組份舉例如乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三丙氧基硅烷、乙烯基三丁氧基硅烷、γ-烯丙基三甲氧基硅烷、γ-烯丙基三乙氧基硅烷、γ-烯丙基三丙氧基硅烷、γ-烯丙基三丁氧基硅烷、γ-烯丙基三庚氧基硅烷等，其中從活性考慮，尤以γ-烯丙基三甲氧基硅烷和γ-烯丙基三乙氧基硅烷為宜；符合本發(fā)明要求的b組份舉例如γ-氰丙基三甲氧基硅烷、γ-氰丙基三乙氧基硅烷、γ-氰丙基三丙氧基硅烷、γ-氰丙基三丁氧基硅烷、氰戊基三庚氧基硅烷等，從材料易得角度上講，尤以γ-氰丙基三甲氧基硅烷和γ-氰丙基三乙氧基硅烷為宜；符合本發(fā)明要求的c組份舉例如β-氨乙基三甲氧基硅烷、β-氨乙基三乙氧基硅烷、β-氨乙基三丁氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三丁氧基硅烷等，尤以γ-氨丙基三甲氧基硅烷和γ-氨丙基三乙氧基硅烷為宜；符合本發(fā)明要求的d組份舉例為甲基三特丁基過氧硅烷和乙烯基三特丁基過氧硅烷；符合本發(fā)明要求的e組份舉例如甲醇、乙醇、丁醇、戊醇等，從低毒性考慮，以無水乙醇為最適宜。
上述個組份的配比宜為a組份8～25％(重量)b組份4～10％(重量)c組份7～12％(重量)d組份1～6％(重量)e組份60～75％(重量)在制備本發(fā)明之氟橡膠與金屬粘合用處理劑時，要按照一定的組份混合程序，不然，會由于各組份相互反應(yīng)混亂或反應(yīng)過于劇烈，造成產(chǎn)品性能不穩(wěn)定。也就是說，該制備方法的特征是首先將稱量好的a和b兩組份混合，混入部分(例如1/3量的)組份e，再混入稱量好的組份c，混入部分(例如1/3量的)組份e，再混入稱量好的組份d，混入最后剩余的組份e，密封停放4～10天，解密封，放出反應(yīng)氣體后，再密封，待用。所以要將組份e分幾個部分混入是為了緩沖各組份間的反應(yīng)，防止反應(yīng)過于劇烈。因此，每次加入組份e的多寡應(yīng)視反應(yīng)情況(例如反應(yīng)的放熱程度)靈活掌握。
使用本表面處理劑進行氟橡膠與金屬粘合的工藝是，運用打磨或噴砂的方法除去金屬表面的銹蝕、臟污，以丙酮之類溶劑清洗，充分除去油脂，干燥后，即貼復(fù)氟橡膠膠料，并以該膠料的硫化工藝進行模壓定型硫化和二段硫化。
曾對使用不同硫化體系的氟橡膠膠料與金屬件的粘合，以本發(fā)明之表面處理劑作了試驗，結(jié)果如表1；此外，本發(fā)明對不同金屬的粘合效果見表2；粘合的耐高溫、耐油性能見表3。
表1 采用不同硫化體系的氟橡膠膠料與金屬(45#鋼)的粘合強度(拉伸法，MPa)

表2 不同氟橡膠與不同金屬之間的粘合效果(拉伸法，MPa)

表3 氟橡膠與金屬(45#鋼)粘合的耐高溫耐油性能(拉伸法，MPa)

如表1～3所示，本發(fā)明之表面處理劑的效果是顯而易見的。首先，它對于采用不同硫化體系的氟橡膠膠料，均能提供穩(wěn)定的粘合強度；其次，它對于不同品種的氟橡膠生膠以及不同的金屬材料，都可適用；更重要的是，它所提供的粘合的耐熱、耐油性能卓越，能滿足氟橡膠材料特定使用條件的需要。
具體實施方案下面用實施例來進一步說明本發(fā)明，但本發(fā)明決不局限于這些各實施例中，各組份的用量均指“重量份”，所述粘合強度(MPa)均為按GB/T11211-1989“硫化橡膠與金屬粘合強度的測定(拉伸法)”的規(guī)定測得的氟橡膠與45#鋼的粘合強度。
實施例1～5和比較例1～5在空氣濕度為50～60％的環(huán)境中，室溫下，按表4所示的各組份配比，依a組分+b組份+1/3e組份+c組份+1/3e組份+d組份+1/3e組份的次序混合配制成本發(fā)明之表面處理劑，密封后停放一周；一星期后，解除密封，放出反應(yīng)氣體，再密封保存待用。
按GB/T11211-1989規(guī)定用上海橡膠制品研究所生產(chǎn)的F275氟橡膠膠料與經(jīng)噴紗處理和丙酮清洗脫脂的45#鋼菌形試片制備測定粘合強度用試樣，按規(guī)定工藝硫化后測得粘合強度如表4所示。由表4可見，采用本發(fā)明之表面處理劑均能提供滿足實用要求的≥3.5MPa的粘合強度。
表4 實施例1～5和比較例1～5

權(quán)利要求
1.一種以硅烷偶聯(lián)劑為基礎(chǔ)的氟橡膠與金屬粘合用表面處理劑，其特征是，組成包括a.化學(xué)分子通式為R1-Si-R3的含烯烴官能團的硅烷偶聯(lián)劑；b.化學(xué)分子通式為R2-Si-R3的含氰基官能團的硅烷偶聯(lián)劑；c.化學(xué)分子通式為R3-Si-R3的含氨基官能團的硅烷偶聯(lián)劑；d.化學(xué)分子通式為R4-Si-(OO-R5)3的含過氧基團的硅烷偶聯(lián)劑；e.醇性溶劑；上述各式中，R為碳原子數(shù)1～5的烷氧基；R1為碳原子數(shù)2～8的含雙鍵的烯烴基；R2為碳原子數(shù)2～8的含氰基的烴基；R3為碳原子數(shù)2～8的含氨基的烴基；R4為甲基或乙烯基；R5為特丁基。
2.如權(quán)利要求1所述的氟橡膠與金屬粘合用表面處理劑，其特征在于所述各組份的配比如下a組份8～25％(重量)b組份4～10％(重量)c組份7～12％(重量)d組份1～6％(重量)e組份60～75％(重量)
3.如權(quán)利要求1或2所述的氟橡膠與金屬粘合用表面處理劑，其特征在于所述的a組份為γ-烯丙基三甲氧基硅烷或γ-烯丙基三乙氧基硅烷；b組份為γ-氰丙基三甲氧基硅烷或γ-氰丙基三乙氧基硅烷；c組份為γ-氨丙基三甲氧基硅烷或γ-氨丙基三乙氧基硅烷；d組份為甲基三特丁基過氧硅烷或乙烯基三特丁基過氧硅烷；e組份為無水甲醇或無水乙醇。
4. 權(quán)利要求1或2所述的氟橡膠與金屬粘合用表面處理劑的制備方法，其特征在于各組份混合程序如下首先a和b兩組份混合，混入部分組份e，再混入組份c，混入部分組份e，再混入組份d，混入最后剩余的組份e，密封停放4～10天后，解密封，放出反應(yīng)氣體后，再密封。
全文摘要
一種以硅烷偶聯(lián)劑為基礎(chǔ)的用于氟橡膠膠料在硫化過程中實現(xiàn)與金屬粘合的表面處理劑，其組成包括a.化學(xué)分子通式為R
文檔編號C09J5/02GK1414052SQ01131989
公開日2003年4月30日 申請日期2001年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月24日
發(fā)明者顧逸麟, 陳佩珍 申請人:上海橡膠制品研究所