[发明专利]用于粘结弹性体的粉末粘合剂

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求在2007年5月24日提交的、名称为“用于将橡胶与 金属粘结的粉末粘合剂”(POWDER ADHESIVES FOR RUBBER TO METAL BONDING)的美国临时专利申请No.60/939,911的优先权， 其内容以引用方式并入本文。

技术领域

本发明涉及将弹性体粘合到各种基材上的粘合剂组合物。更具体 而言，本发明涉及用于将可硫化的弹性体粘合到金属基材上的粉末状 粘合剂、使用这种粘合剂粘结可硫化的弹性体的方法、以及由此制得 的粘合制品。

背景技术

通常通过底涂层-外覆涂层(primer-overcoat)双涂层粘合剂体系、 或者没有底涂层的单涂层体系，将硫化橡胶粘合到基材(尤其是金属) 上。为了提供可接受的粘合作用，粘合剂组合物必须显示出出色的粘 合效果(该出色的粘合效果通过粘合作用被破坏后橡胶仍保留于基材 上而加以证实，或者其特征为粘合作用被破坏后橡胶仍保留于基材 上)、足够的抗移位性(即，基材上未固化的粘合剂涂层保持不受注 入模腔内的生胶的作用力干扰的能力)、湿粘合剂具有良好的储存稳 定性、以及在极端的环境条件下具有持久的粘附性(通常通过热撕裂 试验(ASTM D-429)或沸水试验和盐雾试验(例如，ASTM B-117-97)来 测定)。

尽管溶剂基粘合剂通常可提供良好的粘附性，但是从健康、安全 和环境品质方面来看，这些粘合剂也具有许多不利的性质。这些溶剂 通常具有毒性，因此与该溶剂、含有该溶剂的粘合剂、或者这二者中 之一产生的烟雾接触的人都需要特殊操作。另外，在溶剂基粘合剂的 制造、包装、运输和使用过程中，溶剂及其烟雾的挥发性带来了着火 或爆炸的风险。此外，对环境问题的关注，尤其是政府的法律法规所 反映出来的对环境问题的关注以及所推行的环保措施，使人更不希望 使用溶剂基粘合剂。

使用水基粘合剂可避免这些问题，该水基粘合剂例如为Sadowski 的美国专利No.4,483,962中所描述的那些。Sadowski披露了采用三 元共聚物胶乳的水性粘合剂体系，该三元共聚物胶乳是通过将2，3-二 氯-1，3-丁二烯与至少两种不同的能与之共聚的不饱和单体的混合物 进行乳液聚合而形成的。尽管对于某些应用而言，这种水基粘合剂是 有效的橡胶-金属粘结剂，但是要将其施加于基材上可能却比较麻烦， 对于某些基材来说这种水基粘合剂并非是有效的粘结剂，并且其成本 通常比相应的溶剂基粘合剂高。

因此，有利的是提供这样一种粘合剂，其在诸如沸水、热撕裂及 盐雾等常规测试条件下形成橡胶撕裂型粘结(rubber tearing bonds)， 而不会产生由于溶剂的使用所导致的环境问题，并且不存在使用水性 体系时所遇到的加工局限。

然而遗憾的是，要配制出粉末粘合剂组合物，必须克服溶剂基粘 合剂或水性粘合剂所未遇到的一系列其他问题。溶剂基粘合剂所采用 的成膜剂包含能够溶解于溶剂中的聚合材料。通过施加溶解于溶剂中 的成膜剂、随后干燥而蒸发除去溶剂，就形成粘合剂膜。类似的，水 性粘合剂通常使用胶乳成膜剂，该胶乳成膜剂经干燥而形成粘合剂 膜，然而这些胶乳中所使用的许多聚合物在非溶液状态下并不能形成 膜。

本发明针对以上所认识到的这些需求。

发明内容

在本发明的第一方面，提供了一种粉末粘合剂，其包含至少一 种成膜树脂或聚合物组分，这种成膜树脂或聚合物组分在储存过程中 不会结块也不会改变其粘合性能，并且在加热时能够充分流动并形成 粘结性的膜，从而在冷却后允许对涂覆过的金属基材进行处理，而不 会将涂层除去或将涂层破坏。所述粉末粘合剂必需具有储存稳定性， 并在室温下是自由流动的，同时还必需在升高的温度下熔融，以便在 基材的表面上形成连续的膜。

对于粉末粘合剂而言，其成膜聚合物的液化温度必需在一定的 温度范围内。当温度超过玻璃化转变温度(Tg)或熔点温度时，可 发生液化。液化温度必须高于室温，使得粉末在储存和运输时保持稳 定，并能够自由流动。另一方面，液化温度必须足够低，使得能够在 基材上形成膜，但不会引发仅仅在硫化弹性体与粘合剂接触之后才希 望发生的化学反应、或者对聚合物或基材造成热损坏。