ВОДНАЯ КЛЕЕВАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ КРЕПЛЕНИЯ РЕЗИН НА ОСНОВЕ ПОЛЯРНЫХ И НЕПОЛЯРНЫХ КАУЧУКОВ К МЕТАЛЛУ Российский патент 1997 года по МПК C09J113/02 C09J109/10 

Изобретение относится к креплению резин к металлам при вулканизации, в частности при изготовлении армированных металлом резинотехнических изделий.

В настоящее время при изготовлении таких изделий используют изоционатные клеи (лейконат), клеи на основе каучукосмоляных смесей, клеи на основе хлорированных или специальных хлорсодержащих полимеров (хемосил). Содержащиеся в составе таких клеев органические растворители обусловливают взрывопожароопасность производства и экологическую опасность. Исходные материалы клеев дефицитны.

Известен способ крепления резин к металлу с помощью клеевой композиции (авт. св. СССР N 1008229), включающий латекс поли-1,1,2-три-хлорбутадиена-1, латекс сополимера бутадиена с сомономером, содержащим N-замещенный амин, вулканизирующий агент и динитрозобензол, технический углерод, стеарат свинца, алкилсульфонат натрия и воду, что снижает пожаро- и взрывоопасность производства, его токсичность.

Однако на металл перед обработкой композицией наносят клей 5 (К-19-Хемосил) раствор полимера в органических растворителях (ксилол и метилизобутилкетон), который сушат в течение 40 мин и затем наносят указанную выше композицию. Это приводит к увеличению трудоемкости процесса, длительности производственного цикла, не исключает пожаровзрывоопасность производства и привносит дополнительную токсичность, обусловленную использованием таких продуктов, как пародинитрозобензол и стеарат свинца. Комозиция по авт. св. N 1008229 предусматривает крепление к металлу только неполярных резин на основе натурального каучука, синтетического полиизопрена СКИ-3 и полибутадиена СКД. Композиция нестабильна при хранении, так как в водной среде идет гидролиз политрихлорбутадиена с выделением соляной кислоты, снижением рН и адгезионных свойств.

Цель настоящего изобретения упрощение технологии, сохранение стабильности водных адгезивов ВА-1 и ВА-2 в течение не менее 6 месяцев, возможность применения их для крепления к металлу полярных и неполярных резин, полное исключение пожаро- взрывоопасности и токсичности, сохранение стабильности прочности связи резины с металлом на уровне до 8,5 МПа в пределах гарантированного времени хранения.

Поставленная цель достигается использованием для покрытия металлической поверхности водных адгезивов на основе бутадиен-нитрильных карбоксилатных латексов (например, БН-30К-2 и БНК-302: сополимер: 70 мас.ч. бутадиена; 30 мас.ч. нитрила акриловой кислоты; 2 мас.ч. метакриловой кислоты), других карбоксилсодержащих латексов (например, СКД-1 сополимер: 98 мас.ч. бутадиена; 2 мас. ч. метакриловой кислоты), латексов, содержащих пиридиновые группы (например, ДМВП-10Х сополимер: 90 мас.ч. бутадиена; 10 мас.ч. 2-метил-5-винилпиридина) или смеси этих латексов, амидные группы и др.

Водный адгезив включает также жидкую резорцинформальдегидную смолу СФ-282 или СФ-280, формальдегид, водную дисперсию технического углерода (например, марки П-324), поверхностно-активные вещества, выбранные из класса неионогенных (оксиэтилированные cпирты, алкилфенолы), анионоактивных (соли щелочных металлов алкил(арил)-сульфокислоты алкилсульфонат натрия, алкилбензолсульфонат натрия, бензилсульфанилат калия, диспергатор НФ, алкилсульфат натрия, эмульгаторы на основе канифоли, синтетических жирных кислот).

В качестве резиновой смеси использовали резиновые смеси на основе бутадиен-нитрильных каучуков СКН-18, СКН-26, СКН-40, полихлоропрена, СКИ-3, БСК, СКД+CКИ-3, включающие вулканизующую и усиливающую группы, технологические и защитные добавки.

Использование водного адгезива осуществляют следующим образом.

Металлическую поверхность очищают, обезжиривают, фосфатируют или оксидируют, высушивают и затем на нее наносят окунанием, кистью или распылением водный адгезив следующего состава, считая на основное вещество, мас.ч.

Латекс сополимеров с функциональными группами или их смеси 100
Резорцинформальдегидная смола 10-100
Формальдегид 1-10
Дисперсия технического углерода 1-10
Поверхностно-активное вещество 0,1-1,0
Вода (до концентрации 5 20 мас.) 400 2000
Избыток адгезива удаляют стряхиванием, оставшееся покрытие высушивают, не допуская подтеков, на воздухе при комнатной или повышенной до 70 100^oC температуре в течение 20 120 мин. Подготовленную таким образом металлическую поверхность дублируют с резиновой смесью и вулканизуют. Через сутки определяют по ГОСТ 209-75 прочность связи резины с металлом.

Дозировка резорцинформальдегидной смолы менее 10 мас.ч. а формальдегида менее 1 мас.ч. приводит к снижению прочности связи металла с резиной. Увеличение дозировки смолы более 100 мас.ч. и формальдегида более 10 мас.ч. приводит к снижению стабильности адгезива при хранении. Дозировка технического углерода менее 0,1 мас. ч. ухудшает условия сушки адгезива. При дозировке технического углерода более 10 мас.ч. снижается адгезионная прочность соединения резина металл.

При содержании ПАВ менее 0,1 мас.ч. адгезив нестабилен при хранении, при содержании ПАВ более 10 мас.ч. снижается адгезионная прочность соединения металл резина. При содержании воды более 2000 мас.ч. вследствие низкой концентрации на поверхности металла наносится слишком тонкий слой адгезива, что ведет к снижению адгезии между резиной и металлом. При содержании воды менее 400 мас.ч. на поверхности металла образуется слишком толстый слой адгезива, что ухудшает сушку, приводит к образованию подтеков и к снижению адгезии. Кроме того, в этом случае снижается стабильность адгезива при хранении.

Применение водных адгезивов указанного состава позволяет получить прочность связи металла с резинами на основе полярных и неполярных каучуков от 3,0 до 8,5 МПа в зависимости от типа резин, при этом разрушение, как правило, происходит по резине.

Использование водных адгезивов в производстве армированных резинотехнических изделий позволяет повысить прочность связи резины с металлом, исключить пожаро- и взрывоопасность, улучшить санитарно-гигиенические условия труда, снизить уровень брака готовых изделий, увеличить срок годности водных адгезивов в сотни раз (до 6 месяцев) при сохранении их адгезионных свойств. Эффективность композиции иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Готовят водный адгезив следующего состава, считая на основное вещество, мас.ч.

Латекс БН-20К-2 100
Резорцинформальдегидная смола, СФ-282 20
Формальдегид 2
Дисперсия технического углерода П-324 4
Диспергатор НФ 0,4
Вода 775
Адгезив износят на предварительно обезжиренную и фосфатированную поверхность стальных "грибков" по ГОСТ 209-75 окунанием или кистью. Избыток адгезива удаляют стряхиванием. Полученное покрытие сушат при комнатной температуре 2 ч, дублируют с резиновой смесью ИРП-1068 на основе бутадиен-нитрильного каучука и при 160^o вулканизируют 20 мин. Через сутки определяют прочность связи резины с металлом по ГОСТ 209-75. Результат испытаний представлен в таблице.

Пример 2. Готовят водный адгезив следующего состава, считая на основное вещество, мас.ч.

Латекс БНК-302 100
Резорцинформальдегидная смола СФ-280 100
Формальдегид 10
Дисперсия технического углерода П-324 1
Неонол АФ 10 12 1
Вода 200
Адгезив наносят на предварительно обезжиренную и фосфатированную поверхность стальных "грибков" окунанием, избыток адгезива удаляют стряхиванием. Полученное покрытие сушат 20 мин при 70^o, дублируют с резиновой смесью ИРП-4004 на основе бутадиен нитрильного каучука и вулканизуют 20 мин при 160^oС. Через сутки определяют прочность связи резины с металлом по ГОСТ 209-75. Результат испытаний дан в таблице.

Пример 3. Готовят водный адгезив следующего состава, считая на основное вещество, мас.ч.

Латекс БН-30 К-2 100
Резорцинформальдегидная смола СФ-282 10
Дисперсия технического углерода П-234 7
Бензилсульфанилат калия 0,6
Вода 790
Адгезив наносят на предварительно обезжиренную и фосфатированную поверхность стальных "грибков" окунанием, избыток адгезива удаляют стряхиванием. Полученное покрытие сушат при комнатной температуре 2 ч. "Грибки" дублируют с резиновой смесью ИРП 1352 на основе бутадиен-нитрильного каучука и вулканизуют 12 мин при 170^oC. Через сутки определяют прочность связи резины с металлом по ГОСТ 209-75. Результаты испытаний приведены в таблице.

Пример 4. Готовят водный адгезив следующего состава, считая на основное вещество, мас.ч.

Латекс БН-30К-2 100
Резорцинформальдегидная смола СФ-282 65
Формальдегид 6
Дисперсия технического углерода К-354 5
Канифольное мыло калиевое 0,65
Вода 978
Адгезив наносят на предварительно обезжиренную и фосфатированную поверхность стальных грибков окунанием. Избыток адгезива удаляют стряхиванием. Полученное покрытие сушат при 80^oC в течение 30 мин. "Грибки" дублируют с резиной ИРП-1068 на основе бутадиен-нитрильного каучука и вулканизуют в прессе 20 мин при 160^oC. Через сутки определяют прочность связи резины с металлом по ГОСТ 209-75. Результат испытаний представлен в таблице.

Пример 5. Готовят водный адгезив следующего состава, считая на основное вещество, мас.ч.

Латекс ДМВП-10Х 100
Резорцинформальдегидная смола СФ-282 40
Формальдегид 4
Оксиэтилированный фенол ОП-10 0-5
Дисперсия технического углерода П-324 6
Вода 1250
Адгезив наносят на предварительно обезжиренную и фосфатированную поверхность стальных "грибков", сушат при 50^oC в течение 1 ч, дублируют с резиновой смесью ИРП 1016 на основе СКИ-3 и вулканизуют 30 мин при 160^o. Через сутки определяют прочность связи резины с металлом по ГОСТ 209-75. Результат испытаний представлен в таблице.

Пример 6. Готовят водный адгезив состава, считая на основное вещество, мас.ч.

Латекс ДМВП-10К 70
Латекс СКД-1 30
Резорцинформальдегидная смола СФ-282 30
Формальдегид 3
Алкилбензолсульфонат натрия (сульфонол НП-3) 0,8
Дисперсия технического углерода П-324 6
Вода 1075
Адгезив наносят на обезжиренную и фосфатированную поверхность стальных "грибков", сушат при 80^oС в течение 20 мин, дублируют с резиновой смесью ИРП 1347 на основе комбинации СКП-3 c СКД и вулканизуют в прессе при 150^o 30 мин. Через сутки определяют прочность связи резины с металлом по ГОСТ 209-75. Результат испытаний представлен в таблице.

Пример 7. Готовят водный адгезив состава, считая на основное вещество, мас.ч.

Латекс СКД-1 100
Резорцинформальдегидная смола СФ-282 25
Формальдегид 2,5
Дисперсия технического углерода П-234 5
Калиевое мыло СЖК 0,6
Вода 700
Адгезив наносят на обезжиренную и фосфатированную поверхность стальных "грибков", сушат при комнатной температуре 3 ч, дублируют со стандартной резиновой смесью на основе БСК, вулканизуют в прессе 30 мин при 160^oC. Через сутки определяют прочность связи резины с металлом. Результат испытаний представлен в таблице.

Из представленных результатов видны преимущества заявленного состава водного адгезива по сравнению с прототипом.

Изобретение относится к области крепления резин к металлам при вулканизации, в частности при изготовлении армированных металлом резинотехнических изделий.

Разработана рецептура водного адгезива для крепления полярных и неполярных резин к металлам на основе латексов, содержащих функциональные группы (пиридиновые, карбоксилатные), резорциноформальдегидные смолы, формалин, технический углерод, поверхностно-активные вещества и воду. Адгезив обеспечивает прочность связи резин с металлом от 4 до 8,5 МПа и отличается высокой стабильностью при хранении не менее 6 месяцев. 1 табл.

Водная клеевая композиция для крепления резин на основе полярных и неполярных каучуков к металлу, включающая латекс синтетического каучука с полярными группами, технический углерод и поверхностно-активное вещество, отличающаяся тем, что она содержит технический углерод в виде водной дисперсии, в качестве поверхностно-активного вещества неионогенное или анионоактивное вещество, выбранное из группы, содержащей оксиэтилированные спирты и алкилфенолы, соли щелочных металлов алкил(арил)сульфокислот, алкилсульфатов и карбоновых кислот и дополнительно резорцинформальдегидную смолу и формальдегид при следующем соотношении компонентов, мас.ч на основное вещество:
Латекс синтетического каучука с полярными группами 100
Резорцинформальдегидная смола 10 100
Формальдегид 1 10
Дисперсия технического углерода 1 10
Поверхностно-активное вещество 0,1 1,0
Вода 400 2000о