АДГЕЗИВ ДЛЯ КРЕПЛЕНИЯ РЕЗИН К МЕТАЛЛУ ПРИ ВУЛКАНИЗАЦИИ
ADHESIVE FOR FIXING RUBBER TO METAL DURING VULCANISATION

Изобретение относится к клеевой композиции на основе полимеров, в частности к адгезиву на основе ненасыщенных каучуков, применяемого для крепления резин на основе натурального, изопренового, бутадиенового, бутадиен-стирольного и бутилкаучука к металлу в процессе вулканизации, и может быть использовано в шинной и резинотехнической промышленности при изготовлении резинометаллических изделий, в частности, резинометал-лических амортизаторов, резинокордных оболочек, пакеров, и других изделий в различных отраслях промышленности.
Известна клеевая композиция (Патент 2296789 РФ, МПК С09J 175/00, опубл. 10.04.2007, Бюл. №10), включающая непредельный полярный каучук, фенолформальдегидный олигомер, оксиды металлов, серу, гексарезорцино-вую смолу, этиловый спирт, растворитель.
Недостатком известной клеевой композиции является недостаточная прочность связи с резинами на основе неполярных каучуков вследствие их несовместимости с каучуками клеевой композиции (бутадиен-нитрильный каучук или его смесь с натуральным каучуком).
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому техническому результату является клеевая композиция (Патент 2266943 РФ, МПК C09J 175/02, опубл. 27.12.2005. - Бюл. №36), включающая сополимер 2,3-дихлорбутадиена-1,2 с хлоропреном, хлорированный натуральный каучук, оксиды магния и цинка, фенольную смолу, резольную смолу, эпоксидную смолу, антиоксиданты, наполнители, смачиватель, динитрозосоединение, органические растворители. Прототипом клеевой композиции является Хемосил 222 фирмы «Хенкель».
Недостатком известной клеевой композиции является токсичность применяемого динитрозосоединения, а также применение дефицитных хлор-содержащих полимеров (сополимер 2,3-дихлорбутадиена-1,2 с хлоропреном, хлорированный натуральный каучук).
Заявляемая клеевая композиция предназначена для крепления резин на основе неполярных каучуков к металлам в процессе вулканизации взамен дорогостоящих клеев типа Хемосил марок 221, 222 и применяется в комбинации с праймером типа Хемосил 211 или клеевым подслоем (Патент 2637239 РФ, МПК С09J 161/10, С09J 115/02, опубл. 01.12.2017, Бюл. №34).
Техническим результатом заявляемого изобретения является создание адгезива, который обеспечивает высокую прочность крепления резин на основе неполярных каучуков к металлам, не уступающего по техническим характеристикам свойствам Хемосилу 222, с применением ингредиентов российского производства.
Технический результат достигается за счет применения в составе адгезива повышенного содержания хинолового эфира (продукта взаимодействия производных n-хинондиоксима и пространственно-затрудненных фенолов) и серосодержащего ускорителя вулканизации, неполярной полимерной основы, которая может включать бутадиен-стирольный, натуральный, изопреновый каучук, хлорсульфополиэтилен (ХСПЭ) или их смеси, что обеспечивает высокую адгезионную прочность между заявляемым адгезивом и поверхностью металла.
Заявляемый адгезив для крепления резин к металлу при вулканизации, включающий антиоксидант, наполнитель, серу молотую, органический растворитель, содержит хиноловый эфир в качестве модификатора, повышенное содержание серосодержащего ускорителя вулканизации и комбинацию неполярных каучуков при следующем соотношении компонентов, мас. ч.:
Непредельный каучук
50,0-90,0
натуральный каучук
50,0-10,0
хиноловый эфир
20,0-50,0
серосодержащий ускоритель вулканизации
20,0-50,0
технический углерод
20,0-50,0
сера молотая
0,5-2,0
антиоксидант
1,0-2,0
органический растворитель
345,0-400,0
Обеспечение адгезионной прочности между предлагаемым адгезивом и поверхностью металла реализуется за счет применения: смеси каучуков для одновременной совместимости с полимерной основой праймера и резиной субстрата; хинолового эфира - для структурирования клеевой пленки и взаимодействия с резиной субстрата; повышенного содержания серосодержащего ускорителя вулканизации - для дополнительного образования поперечных сшивок в виде полисульфидных связей между клеевым слоем и резиной субстрата.
В качестве полимерной основы клея можно применять бутадиен-стирольные каучуки с различным содержанием стирола, изопреновые каучуки типа СКИ-3, натуральный каучук типа RSS-1, ХСПЭ.
В качестве антиоксиданта можно применять любые противостарители, применяющиеся в резинах на основе ненасыщенных каучуков.
Технических углерод целесообразно применять из ряда активных и полуактивных марок (N 220, N 330, N 550 и др.).
Под серосодержащим вулканизующим агентом подразумевается ускорители группы тиазолов или сульфенамидов с замедленным действием.
Отсутствие активатора вулканизации в составе адгезива позволяет обеспечить более продолжительный процесс вулканизации клеевого соединения, в результате чего повышается эффективность образования большего количества поперечных связей между клеевым слоем и субстратом и, соответственно, адгезионная прочность.
Хиноловый эфир, в отличие от применяемого в прототипе парадинитро-зобензола, является менее токсичным, растворяется в органических растворителях, и может вводиться в клей предварительным разведением в части растворителя.
Адгезив получают путем изготовления клеевой смеси на вальцах: последовательно вводят каучуки, технический углерод, антиоксидант, вулканизующую группу. В полученный состав вводят нефрас и смешивают в клее-мешалке или бисерной мельнице. Затем в него добавляют раствор хинолово-го эфира в этилацетате или другом органическом растворителе.
Заявленный адгезив при изготовлении резинометаллических изделий используют следующим образом:
- на обработанную дробью и обезжиренную поверхность металла наносят клеевой подслой (Хемосил 211 или по патенту 2637239 РФ, опубл. 01.12.2017) просушивают в течение 30-40 минут, затем наносят предлагаемый адгезив, просушивают в течение 30-40 минут, дублируют резиновой смесью на основе неполярных каучуков и вулканизуют в вулканизационном оборудовании при температуре от 150 до 190°С в течение 45-65 мин и более, в зависимости от массивности изделия.
По приведенному технологическому процессу изготовлены составы предлагаемых адгезивов, отличающиеся полимерной основой и количественным соотношением компонентов. По существующим методикам для сравнения испытаны Хемосил 222 и заявляемый адгезив. Составы заявляемого адгезива приведены в таблицах 1-3.
Пример 1. Для склеивания горячим способом резиновых смесей на основе бутадиен-стирольного каучука и его смесей с металлом применяется клеевой адгезив по рецептуре таблицы 1.
Пример 2. Для склеивания горячим способом резиновых смесей на основе бутилкаучука и его смесей с металлом применяется клеевой адгезив по рецептуре таблицы 2.
Пример 3. Для склеивания горячим способом резиновых смесей на основе изопренового каучука и его смесей с металлом применяется клеевой адгезив по рецептуре таблицы 3.
В таблице 4 представлены результаты испытаний прочности связи резины с металлом по ГОСТ 411, метод А.
По результатам испытания резинометаллических образцов при отслаивании резин на основе различных каучуков от металла можно сделать вывод, что заявляемый адгезив обладает высокими техническими характеристиками, обеспечивает высокую прочность крепления резин на основе непредельных неполярных каучуков к металлам и находится на уровне известных мировых образцов.
Предприятие изготавливает и успешно использует заявленный адгезив при изготовлении резинометаллических изделий.
Заявляемый адгезив для крепления резин к металлу при вулканизации при сохранении повышенной прочности крепления резиновой смеси менее токсичен и изготавливается с преимущественным применением отечественных материалов.