專利名稱：聚合物對(duì)金屬的粘結(jié)和可用于該粘結(jié)的化合物與組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供了適合于在聚合物對(duì)金屬，例如彈性體對(duì)金屬，例如橡膠對(duì)金屬的粘 結(jié)應(yīng)用中使用的粘合劑組合物。一個(gè)方面提供適合于在這種粘合劑組合物橡膠對(duì)金屬粘結(jié) 應(yīng)用中使用的化合物。
背景技術(shù)：
聚合物對(duì)金屬，和尤其是橡膠對(duì)金屬的粘結(jié)已經(jīng)實(shí)踐很多年。對(duì)于實(shí)現(xiàn)聚合物或 橡膠對(duì)金屬粘結(jié)的配方而言存在許多應(yīng)用領(lǐng)域。橡膠對(duì)金屬粘結(jié)廣泛用于將不同金屬粘結(jié) 到天然或合成橡膠上。由于許多原因，進(jìn)行聚合物對(duì)金屬的粘結(jié)。橡膠對(duì)金屬的粘結(jié)的一個(gè)方面是結(jié)合了金屬的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與橡膠的彈性體性能。因此，金屬和聚合物，例如橡膠，常常彼此粘結(jié)用于沖擊吸收應(yīng)用，例如用于軸承、 輪子、減震器、活動(dòng)臂等?？稍诜浅Ｐ〉囊?guī)模上，例如在PC組件中，或者在非常大的規(guī)模上， 例如在建筑，如橋梁和建筑物中，利用這樣的組分。也可通過(guò)利用金屬對(duì)橡膠的粘結(jié)，實(shí)現(xiàn) 減噪。被大家接受的是，包含粘結(jié)在一起的金屬和橡膠的任何組件都可能經(jīng)歷巨大的力。 因此，希望提供金屬對(duì)橡膠的粘結(jié)，它可耐受顯著大的力，例如壓縮或拉伸(extensive)壓 力，包括震動(dòng)，而沒(méi)有出現(xiàn)金屬或橡膠彼此分離。存在許多其他橡膠與金屬粘結(jié)的應(yīng)用，包 括其中將輪胎用內(nèi)部金屬絲增強(qiáng)層粘結(jié)到輪胎的橡膠上的輪胎生產(chǎn)。一般地，提供粘合劑配方，以將所選擇的橡膠粘結(jié)到所選擇的金屬基底上。傳統(tǒng)的橡膠對(duì)金屬的粘結(jié)技術(shù)結(jié)合兩步體系，其中在第一步中，施加底漆，之后在 第二步中，施加粘合劑。底漆通常由氯化橡膠和含有反應(yīng)性基團(tuán)的酚醛樹(shù)脂，以及顏料，例 如二氧化鈦、氧化鋅、炭黑等的溶液或懸浮液組成。通常以薄層形式將底漆施加到金屬組 件，例如處理過(guò)的鋼組件，例如噴砂處理或化學(xué)處理過(guò)的組件的處理過(guò)(清潔過(guò))的表面 上。粘合劑通常由大范圍的橡膠材料和交聯(lián)劑組成。這些包括，但不限于，氯化和溴氯 化的橡膠，芳族亞硝基苯化合物和雙馬來(lái)酰亞胺作為交聯(lián)劑，二甲苯、全氯乙烯和乙苯作為 溶劑，以及一些鉛或鋅鹽。粘合劑層通常是在經(jīng)打底漆的金屬和橡膠之間的連接。在橡膠對(duì)金屬的粘結(jié)技術(shù)中使用的常見(jiàn)的交聯(lián)劑是芳族亞硝基化合物，例如對(duì)二 亞硝基苯。在其中應(yīng)用橡膠對(duì)金屬的粘結(jié)的許多領(lǐng)域中，存在許多機(jī)會(huì)來(lái)解決多種類型的問(wèn) 題，尤其包括粘結(jié)強(qiáng)度和耐久性，樣品制備和粘合劑的施加容易性，單道涂層對(duì)兩道涂層體 系，降低的毒性和改進(jìn)的環(huán)境性能。存在有用于橡膠對(duì)金屬粘結(jié)的許多配方。例如，硅烷已經(jīng)用作腐蝕抑制劑和作為 橡膠對(duì)金屬的粘結(jié)中的粘合促進(jìn)劑。降低VOC(揮發(fā)性有機(jī)化合物)和降低成本，例如與在 某些體系中用作粘合促進(jìn)劑的鈷鹽有關(guān)的那些，是理想的，例如在下述美國(guó)專利申請(qǐng)公布 號(hào) U. S. 2007/0056469A1 和 U. S. 2005/0079364A1 和美國(guó)專利號(hào) 6756079B2 和 U. S. 6409874 中所述的。所述的具體的硅烷是在乙醇/水溶液中通常分別以13的比例一起使用的雙(三甲氧基丙基)胺和雙(三乙氧基丙基)四硫化物。值得注意的是，這樣在施加到金屬上 之前，硅烷或者單獨(dú)地或者一起被水解。Qinetiq Ltd.的國(guó)際專利公布號(hào)W02004/000851公開(kāi)了在良好控制程度下，硅烷 水解的方法。在水和催化劑存在下，在溶液中進(jìn)行該方法。Lord Corporation的國(guó)際(PCT) 專利公布號(hào)W02004/078867公開(kāi)了單道涂層的溶劑基粘合劑，它被設(shè)計(jì)用于粘結(jié)含烷氧基 硅烷/氨基甲酸酯加合物和氯化聚合物的熱塑性彈性體。在這一專利文獻(xiàn)內(nèi)公開(kāi)了合成方 法和配方。Lord Corporation的美國(guó)專利號(hào)4031120公開(kāi)了含異氰酸酯官能的有機(jī)基硅 烷，結(jié)合有多異氰酸酯和芳族亞硝基化合物的組合物。所得體系被描述為一道涂層粘合劑， 用于將多種彈性體材料粘結(jié)到金屬和其他基底上。一般地，希望在硫化步驟，如壓塑、傳遞模塑、注塑和例如采用蒸汽或熱空氣的高 壓釜加熱的過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)粘結(jié)。例如，可將半固體橡膠注射入模具內(nèi)。半固體橡膠然后交聯(lián) 成完全固化的橡膠，并同時(shí)形成與基底的粘結(jié)頭。對(duì)固化體系的某些要求是所需的。這包括，加工的容易性，穩(wěn)定性(例如避免沉 降)，施加的容易性，快速干燥(以便允許在沒(méi)有結(jié)垢的情況下處理)，良好的潤(rùn)濕性能和良 好的固化強(qiáng)度。應(yīng)當(dāng)獨(dú)立于所應(yīng)用的彈性體(橡膠)的類型以及也獨(dú)立于基底的類型，而 實(shí)現(xiàn)固化。將意識(shí)到的是，一些橡膠是經(jīng)共混的材料，因此希望采用這種經(jīng)共混的材料實(shí)現(xiàn) 良好的固化。在各種工藝參數(shù)下實(shí)現(xiàn)合適地一致的固化。耐久性也是所需的。例如，橡膠/ 金屬接合點(diǎn)在相對(duì)高的機(jī)械應(yīng)力下，例如在高壓下，和即使暴露于侵蝕性氣氛，例如熱的液 體，例如油下，也應(yīng)當(dāng)耐久。盡管存在這些現(xiàn)有技術(shù)，仍希望提供將聚合物基底粘結(jié)到金屬基底上的化合物和 組合物，它彌補(bǔ)一些或所有的已知缺陷和/或提供已有技術(shù)的替代，以便消費(fèi)者具有更多 的從中選擇的可能性。

發(fā)明內(nèi)容
概述本發(fā)明提供了適合于在橡膠對(duì)金屬的粘結(jié)中使用的化合物。在第一方面中，提供一種化合物，它包含a)至少一個(gè)烷氧基硅烷結(jié)構(gòu)部分；和b)選自芳族亞硝基或芳族亞硝基前體及其組合的至少一個(gè)結(jié)構(gòu)部分。該化合物可包含a)至少一個(gè)烷氧基硅烷結(jié)構(gòu)部分；和b)選自亞硝基苯或亞硝基苯前體及其組合的至少一個(gè)結(jié)構(gòu)部分。在本說(shuō)明書(shū)上下文內(nèi)，術(shù)語(yǔ)“芳族亞硝基結(jié)構(gòu)部分”是指具有至少一個(gè)亞硝基的芳 族結(jié)構(gòu)部分。類似地，術(shù)語(yǔ)“芳族亞硝基前體結(jié)構(gòu)部分”是指能轉(zhuǎn)化成具有至少一個(gè)亞硝基 的芳族亞硝基結(jié)構(gòu)部分的任何化合物。術(shù)語(yǔ)“芳族”包括稠合和非稠合芳環(huán)二者。例如，以 下詳細(xì)地列出了本發(fā)明包括的稠合和非稠合芳族亞硝基結(jié)構(gòu)部分的非限制性選擇
權(quán)利要求
一種化合物，它包含a)至少一個(gè)烷氧基硅烷結(jié)構(gòu)部分；和b)選自芳族亞硝基或芳族亞硝基前體及其組合的至少一個(gè)結(jié)構(gòu)部分。
2.權(quán)利要求1的化合物，它包含a)至少一個(gè)烷氧基硅烷結(jié)構(gòu)部分；和b)選自亞硝基苯或亞硝基苯前體及其組合的至少一個(gè)結(jié)構(gòu)部分。
3.權(quán)利要求2的化合物，其中所述亞硝基苯前體是醌二肟或醌肟中的至少一種。
4.權(quán)利要求1或2的化合物，其中所述烷氧基硅烷結(jié)構(gòu)部分具有下述結(jié)構(gòu)
5.前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求的化合物，其中該化合物為異氰酸酯或異硫氰酸酯與活性氫 化合物的反應(yīng)產(chǎn)物形式。
6.權(quán)利要求5的化合物，它由下述通式結(jié)構(gòu)所涵蓋
7.權(quán)利要求6的化合物，其中R3是包含亞硝基芳族結(jié)構(gòu)或亞硝基芳族結(jié)構(gòu)前體的結(jié)構(gòu) 部分。
8.權(quán)利要求6的化合物，其中R3選自下述(示出通過(guò)Y的連接)
9.權(quán)利要求1的化合物，其具有下述通式結(jié)構(gòu)
10.權(quán)利要求1的化合物的低聚物或共低聚物。
11.權(quán)利要求10的低聚物或共低聚物，它具有下述通式結(jié)構(gòu)
12.權(quán)利要求11的低聚物或共低聚物，其中R3是包含亞硝基芳族結(jié)構(gòu)或亞硝基芳族結(jié) 構(gòu)前體的結(jié)構(gòu)部分。
13.用于將基底粘結(jié)在一起的組合物，它包含 (i)至少一種化合物，包含a)至少一個(gè)烷氧基硅烷結(jié)構(gòu)部分；b)選自芳族亞硝基或芳族亞硝基前體及其組合的至少一個(gè)結(jié)構(gòu)部分；和 ( )該化合物的合適載劑。
14.權(quán)利要求13的組合物，它包含 (i)至少一種化合物，包含a)至少一個(gè)烷氧基硅烷結(jié)構(gòu)部分；b)選自亞硝基苯或亞硝基苯前體及其組合的至少一個(gè)結(jié)構(gòu)部分；和 ( )該化合物的合適載劑。
15.權(quán)利要求13的組合物，其用于將基底粘結(jié)到天然或合成橡膠上。
16.權(quán)利要求13的組合物，其用于將金屬粘結(jié)到天然或合成橡膠上。
17.權(quán)利要求13的組合物，其中所述化合物可就地反應(yīng)，以形成亞硝基苯結(jié)構(gòu)部分、二 亞硝基苯結(jié)構(gòu)部分或?qū)喯趸椒咏Y(jié)構(gòu)部分中的一種。
18.權(quán)利要求13的組合物，進(jìn)一步包含硅烷。
19.權(quán)利要求19的組合物，其中所述硅烷是氨基硅烷。
20.用于將兩個(gè)基底粘結(jié)在一起的方法，該方法包括將組合物施加到所述基底中的至 少一個(gè)上，并且使所述基底結(jié)合在一起，所述組合物包含a)至少一個(gè)烷氧基硅烷結(jié)構(gòu)部分；和b)選自芳族亞硝基或芳族亞硝基前體及其組合的至少一個(gè)結(jié)構(gòu)部分。
21.權(quán)利要求20的方法，包括將組合物施加到所述基底中的至少一個(gè)上，并且使所述 基底結(jié)合在一起，所述組合物包含a)至少一個(gè)烷氧基硅烷結(jié)構(gòu)部分；和b)選自亞硝基苯或亞硝基苯前體及其組合的至少一個(gè)結(jié)構(gòu)部分。
22.權(quán)利要求20的方法，其中第一基底包含待粘結(jié)到另一基底上的天然或合成橡膠。
23.權(quán)利要求20的方法，其中第一基底包含待粘結(jié)到第二基底上的天然或合成橡膠， 和第二基底是金屬基底。
24.權(quán)利要求21的方法，其中所述選自亞硝基苯或亞硝基苯前體的結(jié)構(gòu)部分變得固著 到橡膠上。
25.權(quán)利要求20的方法，其中在粘結(jié)到金屬表面上之前，將所述橡膠基底硫化或交聯(lián)。
26.權(quán)利要求20的方法，其中與粘結(jié)到所述金屬表面上同時(shí)將所述橡膠進(jìn)行硫化或交聯(lián)。
27.通過(guò)粘合劑組合物粘結(jié)在一起的至少兩個(gè)基底的結(jié)合物，所述組合物包含 至少一個(gè)烷氧基硅烷結(jié)構(gòu)部分；和選自芳族亞硝基或芳族亞硝基前體及其組合的至少一個(gè)結(jié)構(gòu)部分。
28.權(quán)利要求27的通過(guò)粘合劑組合物粘結(jié)在一起的至少兩個(gè)基底的結(jié)合物，其中該粘 合劑組合物包含至少一個(gè)烷氧基硅烷結(jié)構(gòu)部分；和選自亞硝基苯或亞硝基苯前體及其組合的至少一個(gè)結(jié)構(gòu)部分。
29.包含基底和組合物的固化產(chǎn)物，所述組合物包含 至少一個(gè)烷氧基硅烷結(jié)構(gòu)部分；和選自芳族亞硝基或芳族亞硝基前體及其組合的至少一個(gè)結(jié)構(gòu)部分。
全文摘要
本發(fā)明提供一種化合物，其包含至少一個(gè)烷氧基硅烷結(jié)構(gòu)部分和選自亞硝基苯或亞硝基苯前體及其組合的至少一個(gè)結(jié)構(gòu)部分，且其用于聚合物對(duì)金屬，尤其橡膠對(duì)金屬的粘結(jié)。所述亞硝基苯前體可以是醌二肟或醌肟中的至少一種。本發(fā)明還提供一種化合物，其包含至少一個(gè)烷氧基硅烷結(jié)構(gòu)部分和選自芳族亞硝基或芳族亞硝基前體及其組合的至少一個(gè)結(jié)構(gòu)部分。
文檔編號(hào)C09J4/00GK101977955SQ200980109605
公開(kāi)日2011年2月16日 申請(qǐng)日期2009年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月26日
發(fā)明者B·J·尼亞弗塞, D·諾蘭, N·菲, S·沃倫 申請(qǐng)人:洛克泰特(R&D)有限公司