专利名称：聚合物对金属的粘结和可用于该粘结的化合物与组合物的制作方法
技术领域：
本发明提供了适合于在聚合物对金属，例如弹性体对金属，例如橡胶对金属的粘 结应用中使用的粘合剂组合物。一个方面提供适合于在这种粘合剂组合物橡胶对金属粘结 应用中使用的化合物。
背景技术：
聚合物对金属，和尤其是橡胶对金属的粘结已经实践很多年。对于实现聚合物或 橡胶对金属粘结的配方而言存在许多应用领域。橡胶对金属粘结广泛用于将不同金属粘结 到天然或合成橡胶上。由于许多原因，进行聚合物对金属的粘结。橡胶对金属的粘结的一个方面是结合了金属的结构强度与橡胶的弹性体性能。因此，金属和聚合物，例如橡胶，常常彼此粘结用于冲击吸收应用，例如用于轴承、 轮子、减震器、活动臂等。可在非常小的规模上，例如在PC组件中，或者在非常大的规模上， 例如在建筑，如桥梁和建筑物中，利用这样的组分。也可通过利用金属对橡胶的粘结，实现 减噪。被大家接受的是，包含粘结在一起的金属和橡胶的任何组件都可能经历巨大的力。 因此，希望提供金属对橡胶的粘结，它可耐受显著大的力，例如压缩或拉伸(extensive)压 力，包括震动，而没有出现金属或橡胶彼此分离。存在许多其他橡胶与金属粘结的应用，包 括其中将轮胎用内部金属丝增强层粘结到轮胎的橡胶上的轮胎生产。一般地，提供粘合剂配方，以将所选择的橡胶粘结到所选择的金属基底上。传统的橡胶对金属的粘结技术结合两步体系，其中在第一步中，施加底漆，之后在 第二步中，施加粘合剂。底漆通常由氯化橡胶和含有反应性基团的酚醛树脂，以及颜料，例 如二氧化钛、氧化锌、炭黑等的溶液或悬浮液组成。通常以薄层形式将底漆施加到金属组 件，例如处理过的钢组件，例如喷砂处理或化学处理过的组件的处理过(清洁过)的表面 上。粘合剂通常由大范围的橡胶材料和交联剂组成。这些包括，但不限于，氯化和溴氯 化的橡胶，芳族亚硝基苯化合物和双马来酰亚胺作为交联剂，二甲苯、全氯乙烯和乙苯作为 溶剂，以及一些铅或锌盐。粘合剂层通常是在经打底漆的金属和橡胶之间的连接。在橡胶对金属的粘结技术中使用的常见的交联剂是芳族亚硝基化合物，例如对二 亚硝基苯。在其中应用橡胶对金属的粘结的许多领域中，存在许多机会来解决多种类型的问 题，尤其包括粘结强度和耐久性，样品制备和粘合剂的施加容易性，单道涂层对两道涂层体 系，降低的毒性和改进的环境性能。存在有用于橡胶对金属粘结的许多配方。例如，硅烷已经用作腐蚀抑制剂和作为 橡胶对金属的粘结中的粘合促进剂。降低VOC(挥发性有机化合物)和降低成本，例如与在 某些体系中用作粘合促进剂的钴盐有关的那些，是理想的，例如在下述美国专利申请公布 号 U. S. 2007/0056469A1 和 U. S. 2005/0079364A1 和美国专利号 6756079B2 和 U. S. 6409874 中所述的。所述的具体的硅烷是在乙醇/水溶液中通常分别以13的比例一起使用的双(三甲氧基丙基)胺和双(三乙氧基丙基)四硫化物。值得注意的是，这样在施加到金属上 之前，硅烷或者单独地或者一起被水解。Qinetiq Ltd.的国际专利公布号W02004/000851公开了在良好控制程度下，硅烷 水解的方法。在水和催化剂存在下，在溶液中进行该方法。Lord Corporation的国际(PCT) 专利公布号W02004/078867公开了单道涂层的溶剂基粘合剂，它被设计用于粘结含烷氧基 硅烷/氨基甲酸酯加合物和氯化聚合物的热塑性弹性体。在这一专利文献内公开了合成方 法和配方。Lord Corporation的美国专利号4031120公开了含异氰酸酯官能的有机基硅 烷，结合有多异氰酸酯和芳族亚硝基化合物的组合物。所得体系被描述为一道涂层粘合剂， 用于将多种弹性体材料粘结到金属和其他基底上。一般地，希望在硫化步骤，如压塑、传递模塑、注塑和例如采用蒸汽或热空气的高 压釜加热的过程中，实现粘结。例如，可将半固体橡胶注射入模具内。半固体橡胶然后交联 成完全固化的橡胶，并同时形成与基底的粘结头。对固化体系的某些要求是所需的。这包括，加工的容易性，稳定性(例如避免沉 降)，施加的容易性，快速干燥(以便允许在没有结垢的情况下处理)，良好的润湿性能和良 好的固化强度。应当独立于所应用的弹性体(橡胶)的类型以及也独立于基底的类型，而 实现固化。将意识到的是，一些橡胶是经共混的材料，因此希望采用这种经共混的材料实现 良好的固化。在各种工艺参数下实现合适地一致的固化。耐久性也是所需的。例如，橡胶/ 金属接合点在相对高的机械应力下，例如在高压下，和即使暴露于侵蚀性气氛，例如热的液 体，例如油下，也应当耐久。尽管存在这些现有技术，仍希望提供将聚合物基底粘结到金属基底上的化合物和 组合物，它弥补一些或所有的已知缺陷和/或提供已有技术的替代，以便消费者具有更多 的从中选择的可能性。
发明内容
概述本发明提供了适合于在橡胶对金属的粘结中使用的化合物。在第一方面中，提供一种化合物，它包含a)至少一个烷氧基硅烷结构部分；和b)选自芳族亚硝基或芳族亚硝基前体及其组合的至少一个结构部分。该化合物可包含a)至少一个烷氧基硅烷结构部分；和b)选自亚硝基苯或亚硝基苯前体及其组合的至少一个结构部分。在本说明书上下文内，术语“芳族亚硝基结构部分”是指具有至少一个亚硝基的芳 族结构部分。类似地，术语“芳族亚硝基前体结构部分”是指能转化成具有至少一个亚硝基 的芳族亚硝基结构部分的任何化合物。术语“芳族”包括稠合和非稠合芳环二者。例如，以 下详细地列出了本发明包括的稠合和非稠合芳族亚硝基结构部分的非限制性选择
权利要求
一种化合物，它包含a)至少一个烷氧基硅烷结构部分；和b)选自芳族亚硝基或芳族亚硝基前体及其组合的至少一个结构部分。
2.权利要求1的化合物，它包含a)至少一个烷氧基硅烷结构部分；和b)选自亚硝基苯或亚硝基苯前体及其组合的至少一个结构部分。
3.权利要求2的化合物，其中所述亚硝基苯前体是醌二肟或醌肟中的至少一种。
4.权利要求1或2的化合物，其中所述烷氧基硅烷结构部分具有下述结构
5.前述任何一项权利要求的化合物，其中该化合物为异氰酸酯或异硫氰酸酯与活性氢 化合物的反应产物形式。
6.权利要求5的化合物，它由下述通式结构所涵盖
7.权利要求6的化合物，其中R3是包含亚硝基芳族结构或亚硝基芳族结构前体的结构 部分。
8.权利要求6的化合物，其中R3选自下述(示出通过Y的连接)
9.权利要求1的化合物，其具有下述通式结构
10.权利要求1的化合物的低聚物或共低聚物。
11.权利要求10的低聚物或共低聚物，它具有下述通式结构
12.权利要求11的低聚物或共低聚物，其中R3是包含亚硝基芳族结构或亚硝基芳族结 构前体的结构部分。
13.用于将基底粘结在一起的组合物，它包含 (i)至少一种化合物，包含a)至少一个烷氧基硅烷结构部分；b)选自芳族亚硝基或芳族亚硝基前体及其组合的至少一个结构部分；和 ( )该化合物的合适载剂。
14.权利要求13的组合物，它包含 (i)至少一种化合物，包含a)至少一个烷氧基硅烷结构部分；b)选自亚硝基苯或亚硝基苯前体及其组合的至少一个结构部分；和 ( )该化合物的合适载剂。
15.权利要求13的组合物，其用于将基底粘结到天然或合成橡胶上。
16.权利要求13的组合物，其用于将金属粘结到天然或合成橡胶上。
17.权利要求13的组合物，其中所述化合物可就地反应，以形成亚硝基苯结构部分、二 亚硝基苯结构部分或对亚硝基苯酚结构部分中的一种。
18.权利要求13的组合物，进一步包含硅烷。
19.权利要求19的组合物，其中所述硅烷是氨基硅烷。
20.用于将两个基底粘结在一起的方法，该方法包括将组合物施加到所述基底中的至 少一个上，并且使所述基底结合在一起，所述组合物包含a)至少一个烷氧基硅烷结构部分；和b)选自芳族亚硝基或芳族亚硝基前体及其组合的至少一个结构部分。
21.权利要求20的方法，包括将组合物施加到所述基底中的至少一个上，并且使所述 基底结合在一起，所述组合物包含a)至少一个烷氧基硅烷结构部分；和b)选自亚硝基苯或亚硝基苯前体及其组合的至少一个结构部分。
22.权利要求20的方法，其中第一基底包含待粘结到另一基底上的天然或合成橡胶。
23.权利要求20的方法，其中第一基底包含待粘结到第二基底上的天然或合成橡胶， 和第二基底是金属基底。
24.权利要求21的方法，其中所述选自亚硝基苯或亚硝基苯前体的结构部分变得固着 到橡胶上。
25.权利要求20的方法，其中在粘结到金属表面上之前，将所述橡胶基底硫化或交联。
26.权利要求20的方法，其中与粘结到所述金属表面上同时将所述橡胶进行硫化或交联。
27.通过粘合剂组合物粘结在一起的至少两个基底的结合物，所述组合物包含 至少一个烷氧基硅烷结构部分；和选自芳族亚硝基或芳族亚硝基前体及其组合的至少一个结构部分。
28.权利要求27的通过粘合剂组合物粘结在一起的至少两个基底的结合物，其中该粘 合剂组合物包含至少一个烷氧基硅烷结构部分；和选自亚硝基苯或亚硝基苯前体及其组合的至少一个结构部分。
29.包含基底和组合物的固化产物，所述组合物包含 至少一个烷氧基硅烷结构部分；和选自芳族亚硝基或芳族亚硝基前体及其组合的至少一个结构部分。
全文摘要
本发明提供一种化合物，其包含至少一个烷氧基硅烷结构部分和选自亚硝基苯或亚硝基苯前体及其组合的至少一个结构部分，且其用于聚合物对金属，尤其橡胶对金属的粘结。所述亚硝基苯前体可以是醌二肟或醌肟中的至少一种。本发明还提供一种化合物，其包含至少一个烷氧基硅烷结构部分和选自芳族亚硝基或芳族亚硝基前体及其组合的至少一个结构部分。
文档编号C09J4/00GK101977955SQ200980109605
公开日2011年2月16日 申请日期2009年3月16日 优先权日2008年3月26日
发明者B·J·尼亚弗塞, D·诺兰, N·菲, S·沃伦 申请人:洛克泰特(R&D)有限公司