一种利用间苯二酚-甲醛改性制备橡胶粘合剂的工艺的制作方法

本发明属于粘合剂制备，具体是一种利用间苯二酚-甲醛改性制备橡胶粘合剂的工艺。

背景技术：

1、橡胶粘合剂是一类专门用于橡胶与其他材料之间粘接的化学制剂。它们能够有效地提高橡胶与金属、织物、塑料等材料的结合强度。橡胶粘合剂通常由高分子聚合物、增塑剂、稳定剂、填充剂和其他助剂组成。

2、根据化学成分和应用方式，橡胶粘合剂可分为以下几类：溶剂型粘合剂、无溶剂型粘合剂、双组分粘合剂。它们具有优异的机械性能和耐化学品性能。

3、间苯二酚-甲醛树脂是一种常用的粘合剂，特别是在橡胶工业中，它被用来改善橡胶与增强材料(如碳黑、填料或纤维)之间的粘接性能。通过改性间苯二酚-甲醛树脂，可以进一步提高粘合剂的性能，使其更适合特定的应用。

4、现有的间苯二酚-甲醛树脂在制备橡胶粘合剂时，由于间苯二酚-甲醛树脂自身在制备过程中产品含水量高；使用过程中容易游离出间苯二酚，具有毒性，不够环保，且容易副产物含量大，所以利用其制备出的橡胶粘合剂在使用过程中的存在安全风险，且粘结性和耐久性不佳，热稳定性差。

技术实现思路

1、针对上述存在的问题，本发明提供了一种利用间苯二酚-甲醛改性制备橡胶粘合剂的工艺。

2、本发明的技术方案是：一种利用间苯二酚-甲醛改性制备橡胶粘合剂的工艺，包括以下步骤：

3、s1、间苯二酚-甲醛树脂的制备

4、首先，按照质量比为1：1.5：3的比例将苯乙烯-二乙烯基苯共聚物树脂、间苯二酚以及有机溶剂混合，在65-70℃的温度条件下搅拌均匀后，得到预混物，向所述预混物中加入浓度为1.8-2mol/l的氢氧化钠溶液，并持续搅拌2-3h，得到产物a，且添加的所述氢氧化钠溶液占预混物总重量的2-3％，其次，以10-15g/min的速率向产物a中持续添加甲醛溶液，得到产物b，且添加的所述甲醛溶液占产物a总重量的20-25％，然后，将产物b转移至反应管中，并向反应管中加入占产物b总重量2-3％的草酸，继续搅拌10-15min，再将反应管放置在微波合成仪中进行微波辐射加热10-20min，直至温度升至95-100℃，得到产物c，最后，将产物c进行蒸馏、造粒后，得到间苯二酚-甲醛树脂；其中，苯乙烯-二乙烯基苯共聚物树脂作为催化剂，可以提供大量的酸性位点，促进间苯二酚和甲醛之间的缩聚反应，提高反应的选择性，减少副产物的生成，采用微波加热实现快速均匀升温，减少副产物，相较于甲醛的一次性加入，通过控制甲醛的添加速率，保证甲醛可以连续添加，有助于控制反应速率和平衡，减少副产物生成。

5、s2、混合处理

6、按重量份计算，将40-60份上述间苯二酚-甲醛树脂与300-400份的甲苯混合，在35-40℃的温度条件下搅拌均匀，得到混合物a，然后，将混合物a添加至混合机中，并依次加入6-8份六亚甲基二异氰酸酯、8-20份聚氨酯、2-4份丁基羟基茴香醚以及2-4份氢氧化铝，以150-170rpm的速度混料处理2-3h，得到混合物b；其中，六亚甲基二异氰酸酯可作为交联剂和固化剂，可与间苯二酚-甲醛树脂中的羟基反应，形成稳定的异氰酸酯键，从而提高粘合剂与橡胶基材之间的粘接力，能够提供更好的耐热稳定性，使粘合剂在较高温度下仍能保持其性能，丁基羟基茴香醚作为抗氧化剂，可防止粘合剂在储存和使用过程中因氧化而降解，延长其使用寿命，氢氧化铝作为热稳定剂，提高橡胶粘合剂的热稳定性，使其能在较高温度下工作而不损失性能。

7、s3、混炼处理

8、将上述混合物b放入混炼机中，并向其中添加3-4份玻璃纤维和3-4份硅藻土，并以10-15℃/min的速率升温至90-100℃，混炼45-50min，混炼完成后得到混合胶料；其中，玻璃纤维和硅藻土作为填充剂，提高粘合剂的机械强度和耐磨性。

9、s4、冷却成型

10、将混炼后的混合胶料冷却至室温，并静置8-16h，使混合胶料熟化后，再放入压延机中，在110-120℃的温度条件下压延处理、冷却以及固化处理，固化处理完成后得到间苯二酚-甲醛改性的橡胶粘合剂。通过混炼后的混合胶料冷却后静置，目的是让胶料熟化，以改善其加工性能和粘接性能，压延处理目的在于制备出具有一定厚度和宽度的胶片，同时确保胶片的表面光滑、质地均一，并去除可能存在的气泡和杂质。这一过程对于提高最终产品的粘接性能至关重要，固化处理通过化学反应或物理变化来发展或增强粘合剂的机械性能和粘接能力。

11、进一步地，所述步骤s1中，将产物c进行蒸馏、造粒之前，进行真空抽滤+冷冻干燥脱水处理。

12、说明：真空抽滤+冷冻干燥脱水结合对产物c进行脱水处理时，先通过真空抽滤快速去除样品中的自由水，然后对抽滤后仍然含有的结合水或者难以去除的溶剂进行冷冻干燥处理。

13、更进一步地，对产物c进行真空抽滤+冷冻干燥脱水处理的具体工艺为：将产物c倒入抽滤装置中进行真空抽滤，以除去产物c中的自由水，其中，真空抽滤的真空度为0.02-0.03mpa，真空抽滤的时间为1-2h，然后，将经过真空抽滤的产物c放入真空冷冻干燥室中进行二次脱水，以除去产物c中的结合水和溶剂，其中，真空冷冻干燥室内的压力为2-10pa。

14、说明：真空抽滤可以快速去除部分水分，缩短冻干时间，预先通过真空抽滤去除一部分水分，可以减少冻干过程中所需的热能，由于预先进行了真空抽滤，冻干时可以在更低的温度下进行，更好地保护热敏感物质。

15、进一步地，所述步骤s2中，先将六亚甲基二异氰酸酯、聚氨酯、丁基羟基茴香醚以及氢氧化铝混合后，采用间歇往复加料装置以间歇进料的方式添加至混合机中，其中，相邻两次加料的间隔时间为5-10min。

16、说明：相较于一次性加入，通过间歇添加可更细致地控制化学反应的条件，有助于优化橡胶粘合剂的质量和产率，同时，还可以降低反应速度过快导致的副反应，提高橡胶粘合剂的纯度和一致性。

17、更进一步地，所述间歇加料装置包括安装外筒、设有所述安装外筒外壁的加料筒、设于安装外筒内壁的间歇升降架以及控制器；

18、安装外筒外壁由上至下均匀设有多个贯通口，所述加料筒通过各个所述贯通口与安装外筒内部贯通连接，加料筒上端设有加料口，每个贯通口处设有自动启闭盖板；

19、所述间歇升降架与安装外筒内壁滑动连接且侧壁由上至下均匀设有多个定量投放凹口，间歇升降架底端与安装外筒外部底端抵接，且每个所述定量投放凹口底端设有导料斜台，贯通口与定量投放凹口一一对应，安装外筒底端开口处设有多个安装口，且每个所述安装口内通过微型弹簧杆杆连接有感应安装块，所述感应安装块侧壁设有重力传感器，安装外筒上端设有安装架，且所述安装架底端通过电动伸缩杆与间歇升降架上端连接，安装架上设有计时器，所述控制器与重力传感器、电动伸缩杆以及计时器电性连接。

20、说明：间歇加料装置在使用时，将六亚甲基二异氰酸酯、聚氨酯、丁基羟基茴香醚以及氢氧化铝混合后，通过加料口添加至加料筒内，当加料筒内充满上述混合物后，打开各个自动启闭盖板，使加料筒内的混合物经各个贯通口均匀分散至对应的定量投放凹口内，直至每个定量投放凹口内被混合物充满后，关闭各个自动启闭盖板，然后，通过控制器启动电动伸缩杆，通过电动伸缩杆的延伸作用带动间歇升降架在安装外筒内向下移动，当位于最底端的定量投放凹口底端移出安装外筒时，在导料斜台的作用下，使该定量投放凹口内的混合物添加至混合机中，当该定量投放凹口上端与感应安装块接触时，会向安装口内压缩微型弹簧杆杆，而重力传感器检测到重力信号并发送至控制器，此时，控制器控制计时器进行计时，当达到计时时长时，控制器继续控制电动伸缩杆延伸并带动间歇升降架在安装外筒内向下移动，直至位于上端位置处的定量投放凹口的上端与感应安装块接触时，重复上述步骤，即可将由下至上的各个定量投放凹口内的混合物添加至混合机中，且相邻两次加料的间隔时间保持一致，上述过程不仅严格控制每次混合物的添加量，同时，还能控制相邻两次加料之间的时间间隔，操作简单，无需人为参与，自动化程度高，满足间歇加料的操作需求。

21、更进一步地，所述安装外筒底端设有连接架组件，所述连接架组件包括套设于安装外筒外壁的安装套环、沿周向设于所述安装套环外壁的连接拐杆、铰接于每个所述连接拐杆底端的电磁吸板。

22、说明：在加料前，将安装外筒至于混合机进料口的正上端，并通过各个连接拐杆底端的电磁吸板与混合机外壁磁吸固定，从而对间歇加料装置整体固定在混合机上端，节省了占用空间，同时，由于连接拐杆底端的电磁吸板为铰接，可满足不同倾斜平面的固定使用，适用性高。

23、更进一步地，所述加料筒侧壁且对应每个所述贯通口处设有倾斜导料管。

24、说明：设置倾斜导料管的目的是方便将加料筒内的混合物分批添加至各个定量投放凹口内，提高导料效果。

25、进一步地，所述步骤s3中的混炼处理的方法为：首先，按照重量比为1:3的比例将γ-甲基丙烯酸丙酯基硅烷和异丙醇混合，常温下在磁力搅拌器中搅拌溶解，并滴入氨水调节ph＝7-8，形成镀液；其次，将玻璃纤维和硅藻土分别放入上述镀液中，水浴加热，在60-80℃的温度条件下反应30-40min，反应结束后，取出玻璃纤维和硅藻土并用蒸馏水清洗、烘干；再次，按照1:1:3的重量比将玻璃纤维、硅藻土以及环氧树脂混合后形成悬浮液，并将上述重量组分的混合物b与该悬浮液混合，并向其中添加占混合物b与该悬浮液总重量的2-3％的三聚磷酸钠，在80-90℃的温度条件下，持续搅拌15-20min，得到混合胶料。。

26、说明：采用该混炼方法，由于避免了高温和长时间的机械剪切，可以有效减少热氧化降解，延长了橡胶粘合剂的使用寿命，通常在较低的温度下进行，减少了能源消耗，减少了粉尘的产生，改善了工作环境，且在混炼之前，利用γ-甲基丙烯酸丙酯基硅烷对玻璃纤维和硅藻土的表面进行改性，使玻璃纤维和硅藻土的表面改性通常涉及引入新的官能团，这些官能团能够与混合物b产生化学或物理缠结，增强界面粘合力，从而提高其相容性和粘接性能，使制备的橡胶粘合剂分散性高、力学性能好、剥离强度和拉伸强度高以及安全性能高，满足使用要求。

27、更进一步地，所述搅拌处理的搅拌速率为350-450rpm。

28、说明：通过控制搅拌处理参数，对于保证产品质量、提高生产效率和降低成本具有重要意义。

29、相对于现有技术，本发明的有益效果是：

30、本发明的的橡胶粘合剂在制备时，是以六亚甲基二异氰酸酯作为交联剂和固化剂，可与间苯二酚-甲醛树脂中的羟基反应，形成稳定的异氰酸酯键，提供更好的耐热稳定性，使粘合剂在较高温度下仍能保持其性能，丁基羟基茴香醚作为抗氧化剂，可防止粘合剂在储存和使用过程中因氧化而降解，延长其使用寿命，氢氧化铝作为热稳定剂，提高橡胶粘合剂的热稳定性，使其能在较高温度下工作而不损失性能，以玻璃纤维和硅藻土作为填充剂，提高粘合剂的机械强度和耐磨性，且采用的间苯二酚-甲醛树脂是通过选定特定的催化剂，利用微波均匀加热以及控制甲醛分批加入的手段，克服了现有的间苯二酚-甲醛树脂制备时副产物多、间苯二酚游离量大、不够环保以及挥发性高的问题，利用本发明的方法制备的橡胶粘合剂具有分散性高、热稳定性高、力学性能好以及不易氧化的优点，满足使用要求。