接触易位聚合制造技术

本发明专利技术提供一种将一种物质与第一基材表面进行粘合的方法，该方法包括在第一基材表面上提供催化剂，然后将该基材表面与一种物质接触进行易位反应，使该物质粘合在所述第一基材表面上。本方法有二种具体实施方式，包括涂布方法和粘合方法。在涂布实施方法中，可易位物质与基材表面的催化剂接触，经过易位聚合之后形成涂层。粘合方法包括：（ａ）提供在第一基材表面上的催化剂；（ｂ）提供在第一基材表面与第二基材表面之间的可易位物质；（ｃ）使第一基材表面的催化剂与可易位物质接触，使该可易位物质进行易位反应，从而使第一基材表面与第二基材表面粘合。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种把物质粘合在或涂在基材表面并将两种基材表面粘合在一起的方法。尽管粘合剂和涂层的发展已有很长的历史，但是面对日益增多的基材表面，在日益复杂的粘合条件下获得高粘合强度的粘合剂和涂层的需求却持续增长。尤其需要不使用挥发性有机溶剂的环境友好的水溶性或水中使用的粘合体系。至今，开发一种与传统溶剂型粘合剂粘合效果相当的水溶性粘合剂是非常困难的。使用水溶性粘合剂粘合的主要问题是粘合对高温流体和腐蚀性物质的敏感程度。对粘合剂和涂层的另一需求是使用廉价的原料成本得到优异的粘合效果。对粘合剂和涂层的进一步的需求是减少使用时的操作步骤和降低能量消耗。下文提供一些对高质量粘合剂和涂层的需求市场。物品、元件和组合件的制造包括将高弹性基材表面与另一基材表面(或高弹性基材表面，或非弹性基材表面)粘合在一起，该过程通常指将非弹性基材置于模具中，引入熔融或液态的未硬化处理(即未固化)的弹性体，然后加热加压，同时使弹性体固化并与非弹性基材粘合。但是该固化粘合过程存在很多问题。模具通常需要经过复杂的设计而且具有复杂的内部轮廓；弹性体的固化很慢；预压缩的弹性体部分与组合件之间没有粘合上；组合件经历热应力；脱模后的产品通常带有超量的溢料需要除去；任何后续加入更多的成型部件都会破坏先前形成的粘合；而且加工的灵活性也有限。在一定条件下，在高弹性基材表面与另一基材表面粘合之前先将高弹性基材完全固化或硬化比较有利。这一后硬化粘合技术有时指现有技术中的冷粘合。尽管后硬化粘合用于不同物质构成的基材之间，尤其是金属或低表面能物质粘合时，缺少充分的粘合，但仍然是一个令人注目的领域。例如，固化的乙烯-丙烯-二烯三元共聚物橡胶(EPDM)表面能较低使得润湿困难，而且对后续粘合有利的位置如碳碳双键的量较少。硬化或固化后的弹性体用于粘合成功的实施例有限。氰基丙烯酸酯粘合剂可用于后硬化粘合，但面对越来越多的苛刻工业应用，在严酷的环境条件下该粘合剂面临很多已知的问题。例如，氰基丙烯酸酯粘合剂的耐热性、耐溶剂性和韧性很差(参见“粘合剂手册”，Skeist编写，I。，pp.473-476(3d.ed 1990))。其它固化后粘合剂是溶剂型的，并需要高温和很长的固化时间。环氧树脂或聚氨酯粘合剂通常需要弹性体的表面预处理，例如通过使用氧化性火焰、氧化性化学品或者电/等离子体来提高粘合性。但是这些预处理手段成本很高且很花费时间。以上描述的当今的后硬化粘合技术所面临的一些问题，意味着一直就存在对后硬化粘合技术改进的需求。另一需求稳定的粘合领域是SANTOPRENE_的粘合，SANTOPRENE_是一种可从Advanced Elastomer System商购的常用的热塑性弹性体(TPE)。预固化和固化的SANTOPRENE_TPE特别难于粘合，因为它类似聚乙烯或聚丙烯等聚烯烃物质，是一种表面能非常低的热塑性聚烯烃连续基材，根据USP5,609,962，其表面能只有28-30达因/厘米。与极性更强的基材如金属和玻璃粘合几乎不可能。轮胎翻新粘合是另一需要改进的领域。轮胎胶面的替换或更新通常包括将预固化或未固化的翻新胎面胶料与固化的轮胎胎体粘合在一起。翻新胎面胶料围绕着轮胎胎体，两者之间放入未固化的粘合剂(已知的粘合缓冲层或缓冲胶层)。所得轮胎组合件经加温加压一段时间使得粘合缓冲层固化。如果翻新胎面胶料没有固化，本过程有时称为“热硬化”，因为需要使用足够高的温度与压力使翻新胎面胶料硬化。如果翻新胎面胶料预固化了，本过程有时称为“冷硬化”。使用加温加压使得粘合剂固化通常将轮胎组合件放入模具或釜中，需要提供大量的热(根据翻新胎面胶料是预固化还是未固化，通常维持温度在80-250℃之间)以及很长的加工时间(高达300分钟)。减少或完全去除这一加热加压步骤可以极大地降低轮胎翻新的成本。如果能提供无需加热或彻底表面预处理的涂层，就非常有利。这样许多如今不能形成涂层的涂料基材可以改善与基材表面的粘合性，并对不需加热的热塑性聚烯烃提供水中使用的涂层。本专利技术提供将一种物质与第一基材表面进行粘合的方法，包括向第一基材表面提供一种催化剂，并在该基材表面上使该催化剂与经过易位反应的物质接触，通过易位反应使该物质粘合在第一基材表面上。本方法具有二个具体实施例方式涂布方法和粘合方法。在涂布实施方式中，可易位物质施用于基材表面的催化剂上，经过易位聚合之后形成涂层或涂层的组分。所得聚合的可易位物质本身成为涂层或涂层的一部分。这里所指的涂层意味任何能在基材表面形成薄膜(连续或不连续的)，并具有一定功能和/或美观作用的物质。所谓功能包括用于环境保护，防腐蚀、防辐射、耐热、耐溶剂等；机械上的润滑功能；电学性质，如导电性或电阻系数和催化性质。根据本专利技术，涂料包括在“涂层”中。在粘合实施方式中，易位反应用于粘合二个不同的基材表面。特别是提供一种将第一基材表面与第二基材表面粘合的方法，包括(a)提供在第一基材表面的催化剂；(b)提供第一基材表面与第二基材表面之间的可易位物质，或者提供用作第二基材的可易位物质组分；(c)使第一基材表面的催化剂与可易位物质接触进行易位反应，从而使得第一基材表面与第二基材表面粘合。根据附图说明图1所示的第一粘合实施方式，可易位物质作为插在第一基材表面的催化剂与第二基材表面之间的组分的一部分。也就是说可易位物质类似于传统粘合剂，应用时是一种与两种基材不同的组分。根据图2所示的第二粘合实施方式，第二基材由可易位物质制成或包含可易位物质，将此第二基材与第一基材表面的催化剂接触，会在第一和第二基材之间生成一个粘合夹层。这个粘合夹层包括一个经过易位的可易位第二基材薄层。本专利技术还提供一种制品，包含第一基材表面、第二基材表面和插在第一基材表面与第二基材表面之间并起到粘合作用的粘合层，其中第一基材表面包括弹性物质，粘合层包括易位聚合物。本专利技术可以在通常环境条件下，使用最少的步骤和表面处理，在多种基材表面形成很强的粘合效果(包括难于粘合的后硬化的弹性体与热塑性弹性体)，这一特点非常独特。本方法可以避免使用挥发性有机溶剂，因为此过程基本上可以100％反应，和/或可以用水溶性载液进行。本专利技术的粘合方法对制造轮胎的压层特别有用，其中将催化剂施用于轮胎的胎面或胎体，可易位物质施用于未使用催化剂的轮胎的胎面或胎体，随后将使用催化剂的轮胎的胎面或胎体与使用可易位物质的轮胎的胎面或胎体粘合在一起。此方法可以不使用或很少使用热和压力进行轮胎翻新，不需要很长的固化时间，可以减少设备安装的成本。根据本专利技术的另一实施方式，本方法无论是使用涂布还是粘合，均可用于多层结构。在此实施方式中，首先将催化剂和可易位物质如前所述施用于第一基材表面。但是催化剂位置在涂层中继续扩展，保留稳定的活性位置用于与可易位物质的后续反应。也就是说在可易位物质形成的新表面中仍保留活性催化剂。第二种可易位物质与“活性”表面接触形成新的薄层。此过程可以持续到表面上保留的催化剂活性位减少到不能再使用时为止。需要注意的是，通常催化剂不损耗或失活，因此无需使用过量的催化剂。图1描述根据本专利技术将两个基材相互粘合的第一种实施方式的优选实施方案；图2描述根据本专利技术将两个基材相互粘合的第二种实施方式；图3描述根据本专利技术的粘合过程，其中催化剂包含在聚本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使第一基材表面与第二基材表面粘合的方法，该方法包括：（ａ）在第一基材表面上提供催化剂；（ｂ）在第一基材表面与第二基材表面之间提供可易位物质，或者提供作为所述第二基材的组分的可易位物质；和（ｃ）使第一基材表面的催化剂与所述可易 位物质接触，使可易位物质进行易位反应，并使第一基材表面与第二基材表面粘合。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：爱德华F托卡斯，肯尼思C卡斯特，马克A魏，
申请(专利权)人：洛德公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]