本發(fā)明涉及一種油田開采技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種粘合劑及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

目前，橡膠與金屬的粘合主要依靠熱硫化粘合劑，但是，目前的熱硫化粘合劑主要是溶劑型為主，在使用中會(huì)釋放大量的有機(jī)溶劑，如甲苯、二甲苯等，對(duì)人體健康造成危害。另外，當(dāng)橡膠與金屬利用熱硫化粘合劑粘合在一起后，在橡膠受到交變應(yīng)力作用及外部高溫作用下，橡膠內(nèi)部的熱量不能及時(shí)傳遞散熱，加速了橡膠的老化，導(dǎo)致橡膠的使用壽命不長(zhǎng)，并且橡膠與金屬的粘合性不高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種粘合劑及其制備方法和應(yīng)用，目的在于實(shí)現(xiàn)一種不含有機(jī)溶劑，不僅能夠有效提高橡膠的使用壽命，而且還能有效提高橡膠和金屬之間的粘合性的粘合劑，并且工藝流程簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本較低，對(duì)原料的要求不高。

本發(fā)明提供一種粘合劑，包括如下重量份的組分：羧基丁腈膠乳20-30份，氯丁橡膠膠乳20-30份，丁苯吡膠乳10-20份，酚醛樹脂溶液80-100份，六甲氧甲基三聚氰胺樹脂20-30份，四乙烯五胺1-4份，炭黑1-4份，改性納米氧化鋁線10-30份和分散劑2-3份。

進(jìn)一步地，所述粘合劑不含有機(jī)溶劑。

在一實(shí)施方式中，粘合劑由如下重量份的組分組成：羧基丁腈膠乳20-30份，氯丁橡膠膠乳20-30份，丁苯吡膠乳10-20份，酚醛樹脂溶液80-100份，六甲氧甲基三聚氰胺樹脂20-30份，四乙烯五胺1-4份，炭黑1-4份，改性納米氧化鋁線10-30份和分散劑2-3份。

進(jìn)一步地，羧基丁腈膠乳的固含量為35-45％，粘度為50-120mPas。

進(jìn)一步地，氯丁橡膠膠乳的固含量為35-45％，粘度為5-50mPas。

本發(fā)明的丁苯吡膠乳是2-乙烯基吡啶與其它單體的共聚物。進(jìn)一步地，丁苯吡膠乳的固含量為35-45％，粘度為25-45mPas，并且2-乙烯基吡啶在丁苯吡膠乳中的質(zhì)量含量為5-15％。

進(jìn)一步地，酚醛樹脂溶液的固含量為15-25％，粘度為20-100mPas。

進(jìn)一步地，酚醛樹脂溶液為間苯二酚與甲醛在弱堿溶液中進(jìn)行反應(yīng)得到的反應(yīng)物。

進(jìn)一步地，弱堿溶液為氨水。

進(jìn)一步地，所述炭黑為高色素炭黑。高色素炭黑能夠用來調(diào)色。

進(jìn)一步地，所述改性納米氧化鋁線為納米氧化鋁線經(jīng)硅烷進(jìn)行表面處理得到的，且所述改性納米氧化鋁線的直徑為25-35納米，長(zhǎng)度為5-15微米。改性納米氧化鋁線能夠用來提高粘合劑的導(dǎo)熱性。分散劑能夠使粘合劑中的改性納米氧化鋁線和炭黑均勻分布，實(shí)現(xiàn)粘合劑的顏色與導(dǎo)熱均勻。

進(jìn)一步地，所述改性納米氧化鋁線通過如下方法制備得到：

將硅烷偶聯(lián)劑在pH值為3-5的溶液中水解10-60min，隨后加入納米氧化鋁線，在水浴中恒溫機(jī)械攪拌30-60min，減壓過濾后，用去離子水洗滌至無氯離子，干燥后進(jìn)行活化，得到改性納米氧化鋁線；

其中，硅烷偶聯(lián)劑、納米氧化鋁線之間的重量配比為(1-5)：100；硅烷偶聯(lián)劑包括雙-[3-(三乙氧基硅)丙基]-二硫化物和γ-(2,3-環(huán)氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷，并且雙-[3-(三乙氧基硅)丙基]-二硫化物與γ-(2,3-環(huán)氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷的重量配比為(50-150)：(50-150)；所述溶液為水、醇和鹽酸的混合溶液，水、醇與鹽酸的重量配比為(50-100)：(50-100)：(1-10)。

進(jìn)一步地，所述醇為乙醇或異丙醇。

進(jìn)一步地，本發(fā)明還提供一種粘合劑的制備方法，用于制得上述任一的粘合劑，包括以下步驟：

將20-30份的氯丁橡膠膠乳加入到20-30份的六甲氧甲基三聚氰胺樹脂中，在200-300r/min的速度下攪拌30-60min，得到組分A；

在室溫下將20-30份的羧基丁腈膠乳和10-20份的丁苯吡膠乳混合均 勻后，加入1-4份的炭黑、10-30份的改性納米氧化鋁線和2-3份的分散劑，隨后在2000-8000r/min的速度下分散5-10min，得到組分B；

在室溫下將組分A和組分B混合均勻，隨后依次加入80-100份的酚醛樹脂溶液和1-4份的四乙烯五胺，攪拌30-60min，制得所述粘合劑。

進(jìn)一步地，羧基丁腈膠乳和丁苯吡膠乳混合均勻后，炭黑、改性納米氧化鋁線和分散劑是依次加入的。

進(jìn)一步地，本發(fā)明還提供上述任一所述的粘合劑在橡膠與金屬粘合上的應(yīng)用。

本發(fā)明的實(shí)施，至少具有以下優(yōu)勢(shì)：

1、本發(fā)明的粘合劑不含有機(jī)溶劑，不會(huì)對(duì)人體健康造成危害。

2、本發(fā)明的粘合劑固化后具有良好的導(dǎo)熱型和耐熱性，能夠幫助橡膠及時(shí)地傳遞內(nèi)部的生熱，不僅能有效提高橡膠的使用壽命，而且還能有效提高橡膠和金屬之間的粘合性。

3、本發(fā)明的粘合劑，固化所形成的涂層的導(dǎo)熱系數(shù)為0.845W/m·K以上；采用本發(fā)明的粘合劑對(duì)金屬與橡膠進(jìn)行粘合后，粘結(jié)強(qiáng)度達(dá)到0.75MPa以上；并且，粘合劑涂層耐沸水的時(shí)間達(dá)540小時(shí)以上。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

實(shí)施例1

在本實(shí)施例中，粘合劑由如下重量份的組分組成：羧基丁腈膠乳20份，氯丁橡膠膠乳20份，丁苯吡膠乳10份，酚醛樹脂溶液80份，六甲氧甲基三聚氰胺樹脂20份，四乙烯五胺1份，炭黑1份，改性納米氧化鋁線10份和分散劑2份。

具體制備過程如下：

首先，制備改性納米氧化鋁線；

將硅烷偶聯(lián)劑在pH值為3-5的溶液中水解10-60min，隨后加入納米氧化鋁線，在水浴中恒溫機(jī)械攪拌30-60min，減壓過濾后，用去離子水洗滌至無氯離子，產(chǎn)物置于80℃烘箱干燥后，在180℃下活化12h，得到改性納米氧化鋁線。

然后，將20份的氯丁橡膠膠乳加入到20份的六甲氧甲基三聚氰胺樹脂中，在200-300r/min的速度下攪拌30-60min，得到組分A；

其次，在室溫下將20份的羧基丁腈膠乳和10份的丁苯吡膠乳混合均勻后，加入1份的炭黑、10份的改性納米氧化鋁線和2份的分散劑，隨后在2000-8000r/min的速度下分散5-10min，得到組分B；

最后，在室溫下將組分A和組分B混合均勻，隨后依次加入80份的酚醛樹脂溶液和1份的四乙烯五胺，攪拌30-60min，制得所述粘合劑。

將實(shí)施例1制備的粘合劑噴涂在經(jīng)表面脫脂及噴砂處理的金屬基材上形成涂層，待水分揮發(fā)后，逐漸升溫至160℃，硫化8分鐘，按熱傳導(dǎo)固體電絕緣薄材料熱傳導(dǎo)性能測(cè)試方法測(cè)試涂層的導(dǎo)熱系數(shù)；將硬度為65的丁腈橡膠在上述涂層上進(jìn)行硫化，保持溫度160℃，硫化15分鐘，形成試件，測(cè)試試件中金屬與橡膠之間的粘結(jié)強(qiáng)度；將上述試件在沸水內(nèi)蒸煮，測(cè)試粘結(jié)失效時(shí)間。

測(cè)試結(jié)果為：由粘合劑形成的涂層的導(dǎo)熱系數(shù)為0.845W/m·K，金屬與橡膠之間的粘結(jié)強(qiáng)度為0.75MPa，涂層耐沸水時(shí)間為540小時(shí)。根據(jù)測(cè)試結(jié)果可知，本發(fā)明公開的粘合劑不含有機(jī)溶劑，且固化后具有一定的導(dǎo)熱性及耐熱性，能幫助橡膠及時(shí)地傳遞內(nèi)部的生熱，有效提高橡膠的使用壽命，粘合劑有效提高的提高了橡膠和金屬之間的粘合。

實(shí)施例2

在本實(shí)施例中，粘合劑由如下重量份的組分組成：羧基丁腈膠乳30份，氯丁橡膠膠乳30份，丁苯吡膠乳20份，酚醛樹脂溶液100份，六甲氧甲基三聚氰胺樹脂30份，四乙烯五胺4份，炭黑4份，改性納米氧化鋁線30份和分散劑3份。

具體制備過程如下：

首先，制備改性納米氧化鋁線；

將硅烷偶聯(lián)劑在pH值為3-5的溶液中水解10-60min，隨后加入納米氧化鋁線和硅烷，在水浴中恒溫機(jī)械攪拌30-60min，減壓過濾后，用去離子水洗滌至無氯離子，產(chǎn)物置于80℃烘箱干燥后，在180℃下活化12h，得到改性納米氧化鋁線。

然后，將30份的氯丁橡膠膠乳加入到30份的六甲氧甲基三聚氰胺樹脂中，在200-300r/min的速度下攪拌60min，得到組分A。

其次，在室溫下將30份的羧基丁腈膠乳和20份的丁苯吡膠乳混合均勻后，加入4份的炭黑、30份的改性納米氧化鋁線和3份的分散劑，隨后在2000-8000r/min的速度下分散5-10min，得到組分B；

最后，在室溫下將組分A和組分B混合均勻，隨后依次加入100份的酚醛樹脂溶液和4份的四乙烯五胺，攪拌30-60min，制得所述粘合劑。

將實(shí)施例2制備的粘合劑噴涂在經(jīng)表面脫脂及噴砂處理的金屬基材上形成涂層，待水分揮發(fā)后，逐漸升溫至160℃，硫化8分鐘，按熱傳導(dǎo)固體電絕緣薄材料熱傳導(dǎo)性能測(cè)試方法測(cè)試涂層的導(dǎo)熱系數(shù)；將硬度為65的丁腈橡膠在上述涂層上進(jìn)行硫化，保持溫度160℃，硫化15分鐘，形成試件，測(cè)試試件中金屬與橡膠之間的粘結(jié)強(qiáng)度；將上述試件在沸水內(nèi)蒸煮，測(cè)試粘結(jié)失效時(shí)間。

測(cè)試結(jié)果為：由粘合劑形成的涂層的導(dǎo)熱系數(shù)為1.032W/m·K，金屬與橡膠之間的粘結(jié)強(qiáng)度為0.85MPa，涂層耐沸水時(shí)間為640小時(shí)。根據(jù)測(cè)試結(jié)果可知，本發(fā)明公開的粘合劑不含有機(jī)溶劑，且固化后具有一定的導(dǎo)熱性及耐熱性，能幫助橡膠及時(shí)地傳遞內(nèi)部的生熱，有效提高橡膠的使用壽命，粘合劑有效提高的提高了橡膠和金屬之間的粘合。

實(shí)施例3

在本實(shí)施例中，粘合劑由如下重量份的組分組成：羧基丁腈膠乳25份，氯丁橡膠膠乳25份，丁苯吡膠乳15份，酚醛樹脂溶液90份，六甲氧甲基三聚氰胺樹脂25份，四乙烯五胺3份，炭黑2份，改性納米氧化鋁線20份和分散劑2.5份。

具體制備過程如下：

首先，制備改性納米氧化鋁線；

將硅烷偶聯(lián)劑在pH值為3-5的溶液中水解10-60min，隨后加入納米氧化鋁線，在水浴中恒溫機(jī)械攪拌30-60min，減壓過濾后，用去離子水洗滌至無氯離子，產(chǎn)物置于80℃烘箱干燥后，在180℃下活化12h，得到改性納米氧化鋁線。

然后，將25份的氯丁橡膠膠乳加入到25份的六甲氧甲基三聚氰胺樹脂中，在200-300r/min的速度下攪拌30-60min，得到組分A。

其次，在室溫下將25份的羧基丁腈膠乳和15份的丁苯吡膠乳混合均勻后，加入2份的炭黑、20份的改性納米氧化鋁線和2.5份的分散劑，隨后在2000-8000r/min的速度下分散5-10min，得到組分B；

最后，在室溫下將組分A和組分B混合均勻，隨后依次加入90份的酚醛樹脂溶液和3份的四乙烯五胺，攪拌30-60min，制得所述粘合劑。

將實(shí)施例3制備的粘合劑噴涂在經(jīng)表面脫脂及噴砂處理的金屬基材上形成涂層，待水分揮發(fā)后，逐漸升溫至160℃，硫化8分鐘，按熱傳導(dǎo)固體電絕緣薄材料熱傳導(dǎo)性能測(cè)試方法測(cè)試涂層的導(dǎo)熱系數(shù)；將硬度為65的丁腈橡膠在上述涂層上進(jìn)行硫化，保持溫度160℃，硫化15分鐘，形成試件，測(cè)試試件中金屬與橡膠之間的粘結(jié)強(qiáng)度，然后將上述試件在沸水內(nèi)蒸煮，測(cè)試粘結(jié)失效時(shí)間。

測(cè)試結(jié)果為：由粘合劑形成的涂層的導(dǎo)熱系數(shù)為0.912W/m·K，金屬與橡膠之間的粘結(jié)強(qiáng)度為0.92MPa，涂層耐沸水時(shí)間為720小時(shí)。根據(jù)測(cè)試結(jié)果可知，本發(fā)明公開的粘合劑不含有機(jī)溶劑，且固化后具有一定的導(dǎo)熱性及耐熱性，能幫助橡膠及時(shí)地傳遞內(nèi)部的生熱，有效提高橡膠的使用壽命，粘合劑有效提高的提高了橡膠和金屬之間的粘合。

對(duì)照例1

本對(duì)照例的粘合劑，由如下重量份的組分組成：羧基丁腈膠乳15份，氯丁橡膠膠乳35份，丁苯吡膠乳25份，酚醛樹脂溶液60份，六甲氧甲基三聚氰胺樹脂15份，四乙烯五胺5份，炭黑5份，改性納米氧化鋁線5份和分散劑1份。其余操作流程與實(shí)施例1相同。

采用實(shí)施例1的方法對(duì)本對(duì)照例的粘合劑進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果為：由粘 合劑形成的涂層的導(dǎo)熱系數(shù)為0.456W/m·K，金屬與橡膠之間的粘結(jié)強(qiáng)度為0.43MPa，涂層耐沸水時(shí)間為130小時(shí)。根據(jù)測(cè)試結(jié)果可知，本對(duì)照例的粘合劑形成的涂層的導(dǎo)熱系數(shù)比本發(fā)明制備的粘合劑形成的涂層的導(dǎo)熱系數(shù)小，采用本對(duì)照例的粘合劑的金屬與橡膠之間的粘結(jié)強(qiáng)度比采用本發(fā)明制備的粘合劑的粘結(jié)強(qiáng)度小，同時(shí)，本對(duì)照例粘合劑形成的涂層耐沸水時(shí)間比本發(fā)明制備的粘合劑形成的涂層耐沸水時(shí)間短。因此，采用本發(fā)明制備的粘合劑不僅固化后的導(dǎo)熱型較好，能幫助橡膠及時(shí)地傳遞內(nèi)部的生熱，有效提高橡膠的使用壽命，而且還能有效提高橡膠和金屬之間的粘合性。

最后應(yīng)說明的是：以上各實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。