摘要:用丙烯酸高級烷基酯代替甲基丙烯酸甲酯作為主要單体,采用氯磺化聚乙烯為增韌劑,研制了一种性能优异的低臭環保丙烯酸酯結构膠,其剪切強度(鋼/鋼)23.47MPa,沖擊強度2.13J/cm2,180°剝离強度6.34kN/m。

關鍵詞:丙烯酸酯結构膠;氯磺化聚乙烯;醛胺縮合物;低臭環保

由于人們對環境和身体健康的日益重視,對環保型膠粘劑的需求量逐漸增加。近年來隨著我國經濟的發展,人民生活水平普遍提高,對環境質量的要求也逐步提高。改革開放后許多國際大公司進入我國,進一步帶動了民眾的環保意識。許多境內企業為參与國際競爭,想方設法通過ISO14000環保体系認証,他們迫切需要使用環保型的膠粘劑。許多用戶對傳統雙組分丙烯酸酯膠粘劑的強烈臭味提出了質疑,例如丙烯酸酯膠粘劑用量較大的一些揚聲器制造厂家,已明确要求供應商降低膠粘劑的气味。開發低臭環保丙烯酸酯結构膠是必然的選擇,大勢所趨。

1　實驗部分

1.1　原材料

甲基丙烯酸高級酯,工業品,沙多瑪化學公司;氯磺化聚乙烯,工業品,吉化公司有机合成厂;甲基丙烯酸羥乙酯,工業品,進口;甲基丙烯酸(MAA),工業品,進口;阻聚劑,試劑,國產;表面活性劑,工業品,進口;硅烷偶聯劑,工業品,武大有机硅新材料股份有限公司;异丙苯過氧化氫(CHPO),工業品,進口。

1.2　性能測試

剪切強度　按GB/T7124—1986進行。

180°剝离強度　按GB/T2790—1995進行。

沖擊強度　按GB/T6328—1999進行。

貯存穩定性　將膠液放入80℃烘箱不凝膠的時間

1.3　制備方法

(1)將氯磺化聚乙烯用塑煉机打三角包薄通10次,拉片,備用;

(2)將甲基丙烯酸高級酯、氯磺化聚乙烯、阻聚劑按比例投入雙行星動力混合机中,高速攪拌并且通冷卻水冷卻至氯磺化聚乙烯完全溶解;

(3)分別加入甲基丙烯酸、表面活性劑、硅烷偶聯劑、過氧化物攪拌均勻;

(4)出料分裝。

2　結果及討論

2.1　固化机理

以甲基丙烯酸高級酯為主要單体,以氯磺化聚乙烯為彈性体組成的非混合型丙烯酸酯膠粘劑,其固化机理是,由有机過氧化物与醛胺縮合物构成氧化還原体系,醛胺縮合物引發有机過氧化物產生自由基。

2.2　丙烯酸酯單体的選擇

第2代丙烯酸酯膠粘劑的臭味主要來自低沸點丙烯酸酯單体。甲基丙烯酸甲酯是最常用的活性單体,它具有反應活性高、配制的膠粘劑性能优异等特點,所以市售產品多以其作為主要的活性單体,質量分數往往高達50%～70%,因其沸點僅100℃,揮發性強,成為膠粘劑中臭味的主要來源。選擇揮發性低的單体是改善第2代丙烯酸酯膠粘劑臭味的主要方法。表1給出了部分單体的揮發性及臭味對比。

為了改善臭味,不僅可以用(甲基)丙烯酸高級烷基酯代替甲基丙烯酸甲酯,還可以用甲基丙烯　基封端的齊聚物或丙烯酸酯齊聚物作為膠粘劑基料的主体,但必須考慮單体或齊聚物与氯磺化聚乙烯橡膠的相容性。試驗結果表明,(甲基)丙烯酸高級烷基酯与氯磺化聚乙烯橡膠有良好的相容性,但齊聚物与氯磺化聚乙烯橡膠的相容性很低,容易分層。所以只能選擇如甲基丙烯酸四氫糠醇酯、甲基丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸 2 苯氧基乙酯等丙烯酸高級烷基酯。本文采用了甲基丙烯酸四氫糠醇酯作為主要單体。

2.3　甲基丙烯酸對膠粘劑性能的影響

甲基丙烯酸(MAA)作為丙烯酸酯膠的交聯劑和促進劑對膠粘劑的性能有很大影響。MAA作為反應單体在体系中直接參与化學反應,從而提高了膠層的粘接強度和內聚強度,同時MAA也是丙烯酸酯膠粘劑的促進劑,隨著MAA的含量的增加,初固時間也隨之縮短,但膠液的貯存穩定性也隨之下降。如表2所示。

2.4　過氧化物對膠粘劑性能的影響

過氧化物作為引發劑,在促進劑的作用下分解產生活性自由基進而引發交聯聚合反應。在体系中,過氧化物的濃度直接影響到產生的自由基濃度,而自由基濃度是影響聚合物分子質量和分子質量分布的關鍵因素。濃度小,聚合物分子質量大,分子質量分布范圍寬;濃度大,分子質量小,分子質量分布范圍窄。膠粘劑分子質量過高,分子鏈的卷曲、纏結趨勢增加,會使分子活動受限,不利于濕潤和擴散,從而降低了膠粘劑的粘接強度;膠粘劑分子質量過小,膠粘劑的內聚強度減小,同樣導致粘接強度下降。從圖1可以看出,隨著CHPO含量的增加,拉伸剪切強度(不鏽鋼不鏽鋼)先增加后降低,在4.7%左右出現峰值。

2.5　性能特點

低臭環保丙烯酸酯結构膠采用橡膠增韌,具有耐剝离、抗沖擊、高強度、快速固化以及低臭味的特點,可用于粘接金屬、木材、鐵氧体、陶瓷和塑料等多种材料。性能測試結果見表3。

3　結論

選擇丙烯酸高級烷基酯代替甲基丙烯酸甲酯作為主要單体,用氯磺化聚乙烯為增韌劑,研制了一种性能优异的低臭丙烯酸酯結构膠。膠粘劑中MAA的質量分數為4%、CHPO的質量分數在5%左右時,膠粘劑表現出來的綜合性能較好。

參考文獻

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[2]周建文,羅軍.新型第二代丙烯酸酯結构膠[J].粘接,2000,21(4):19-21.