[摘要]以甲基丙烯酸四氫糠醛酯取代臭味大的甲基丙烯酸甲酯,合成了刺激性气味小的環保型丙烯酸酯粘膠劑.研究表明:當膠体中甲基丙烯酸(ＭＡＡ)的質量分數為4%、异丙苯過氧化氫(ＣＨＰＯ)的質量分數在1%左右、表面活性劑的質量分數為1%和硅烷偶聯劑的質量分數為0.5%時,膠体表現出來的綜合性能比較好.

[關鍵詞]甲基丙烯酸四氫糠醛酯;低臭;環保;膠粘劑

粘接強度要高、固化強度要快、使用方便并且環保,總之應具有优异的綜合性能.國內普遍使用的第二代丙烯酸酯結构膠正是為适應這种需求而研制的.但是它以甲基丙烯酸甲酯為主要聚合單体,其沸點較低,室溫下有強烈的臭味.有些產品甚至采用了致癌性的Ｎ,Ｎ-二甲基苯胺為促進劑,毒性較大.由于人們對環境和身体健康的日益重視,研制和改進丙烯酸酯膠粘劑,采用几乎無味的甲基丙烯酸高級酯和齊聚物代替甲基丙烯酸甲酯,研制出強度高、固化快、無臭味、儲存穩定的新品种,將是丙烯酸酯類膠粘劑發展的方向[1-3].本研究以甲基丙烯酸四氫糠醛酯代替甲基丙烯酸甲酯,采用單因素分析實驗法确,定了配方中甲基丙烯酸
6(ＭＡＡ);异丙苯過氧化氫(ＣＨＰＯ）、表面活性劑和硅烷偶聯劑在膠体中的最佳含量.本實驗除能降低傳統丙烯酸酯結构膠黏劑的气味和毒性外,在耐水性、耐沖擊性和耐久性方面也有所提高。

1. 實驗原料和儀器

1.1　實驗原料

甲基丙烯酸四氫糠醛酯,沙多瑪化學公司(工業品);氯磺化聚乙烯,吉林化工厂(工業品);對苯二酚,分析純;2,6-二叔丁基對甲酚,分析純;ＥＤＴＡ四鈉鹽,分析純;甲基丙烯酸,日本三菱公司(工業品);表面活性劑,工業品;硅烷偶聯劑,武漢大學化1.2　儀器雙輥煉膠机;雙行星動力混合机(型號ＤＬＨ-5;佛山金銀河机械設備有限公司);電子万能拉力試驗机(型號ＣＭＴ-4202;深圳新三思材料檢測有限公司);簡支梁沖擊試驗机(型號ＪＢ10;吳忠材料試驗机厂).

2　實驗步驟

1)將甲基丙烯酸四氫糠醛酯、氯磺化聚乙烯、對苯二酚、2,6-二叔丁基對甲酚、ＥＤＴＡ四鈉鹽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.

2)加入甲基丙烯酸,中速攪拌10ｍｉｎ.

3)加入表面活性劑、硅烷偶聯劑,再中速攪拌10ｍｉｎ.4)溫度降至30℃以下,加入异丙苯過氧化氫,中速攪拌20ｍｉｎ.制膠完畢,出料分裝.

ＭＡＡ不同含量樣品配制.取100ｇ的膠樣,分別配制含ＭＡＡ2ｇ、4ｇ、6ｇ、8ｇ和10ｇ的樣品,制作成試片,進行性能檢測.

ＣＨＰＯ不同含量樣品配制.取100ｇ的膠樣,分別配制含ＣＨＰＯ1ｇ、2ｇ、3ｇ、4ｇ、5ｇ、6ｇ、7ｇ和8ｇ的樣品.制作成試片,進行性能檢測.表面活性劑不同含量樣品配制.取100ｇ的膠樣,分別配制含表面活性劑0.5ｇ、1ｇ、1.5ｇ、2ｇ、2.5ｇ和3ｇ的樣品,制作成試片,進行性能檢測.

硅烷偶聯劑不同含量樣品配制.取100ｇ的膠樣,分別配制含硅烷偶聯劑0.5ｇ、1ｇ、1.5ｇ、2ｇ、2.5ｇ和3ｇ的樣品,制作成試片,進行性能檢測.

3　結果分析

3.1　ＭＡＡ對試片性能的影響

從表1可見:隨著ＭＡＡ的百分質量分數的增加,膠体的拉伸剪切強度呈線形逐漸增大.但由于ＭＡＡ是酸,加入量越大則膠体的ｐＨ值越大,儲存時對包裝鋁管的腐蝕性越強,且ＭＡＡ臭味較大,具有中等毒性,對皮膚和粘膜有較強的刺激性,質量分數越少越好.同時,ＭＡＡ的質量分數越高,膠体的儲存穩定性越差.由表1可見,ＭＡＡ的質量分數為2%、4%時膠体,其綜合性能較好.將兩者的180°剝离強度對比,并最后驗証耐沖擊強度可知,膠樣中ＭＡＡ的最佳質量分數為4%.

3.2　ＣＨＰＯ對試片性能的影響

由表2可見,隨著ＣＨＰＯ的質量分數的增加,膠体的拉伸剪切強度先增加后減小,在2%左右出現峰值.ＣＨＰＯ用量過少時,不易引發聚合,初固速度慢,時間長;ＣＨＰＯ用量過多時,容易產生爆聚現象,使膠層的交聯固化不穩定,影響到膠層的粘結強度和內聚強度.結合凝膠時間來看,ＣＨＰＯ質量分數在1%左右時膠体的耐老化性能明顯增強.并且ＣＨＰＯ的質量分數為1%的膠樣,較ＣＨＰＯ的質量分數為2%的剝离強度高.沖擊強度驗証也滿足要求.可見,膠樣中ＣＨＰＯ的最佳質量分數為1%.

3.3　表面活性劑對試片性能的影響

從表3中可以看出:隨著表面活性劑質量分數的增加,膠体的拉伸剪切強度略有增加.實驗表明,它對膠体的拉伸剪切強度沒有太大的影響,為非關鍵影響因素.結合凝膠時間來分析,表面活性劑的質量分數在0.5%、1%時膠樣綜合性能較好.對比180°剝离強度結果,表面活性劑質量分數為1%的膠樣,其剝离強度較表面活性劑的質量分數為0.5%的膠樣的高.最后通過驗証沖擊強度,确定膠樣中表面活性劑的最佳質量分數為1%.

3.4　硅烷偶聯劑對試片性能的影響

隨著硅烷偶聯劑的質量分數的增加,膠体的拉伸剪切強度略有增加.硅烷偶聯劑的特殊雙官能團結构,使膠体能將不同材質的被粘物有效粘結在一起,擴大了膠体的使用范圍.實驗表明,它對膠体拉伸剪切強度影響也不大,仍可視為拉伸剪切強度的非關鍵影響因素.結合凝膠時間分析可見,硅烷偶聯劑質量分數在0.5%、1%的膠樣綜合性能較好.對比180°剝离強度,硅烷偶聯劑的質量分數為0.5%的膠樣,其剝离強度較硅烷偶聯劑的質量分數為1%的膠樣的高.最后驗証沖擊強度,結果滿足要求.故膠樣中硅烷偶聯劑的最佳質量分數為0.5%(表4).

[參考文獻]

[1]　化學工業出版社組織.中國化工產品大全[Ｍ].北京:化學工業出版社,1994:78-121.

[2]　李子東,李廣宇,于　敏.現代膠粘技術手冊[Ｍ].北京:新時代出版社,2002:28-87.

[3]　李健民,楊東梅,許俊.實用粘結技術問答[Ｍ].北京:化學工業出版社,2004:17-53.