低气味高强度丙烯酸酯结构胶的研制

欧静 薛纪东 钟汉荣

摘要：制备了一种低气味高强度快速固化丙烯酸酯结构胶。研究了不同单体、增韧剂等对结构胶性能的影响。配方优化后的胶拉伸剪切强度22.8 MPa，初固时间：5～10 min。

关键词：低气味；高强度；丙烯酸酯结构胶

中图分类号：TQ433.4+36 文献标识码：A 文章编号：1001-5922（2013）10-0075-03

由于人们对环境和身体健康的日益重视， 对环保型胶粘剂的需求量逐渐增加。但是传统双组分丙烯酸酯胶粘剂的臭味严重影响施工现场的环境，而且对工人的皮肤、眼睛和呼吸道有刺激性。丙烯酸酯胶粘剂用量较大的一些扬声器制造厂家，已明确要求供应商降低胶粘剂的气味[1]；笔记本外壳镁铝的粘接以及家电行业已大量使用低气味丙烯酸酯结构胶，但市场几乎为国外垄断，因此迫切需要研发环境友好的新型低气味丙烯酸酯结构胶。本文制备了一种低气味高强度丙烯酸酯结构胶。研究了不同单体、增韧剂等对胶液性能的影响。配方优化后制备的胶拉伸剪切强度22.8 MPa，初固时间：5～10 min。

1 实验部分

1.1 主要原材料

甲基丙烯酸-2-苯氧基乙酯、四氢呋喃甲基丙烯酸酯，工业品，沙多玛化学公司；甲基丙烯酸，上海华谊；N-220S，日本JSR；NIPOL1072，日本瑞翁；N41，兰州石化；Poly bd R45V，克雷威利；对羟基苯甲醚，阻聚剂，国产试剂；磷酸酯，国产试剂；正丁醇-苯胺缩合物，工业品，进口；异丙苯过氧化氢（CHPO）， 工业品，阿克苏。

1.2 胶液的制备

（1）将甲基丙烯酸酯类单体、甲基丙烯酸和橡胶，按比例投入双行星动力混合机中，高速搅拌至橡胶完全溶解；

（2）将上述混合物分成A、B 2份，A组分加入阻聚剂和异丙苯过氧化氢；B组分加入促进剂、染料。

1.3 性能测试

1）初固时间

将A、B组分按质量比1∶1混合均匀，从混合开始时计时，观察混合胶液放热至失去粘性，记下所需时间为初固时间。

2）拉伸剪切强度

将试片端部用砂纸打磨，并使铝片表面平整光亮，在使用前用有机溶剂清洗表面，晾干。将A、B组分以1∶1质量比混合均匀并刮涂在试片表面上，搭接加压，室温固化24 h后，拉伸剪切强度测试参照GB/T7124—1986在万能电子拉力机上进行。

3）贮存稳定

将胶液放入80 ℃烘箱记录不凝胶的时间。

2 结果和讨论

2.1 单体的选择

传统双组分丙烯酸酯胶强烈臭味主要来源于所含的甲基丙烯酸甲酯单体。因其含量高，沸点低，挥发性强，因此气味大，刺激性大，严重影响工作环境和人体健康[2]。选择挥发性低的单体是降低丙烯酸酯结构胶臭味的主要方法。从单体气味、对橡胶的溶解性以及固化速度和固化后强度等方面综合考虑选择合适的单体。选择橡胶NIPOL1072为增韧剂，磷酸酯和正丁醇-苯胺缩合物为促进剂，异丙苯过氧化氢为引发剂，并固定其用量，配合丙烯酸酯单体，考查不同单体对胶性能的影响（见表1）。经配方优化，最后选择甲基丙烯酸、甲基丙烯酸-2-苯氧基乙酯和四氢呋喃甲基丙烯酸酯复配使用，可在低气味的情况下获得所需的机械性能。

2.2 橡胶的选择

在丙烯酸酯胶中加入固体或液体橡胶作为增韧剂，在自由基聚合过程中，可参与反应生成接枝共聚物，形成半互穿网络结构，从而赋予胶优异的抗冲击性和韧性[3]。不同型号的橡胶对强度影响很大。由表2可见N-220S作增韧剂时强度最好，但由于NIPOL1072的溶解性优于N-220S，最终选择NIPOL1072作为增韧剂。

NIPOL1072加入量对拉伸剪切强度的影响见图1。随着橡胶含量的增加，拉伸剪切强度先升高后下降。这主要是因为橡胶的加入有利于单体聚合反应的调节，使氧气在胶液中的扩散受限，减少氧对单体的阻聚作用，保证链增长顺利进行；而且，橡胶中基团参与反应，产生接枝共聚物，形成半互穿网络结构，提高胶的拉伸剪切强度。但当橡胶加入量过大时，黏度也不断增大，链增长受阻，湿润性也差， 粘接强度反而下降。橡胶的加入量在15%时拉伸剪切强度最高。

2.3 促进剂的选择

促进剂对胶的贮存稳定性、固化速度影响很大。以磷酸酯和胺类为促进剂，可以很好地平衡稳定性和固化速度之间的关系。本体系采用磷酸酯和正丁醇-苯胺缩合物作为促进剂，可在5～10 min内初固，且贮存稳定性好。

2.4 性能指标

低气味丙烯酸酯结构胶采用甲基丙烯酸、甲基丙烯酸-2-苯氧基乙酯和四氢呋喃甲基丙烯酸酯单体复配使用，加入NIPOL1072橡胶增韧，选择磷酸酯和正丁醇-苯胺缩合物作为促进剂，最终制备的胶气味低、强度高、固化快。可用于粘接各类金属，基本配方见表3。

表4为配方优化后的性能测试结果。

3 结论

本文选用甲基丙烯酸、甲基丙烯酸-2-苯氧基乙酯和四氢呋喃甲基丙烯酸酯作为复配单体，橡胶NIPOL1072为增韧剂，磷酸酯和正丁醇-苯胺缩合物为促进剂，最终制备的丙烯酸酯结构胶气味低、强度高、固化快，性能优异，可用于各类金属的粘接。

参考文献

[1]桂武标.低臭环保丙烯酸酯结构胶的研制[J].粘接，2007，28（2）.

[2]陆企亭.双组分丙烯酸酯结构胶粘剂的新进展[J].粘接，1999（增刊）：83-97.

[3]严粉顺.第二代丙烯酯胶的固化机理[J].哈尔滨工业大学学报，1990，10（5）

Preparation of lowly-odor and highly-strength acrylic structural adhesive

OU Jing，XUE Ji-dong，ZHONG Han-rong

（China Auto Adhesive Institute，Guangzhou Mechanical Engineering Research Institute Co.，Ltd.，Guangzhou，Guangdong 510700，China）

Abstract：This article described the preparation of the acrylic structural adhesive with low odor and high strength，and analyzed the influence of monomers and flexibilizers on the performance of structural adhesive.After optimizing the adhesive has the shear tensile strength of 23.47 Mpa and the fixing time of 5-10 minutes.

Key words：low odor；high strength；acrylic structural adhesive