一种笔记本计算机用丙烯酸酯胶的研制

刘苏宇，张银华，张浩军

（广州市回天精细化工有限公司，广东 广州 510800）

一种笔记本计算机用丙烯酸酯胶的研制

刘苏宇，张银华，张浩军

（广州市回天精细化工有限公司，广东 广州 510800）

制备了一种笔记本行业用丙烯酸酯胶，以拉拨力为考核参数，得到其最优配方为：四氢呋喃酯6%，SBS 12.6%，促进剂1 1.45%。

笔记本；丙烯酸酯胶；拉拔力；挤出率；操作时间

由于丙烯酸酯胶粘剂优异的粘接性能，其在很多新的领域得到了应用。在笔记本和平板电脑行业中，要求胶水具有固化迅速、紧固时间短、有超强的耐冲击和抗疲劳性能，而这些对丙烯酸酯胶提出了新的要求，即要求其具有操作时间长，定位时间短，能够进行热压固化［1］。本文通过对不同种类丙烯酸酯单体、弹性体和促进剂的选择，制备了一种综合性能优异的丙烯酸酯结构胶。

1 实验部分

1.1 主要原料

甲基丙烯酸甲酯（MMA）、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS）、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（MBS）、丁腈橡胶（NBR）、环氧树脂、甲基丙烯酸羟乙酯（HEMA）、甲基丙烯酸（MAA）、四氢呋喃酯、环己酯、异冰片酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯（EM331）、引发剂、促进剂、阻聚剂，均为市售工业品。

1.2 制备方法

1）甲组分的制备

将MMA、弹性体、HEMA、阻聚剂按配比投入反应釜，通冷却水，搅拌至弹性体完全溶解。再加入促进剂、MAA，搅拌均匀。

2）乙组分的制备

将MMA、环氧树脂、弹性体、阻聚剂按配比投入反应釜，通冷却水搅拌至弹性体完全溶解。再加入引发剂搅拌均匀。

1.3 性能测试

1）试件制备

使用自动点胶机在笔记本样件上进行点胶，然后使用热压机进行热压，固化24 h后进行拉拔力试块的粘接。

2）拉拔力强度

在万能电子拉力机上分别对常温、恒温恒湿老化后、冷热冲击老化后的试样进行拉拨力强度测试。测试仪器：万能电子拉力机。

测试条件：室温固化24 h；室温固化24 h后，50℃/95%RH老化336 h；室温固化24 h后，-40～80℃冷热冲击15个循环（每循环2 h）。

3）挤出率

灌装一组50 mL胶，放入专用夹具中，气压0.4 MPa，使用50 mL专用静态混合管，用自制注射泵挤出，测试1 min内挤出胶液的量。

4）操作时间

称取A组份9 g、B组份1 g，从开始混合时计时，混合均匀后将胶涂于2 mm厚的模具中，记录胶开始增稠不能再粘接使用的时间，即为操作时间。

2 结果与讨论

2.1 不同种类单体的选择

在甲组分中分别加入不同种类第3单体，在相同的反应条件下进行反应。图1给出了不同种类第3单体用量与拉拔力的关系曲线。从图1可以看出，随着第3单体用量的增加，拉拔力呈现先增大后减小的趋势。当用量为6%时，拉拔力达到最大值。其中EM331＞四氢呋喃酯＞环己酯＞异冰片酯。

图1 不同种类单体的用量与拉拔力的关系Fig.1 Effect of contents of different monomers on drawing force

分析图1结果可能有如下2种原因：

1）上述4种单体中都含有高反应性的乙烯基官能团，随着交联反应的进行，聚合物体系的交联密度逐渐增大，结构紧密，从而使拉拔力逐渐增加。当用量大于6%时，聚合物交联度达到饱和，产生包裹效应，使自由基无法和单体接触，导致过量的单体不再参与接枝聚合反应，成为外增塑剂游离于体系中，溶胀大分子链，降低分子间作用力，从而使拉拔力下降。

2）EM331具有3个高反应性官能团，因此在反应初期就能够快速地提升交联密度，同时多点反应使其聚合物的互穿网络结构更加致密，因此具有最大的拉拔力。四氢呋喃酯、异冰片酯、环己酯3者都具有环状结构，而环状结构供电子能力的强弱决定了3者拉拔力的高低，即供电能力越弱，拉拔力越高。3者中，四氢呋喃酯具有含氧五元环，具有较强吸电子能力即供电能力低，因此四氢呋喃酯中乙烯基上的C+离子具有较强的正电荷，从而更易发生聚合反应，具有较高的强度。环己酯与异冰片酯都是含碳六元环，但异冰片酯的六元环上具有一个叔丁基，使其供电能力大于环己酯，因此环己酯的拉拔力大于异冰片酯［2］。

以下述条件对粘接好的常温固化样件进行老化实验：

（1）50℃/95%RH老化336 h；

（2）-40～80℃冷热冲击15个循环（每循环2 h）。

不同第3单体体系老化后的拉拨力测试结果见图2。

图2 老化后不同种类单体的用量与拉拔力的关系Fig.2 Effect of contents of different monomers on drawing force after ageing

从图2可以看出，经过老化，拉拔力都出现了衰减。各体系在第3单体加入6%时对应拉拔力测试结果列于表1。

表1 老化后不同种类单体体系对应的拉拔力Tab.1 Effect of different monomers on drawing force after ageing

从表1可以看出，拉拔力衰减率规律是：四氢呋喃酯＞EM331＞环己酯＞异冰片酯。

分析原因是：

1）上述4种单体中异冰片酯、四氢呋喃酯、环己酯都含有环状结构即空间结构为稳定的类椅型结构，提高了聚合物体系的热稳定性。而电负性方面，四氢呋喃酯＞环己酯＞异冰片酯，因此经过湿热老化，拉拔力保留率规律为：四氢呋喃酯＞环己酯＞异冰片酯＞EM331。

2）玻璃化温度决定着产品在冷热冲击过程中聚合物回弹能力的大小，即玻璃化温度越大，回弹能力越差则强度衰减越多［3］。因此由表1玻璃化温度数据可知，经过冷热冲击拉拔力顺序为：四氢呋喃酯＞EM331＞环己酯＞异冰片酯。

综上，经过老化后拉拔力均出现衰减，但四氢呋喃酯为最低，因此选择四氢呋喃酯为主功能单体。

2.2 不同种类弹性体的选择

分别在甲组分中加入不同种类弹性体，在相同的反应条件下进行反应。图3给出了不同种类弹性体用量与挤出率的关系曲线。从图3可以看出，随着弹性体用量的增加，挤出率呈现逐渐增大的趋势。

图3 不同种类弹性体的用量与挤出率的关系Fig.3 Relationship of contents of different elastomers and press ratio

由于笔记本点胶机具有点胶针速快，针头距离点胶作业面低的特点，所以要求胶粘剂在点胶压力下具有较好的挤出率，出胶顺畅，不断胶，不拉丝，停线后针头不溢胶。因此弹性体的选择至关重要。以挤出率2.0 g/min为标准进行选择，弹性体NBR在有限的用量范围内无法达到要求，CSM和SBS可以满足。

在表2可以看出，相同挤出率下，CSM具有更高拉拔力。这是由于CSM（氯磺化聚乙烯）本身带有强吸电子基团磺酸基和强吸电子元素氯，使其聚合物的骨架结构具有很强的电负性，能够增强聚合物分子链间的分子间作用力和静电作用，同时能够更好地与被粘材料表面湿润，从而具有更高的拉拔力［4］。但笔记本用丙烯酸酯胶作为一款为电子产品配套的胶粘剂，需要进行ROHS认证，在产品体系中不能含有卤素。而CSM含有氯，因此选择SBS作为主弹性体，用量12.6%。

表2 不同弹性体在挤出率为2.0 g/min时与拉拨力的对应关系Tab.2 Relationship of drawing force and elastomer type for press ratio of 2.0 g/min

2.3 不同种类促进剂的选择

分别在甲组分中加入不同种类促进剂，在相同的反应条件下进行反应。图4给出了不同种类促进剂用量与操作时间的关系曲线。从图4可见，随着促进剂用量的增加，操作时间逐渐缩短。

笔记本外壳在点胶机器人点胶后，会放在传输带上传至下一热压工序。由于各个工厂传输带的长短不一，在传输带上传输的时间也不相同。这就要求胶水在混合点出后，不能立刻发生交联反应，而要具有一定的操作时间。在操作时间内，交联反应的转化率很低，之后转化率迅速升高，胶水快速反应固化，产生大量热量至7 min时完成固化。反应历程如图5所示。

图4 不同种类促进剂的用量与操作时间的关系Fig.4 Relationship of operation time and contents of different accelerants

图5 操作时间与转化率的关系Fig.5 Relationship of percent conversion and operation time

从图5可以看出，促进剂用量增加就能缩短操作时间，还会使产品的稳定性下降。以操作时间4 min为标准进行选择，促进剂1用量最小，以1.45%为最佳。

3 结论

通过系列实验，对各种影响因素进行了深入分析，优化确定了其最佳用量，制得了一种笔记本行业用丙烯酸酯胶。实验结果显示，当体系中四氢呋喃酯的用量为6%，SBS用量为12.6%，促进剂1用量为1.45%时其综合性能最佳。

［1］何瑞红，胡孝勇.第二代丙烯酸酯胶粘剂的研究进展［J］.中国胶粘剂，2012（11）.

［2］刘苏宇，高保娇.Ce（Ⅳ）盐引发丙烯腈在交联聚乙烯醇微球表面的接枝聚合［J］.化学世界，2010（04）.

［3］刘苏宇，韩胜利.不同单体对SGA耐冷热冲击性能的影响［J］.粘接，2013（04）.

［4］夏浩，林中祥.聚氨酯对第二代丙烯酸酯胶粘剂的增韧改性研究［J］.中国胶粘剂，2013（12）.

［5］黄岐善，翁志学，黄志明，等.引发剂"笼蔽效应"的微观动力学解释［J］.高等学校化学学报，1999（05）.

［6］刘洁，聂聪，黄海江，等.促进剂对α-氰基丙烯酸酯胶固化反应动力学的影响［J］.粘接，2014（01）.

Developing of acrylate adhesive for notebook computer

LIU Su-yu，ZHANG Hao-jun，Zhang Yin-hua
（Guangzhou Huitian Fine Chemical Co.，Ltd.，Guangzhou，Guangdong 510800，China）

The effect of different factors on properties of the acrylate adhesive for notebook computer were investigated by using drawing force as the evaluation parameter. In the prepared optimal acrylat adhesive formulation， the contents of tetrahydrofuran polymer， SBS and accelerant were 6%， 12.6% and 1.45% by weight of acrylat adhesive，respectively.

acrylate adhesive； notebook computer；drawing force；press ratio；operation time

TQ433.4+3

A

1001-5922（2015）07-0053-04

2014-06-24

刘苏宇（1986-），男，硕士，研究方向：胶粘剂研发。E-mail：Liusuyu1986@126.com。