一种非流淌型高强度丙烯酸酯胶黏剂的研制

李　岳，孙　禹，2*，孙东洲，2，孔宪志，2，吕　虎，于国良，张立颖

（1.黑龙江省科学院 石油化学研究院，黑龙江 哈尔滨 150040；2.黑龙江省科学院 高技术研究院，黑龙江 哈尔滨 150020）

一种非流淌型高强度丙烯酸酯胶黏剂的研制

李岳1，孙禹1，2*，孙东洲1，2，孔宪志1，2，吕虎1，于国良1，张立颖1

（1.黑龙江省科学院 石油化学研究院，黑龙江 哈尔滨 150040；2.黑龙江省科学院 高技术研究院，黑龙江 哈尔滨 150020）

介绍了一种室温固化非流淌型高强度丙烯酸酯胶黏剂的研制。分别通过填料增稠、弹性体增稠和超细尼龙粉增稠三种工艺制得非流淌型丙烯酸酯胶黏剂；对三种胶黏剂外观和力学性能进行对比，发现超细尼龙粉增稠工艺制成的丙烯酸酯胶黏剂在两方面均优于另外两种工艺制备的胶黏剂。使用该工艺制成了非流淌型高强度丙烯酸酯胶黏剂，对其力学性能进行测试，发现该胶黏剂可室温固化，对金属铝、钛合金、钢材等材料均有很好的粘接效果，可适用于一些特殊部位的粘接。

非流淌型；高强度；增稠

前言

丙烯酸酯结构胶黏剂可粘接碳钢、铝合金、钛合金、塑料、橡胶、玻璃、陶瓷等。国内丙烯酸酯胶黏剂是以甲基丙烯酸酯、橡胶，ABS树脂为主体的双组分室温固化胶黏剂。该胶操作方便，常温固化，可油面粘接，耐冲击、抗剥离，综合性能优良，粘接材料广泛，已经在航空、汽车、电子、工艺品、家用电器等领域应用［1，2］。

目前市场上的丙烯酸酯胶黏剂都为双组份均匀液体，黏度较小，给一些特殊部位的粘接带来困难。本研究分别采用填料增稠、弹性体增稠和尼龙粉增稠的方法对丙烯酸酯胶黏剂进行流变性控制；通过对比，研制出一种非流淌型的高强度丙烯酸酯胶黏剂，适用于一些特殊部位的粘接［3～6］。

1　实验部分

1.1实验原料

丁腈橡胶2265E，深圳梦之巅塑胶有限公司；ABS树脂，台湾奇美实业股份有限公司；甲基丙烯酸甲酯，济南鑫顺化工有限公司；甲基丙烯酸，上海诺泰化工有限公司；甲基丙烯酸羟乙酯，上海海曲化工有限公司；间苯二胺，石家庄中汇化工有限公司；气相二氧化硅R974，上海凯茵化工有限公司超细尼龙粉，淄博家诚新材料公司；环氧AG-80，上海华谊树脂有限公司；过氧化氢异丙苯，上海海曲化工有限公司。

1.2胶黏剂包装及混合组合套件

胶黏剂包装及混合组合套件如图1。

图1　胶黏剂包装及混合组合套件Fig.1　The packing and mixer of adhesive

1.3填料增稠丙烯酸酯胶黏剂A组份的配制填料增稠丙烯酸酯胶黏剂的配制如图2。

图2　填料增稠丙烯酸酯胶黏剂A组份的配制Fig.2　The preparation of component A of filler thickened acrylate adhesive

将50g丁腈橡胶、50g ABS树脂和250g甲基丙烯酸甲酯加入溶解釜中，搅拌至橡胶和ABS树脂完全溶解，加入甲基丙烯酸、甲基丙烯酸羟乙酯、间苯二胺，继续搅拌至溶液均匀透明，加入气相二氧化硅7.5g，搅拌均匀并在三辊研磨机上研磨3次，装入组合套件A管一侧。

1.4弹性体增稠丙烯酸酯胶黏剂A组份的配制

弹性体增稠丙烯酸酯胶黏剂A组份的配制如图3

图3　弹性体增稠丙烯酸酯胶黏剂A组份的配制Fig.3　The preparation of component A of elastomer thickened acrylate adhesive

将75g丁腈橡胶、50g ABS树脂和250g甲基丙烯酸甲酯加入溶解釜中，搅拌至橡胶和ABS树脂完全溶解，加入甲基丙烯酸、甲基丙烯酸羟乙酯、间苯二胺，继续搅拌至溶液均匀透明，注入组合套件A管一侧。

1.5尼龙粉增稠丙烯酸酯胶黏剂A组份的配制

尼龙粉增稠丙烯酸酯胶黏剂A组份的配制如图4。

图4　尼龙粉增稠丙烯酸酯胶黏剂A组份的配制Fig.4　The preparation of component A of nylon powder thickened acrylate adhesive

将50g丁腈橡胶、50g ABS树脂和250g甲基丙烯酸甲酯加入溶解釜中，搅拌至橡胶和ABS树脂完全溶解，加入甲基丙烯酸、甲基丙烯酸羟乙酯、间苯二胺，继续搅拌至溶液均匀透明，注入1∶1双联管胶桶一侧；将10g超细尼龙粉和250g甲基丙烯酸甲酯加入溶解釜中，在80℃水浴中加热搅拌至尼龙粉完全溶解，加入甲基丙烯酸、甲基丙烯酸羟乙酯、间苯二胺，继续搅拌至溶液均匀透明，趁热注入1∶1双联管胶桶另一侧；冷却至室温后将双联管胶桶两侧的胶液通过静态混合管同步挤入组合套件A管一侧。

1.6填料增稠胶黏剂和弹性体增稠胶黏剂B组份的配制

将20gABS树脂和70g甲基丙烯酸甲酯加入溶解釜中，搅拌至ABS树脂完全溶解，加入60g过氧化氢异丙苯，继续搅拌至溶液均匀透明，分别注入填料增稠胶黏剂和弹性体增稠胶黏剂组合套件B管一侧。

1.7尼龙粉增稠胶黏剂B组份的配制

将20g环氧AG-80和70g甲基丙烯酸甲酯加入溶解釜中，搅拌至ABS树脂完全溶解，加入60g过氧化氢异丙苯，继续搅拌至溶液均匀透明，注入尼龙粉增稠胶黏剂组合套件B管一侧。

1.8外观及剪切强度的测定

安装组合套件，通过混合头挤出胶黏剂，观察外观。参照GB7124-86拉伸剪切强度试验方法测试胶黏剂的剪切强度。试片表面处理方法：将钢片用120#砂纸仔细打磨，之后用脱脂棉蘸取乙酸乙酯将表面擦洗干净，于室温下晾干。试片表面涂胶后合拢试片并施加60～80Pa的压力，在室温下保持24h。

1.9非流淌型高强度丙烯酸酯胶黏剂的性能测定

通过实验确定，尼龙粉增稠胶黏剂为非流淌型高强度丙烯酸酯胶黏剂。胶黏剂的性能包括：外观，固化条件，23±2℃及100℃下Al-Al、TC4-TC4、Al-高温合金A286、Al-耐蚀钢的剪切强度以及23± 2℃Al-Al剥离强度。铝试片参照HBZ197-1991进行磷酸阳极化处理；TC4、A286、耐蚀钢表面用120#砂纸仔细打磨，之后用脱脂棉蘸取乙酸乙酯将表面擦洗干净，于室温下晾干。参照ASTMD 1002测试胶黏剂的剪切强度。参照ASTMD1876测试胶黏剂的90°剥离强度。

2　结果与讨论

2.1胶黏剂的外观

填料增稠胶黏剂、弹性体增稠胶黏剂以及尼龙粉增稠胶黏剂的外观见表1。

表1 胶黏剂外观对比Table 1　The appearance comparison

从表1可以看出，用三种方法增稠制备出的胶黏剂均为非流淌型胶黏剂。使用白炭黑或弹性体增稠后，随着胶液黏度的增加，体系混合及转移过程中带入的气泡无法排出。使用尼龙粉增稠，超细尼龙粉溶于体系后，在80℃下体系黏度没有明显增加，此时气泡可以排出，注入双联管后冷却，此时体系中没有气泡存在，通过静态混合管混合后不会引入新的气泡，同时改变了整个体系的流变性。

2.2胶黏剂的剪切强度

胶黏剂剪切强度的测试结果见表2。

表2 胶黏剂剪切强度对比Table 2　The shear strength comparison

尼龙粉增稠胶黏剂剪切强度明显高于填料增稠胶黏剂和弹性体增稠胶黏剂，这可能是由于填料增稠胶黏剂和弹性体增稠胶黏剂体系中存在的气泡影响了胶黏剂的强度，而尼龙粉增稠胶黏剂体系中没有气泡；同时该体系中尼龙粉与环氧AG-80发生聚合，与丙烯酸酯形成互穿体系，使整体强度增加。由此可见，尼龙粉增稠丙烯酸酯胶黏剂体系为非流淌型高强度丙烯酸酯胶黏剂的最佳选择。

2.3非流淌型高强度丙烯酸酯胶黏剂的性能

非流淌型高强度丙烯酸酯胶黏剂的性能见表3。

从表3可以看出，非流淌型高强度丙烯酸酯胶黏剂对金属铝、钛合金、钢材等材料均有很好的粘接效果，常温剪切强度均大于30MPa，100℃剪切强度均大于10MPa；90°剥离强度超过4kN/m。

3结论

（1）使用超细尼龙粉增稠，配合环氧AG80，可以制成无气泡，性能优良的非流淌型高强度丙烯酸酯胶黏剂。该胶黏剂适用于一些特殊部位的粘接。

（2）非流淌型高强度丙烯酸酯胶黏剂对金属铝、钛合金、钢材等材料均有很好的粘接效果，常温剪切强度均大于 30MPa，100℃剪切强度均大于10MPa；90°剥离强度超过4kN/m。

［1]孔宪志，王勃，孙东洲，等.改性丙烯酸酯结构胶黏剂的研制［J］.化学与黏合，2011，33（3）：66～74.

［2]孔宪志，孙东洲，孙禹.一种糊状双马来酰亚胺耐高温胶黏剂的研制［J］.化学与黏合，2012，34（1）：17～19.

［3]孙曼灵，吴良义.环氧树脂应用原理与技术［M］.北京：机械工艺出版社，2002：9～29

［4]HAITAO CHENG.Adhesive compositions with relarding additive：US，6291593［P］.2001-09-18.

［5]ROBIN F RIGHETTINI TERRENCE H DAWDY.Free radical polymerizable compositions including parahalogenated aniline derivatives：US，5932638［P］.2001-08-03.

［6]周建文，罗军.新型第二代丙烯酸酯结构胶［J］.粘接，2000（4）：19～21.

［7]盘锦平，范和平，李桢林.中温潜伏性固化剂在环氧树脂胶黏剂中的研究进展［J］.化学与黏合，2010，32（6）：46～49.

［8]阁明泰.超细尼龙粉改性水性PU漆的机械性能与外观［J］.现代涂料与涂装，2007，10（6）：17～20.

Synthesis of a Kind of non-Flow High Strength Acrylate Adhesive

LI Yue1，SUN Yu1，2，SUN Dong-zhou1，2，KONG Xian-zhi1，2，LV Hu1，YU Guo-liang1and ZHANG Li-ying1
（1.Institute of Petrochemistry，Heilongjiang Academy of Sciences，Harbin 150040，China；2.Institute of Advanced Technology，Heilongjiang Academy of Sciences，Harbin 150020，China）

The development of a kind of room temperature curing non-flow high strength acrylate adhesive is introduced.Three kinds of non-flow acrylate adhesive are prepared respectively by 3 different technologies，which are using filler，elastomer and nylon powder to thicken respectively.By comparing the 3 kinds of adhesive from the aspects of appearance and mechanical property，it is found that the adhesive made by using nylon powder to thicken is superior to other two species.After the mechanical performance tests，it is indicated that the non-flow high strength acrylate adhesive made by this technology can be cured at room temperature，it has an excellent effect on bonding aluminum alloy，titanium alloy and steel，etc.It can be used on some special positions.

Non-flow；high strength；thickening

TQ433.436

A

1001-0017（2016）02-0127-05

2015-12-23

李岳（1985-），男，山东寿光人，硕士，研究实习员，主要研究方向为高分子胶黏剂。
*通讯联系人