双组分丙烯酸酯结构胶粘剂的新进展

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本人在1992年由科学出版社出版的合成胶 粘荆丛书第7册《快固型胶粘剂》一书中,曾对丙 烯酸酯类反应型胶粘剂作过详细评述。本文仅就 丙烯酸酯结构胶粘剂近10 a来的进展作一些补
充评述。 l最新专利介绍
丙烯酸酯结构胶,在80年代渐趋成熟,工业 应用已具相当规模,不过在90年代仍有众多的公 司发表许多专利,现介绍几个有代表性的实例。 1.1 日本电气化学工业株式会社¨“1
表3大仓最新低臭丙烯酸酯结构胶的一些性能



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圉1湿热老化对剥离强度的影响
老化条件:RH:95%,50℃
3 3种结构胶的性能对比 一些关于丙烯酸酯结构胶的评论文
章【19—2…,把丙烯酸酯结构胶和环氧、聚氨酯结构 胶性能进行对比。其实3者各有优缺点,下面介
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便,可油面粘接,粘接材料广泛,综合机械性能好 等诸多优点,因而使用越来越广泛。近年来,许多 厂商又致力于该胶的改性,推出了一系列性能更 好的新胶种,使其应用前景更加光明。
参考文献
1 Taguc}1i,koick Suto,Hirom Eur Pat AI)pl Fp
802249 Al 22 0ctl997
双组分丙烯酸酯结构胶粘剂的新进展
陆企亭 (上海康达化工实验厂,上海市,2012叭)
摘要介绍了双组分丙烯酸酯结构腔近10 a束的技术进展。着重介绍了国外几个大公司的最新产品。 对丙烯酸酯、环氧和聚氨酯结构肢性能进行了对比。
关键词丙烯酸酯结构胶技术进展性能
1975年杜邦公司发明了由甲基丙烯酸甲酯 和氯磺化聚乙烯为主要成分的所谓第2代丙烯酸 酯胶粘剂以后,双组分丙烯酸酯结构胶(以下简称 丙烯酸酯结构胶)作为结构胶粘剂的研究和工业 化才有了长足的进步。
这些以M890为代表的胶粘剂,已经使用了 几十年,由于其优异的耐老化特性(见图4)而被 广泛用于车辆等交通工具的结构粘接。
圈3在不同温度条件下的利鼻强度

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圈4在柏℃。95%温度条件下搭剪接头的耐久试验
表4各种Bc蹦ik丙烯酸酯胶的剪切强度随时间的变化
3 2 0歌ter公司的丙烯酸酯结构胶 Dexter公司最近披露了一种非常优秀的以甲
能聚合物粘接良好。 2低臭味丙烯酸醋结构胶
从上述专利文献中可以看出,近lO a来各公 司争相研制低臭味丙烯酸酯胶粘剂。最近,大仓 工业的丹下善弘和土肥秀美先生就低臭味丙烯酸 酯胶粘剂发表综述文章¨…。本人也曾就甲基丙 烯酸甲酯为主要单体的结构胶的技术关键提出过 自己的看法“j J,即(1)一个强有力的氧化一还 原引发体系;(2)~个决定固化产物基本性能的 单体组合;(3)嵌段、接枝预聚物或高分子弹性 体的制备与选用。及其固化过程中的物相变化; (4)胶液的快速固化与贮存稳定性之间矛盾的 解决。实际上,这4个关键技术是相互依存,相互 关联的。为了制备低臭味的丙烯酸醣结构胶粘 剂,必须统盘考虑这4个方面的因素。 2.1单体
以是sBS、ABs、mS、MBAs共聚物等热塑性弹
性体和工程塑料。 这些高分子材料.在胶液自由基聚合过程中.
有的参与反应,产生接枝共聚物,有的会形成“岛 相”结构,从而大大增强胶层的耐冲击和耐疲劳性 能。总之,与所用单体相适应的聚合物的选择是 相当重要的。 2.3自由基聚合引发体系
这个体系是由氧化剂和还原剂组成的。通常 使用有机过氧化物为氧化剂,其中异丙苯过氧化 氢和特丁基过氧化氢在反应性、安全性和贮存稳 定性方面都比其他有机过氧化物好。
图6表示上述3类结构胶耐介质性能的比 较。说明新开发的丙烯酸酯结构胶,具有突出的 耐油性和耐水性。
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圈5 3种类型的结构胶固化性能的比较
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对照
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田6环氯、聚氯酶、丙烯酸系AB胶的耐介质比较
该公司还利用有机硼一胺类络合物和有机过 氧化物等上述类似的体系,制得透明的胶牯剂。 不过,这时候必须采用一定量的(甲基)丙烯酸苯 基酯、(甲基)丙烯酸一a一苯氧乙基酯或(甲基)丙 烯酸一a一苯乙基酯等特殊单体。 1.4 日本大仓工业株式会社Ⅲ“5J
该公司近几年的专利很多,是丙烯酸酯胶粘 剂活跃的研究开发者和生产厂商之一
2 Ta雕hi,bchi;Suto,Hir。shi JP 04046977 A2 17 Feb
1992Hi sei
3 Taguc}lj,kolcK 1wata,kr畔i Eur.Pht.Appl EP
49252l All Jull992.
4 Taguchl,k面dli;Suto,Hp耐i Jp04149290 A2 22 May
所谓还原剂,就是有能力和上述有机过氧化 物在常温下反应产生活性自由基的物质。有时也 称促进荆。表2列出常用的几类促进剂。
燥性。另外,在氧化一还原体系中,加入a一羟基 羰基化合物.也可改善表面干燥性。
在改善臭味、固化速度、表面干燥性以及粘接 强度等性能的同时,不能忽视各组分对贮存稳定 性影响,这是取得工业化成果的关键因素之一。 2.4贮存稳定剂
该公司采用无味的单体、甲基丙烯酸苯氧乙 基酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯和双 酚A乙氧基醚甲基丙烯酸双酯等溶解橡胶,组成 双组分胶粘剂,具有无味、粘接强度(A1~A1)高, 且较耐水的特点,剪切强度高达70 l MPa。
该公司也在开发底剂型的产品,例如:主剂 (A)含有树脂、增粘剂、丙烯酸异冰片酯、甲基丙 烯酸羟乙基酯、特丁基过苯甲酸酯、糖精等,底剂 (B)含有醛胺缩合物、萘酸酮和丙酮。粘接铁板 20 s就固化。
日本大仓工业最近改进的低臭丙烯酸胶粘剂 在保持室温快速固化、油面可粘接、粘接性广泛等 特性之外,在表面干燥和耐久性方面也有了很大 进步,综合性能全面达到甚至超过由甲基丙烯酸 甲酯为单体的丙烯酸酯结构胶的水平。表3列出 了大仓低臭胶的性能。图1、2、3可以说明该低臭 胶的耐久性已经达到相当高的水平。
表2常用促进剂的类型和名称
3.1 Bost.k公司的丙烯酸酯结构胶”副 该公司以M890为代表的底剂型丙烯酸酯
胶,是把氯磺化聚乙烯橡胶溶解在MMA单体中 (其他较高级的丙烯酸酯也可应用),再加入一些 甲基丙烯酸,可以改善对基体的粘附性t氯磺化 聚乙烯橡胶是活性的,它可以提供许多接枝点, MMA等单体能接枝上去,并在胶粘剂固化过程 中,形成强韧的三维网络结构。表4列出了 B0stik公司的一些丙烯酸酯胶。
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(环氧树脂)20(质量份,下同),甲基丙烯酸甲酯 50,聚氨酯丙烯酸酯预聚物30,Cu+催化剂1,异 丙苯过氧化氢2,用于钢板粘接。 1.3美国国民淀粉和化学投资控股公司【9“1J
该公司采用三丁基硼一胺类络合物和异丙苯 过氧化氢共同作为引发体系,采用苯乙烯一丁二 烯一苯乙烯嵌段共聚物(SBS)作为弹性体,甲基 丙烯酸异冰片酯为主要单体,少量甲基丙烯酸作 为有机硼络合物的释活剂。
有2个关于无臭味的快固化且贮存稳定性好 的专利,含有甲基丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸一双 酚A乙氧基醚双酯、磷酸单丁酯、对苯醌、甲基丙 烯酸甲酯一丁二烯一苯乙烯(Ⅳ皿s)树脂、异丙苯 过氧化氢、丁醇、乙酰丙酮钒等,组成双主剂体系,
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该公司还有一种专门用于无机材料、塑料和 木材粘接的底剂型胶粘剂。主剂是甲基丙烯酸羟 丙酯、ABS树脂、对苯二醌、单甲基酸性磷酸酯和 二甲基酸性磷酸酯。底剂含有醛胺缩合物和乙酰 丙酮化合物。粘接胶合板加s固化定位,剪切强 度3.7MPa。 1.5美国3M公司【16】
美国3M公司采用三乙基硼一己二胺络台物 和三羟甲基丙烷三丙烯酸酯的甲基氮丙啶衍生 物,其他组份有甲基丙烯酸甲醋、丙烯酸丁酯、甲 基丙烯酸甲酯与丙烯酸乙醣盼共聚物为增粘剂和 少量甲基丙烯酸制成结构胶。其特点是对低表面
在制造低臭味丙烯酸酯结构胶时,由于采用 高分子质量无味单体和齐聚物,体系的厌氧性增 加,往往固化缓慢。特别是表面不干,影响综合性 能的提高。这时,不但要精心考虑单体和聚合物 的相互匹配问题,也要注意选择适当的引发体系。 最近,由钒化合物、酸性磷酸酯和有机过氧化物组 成的氧化一还原体系,改善了固化速度和表面于
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绍的2家公司通过对丙烯酸酯结构胶改性,例如
用橡胶微粒增韧,可使其性能大大提高.说明该胶
种正走向成熟。
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围2在150℃高温下老化,对删离强度的影响
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固化定位时间2 min,表面干燥时问为踟min,剪 切强度(Fe—Fe)约L6 MPa。
该公司用丙烯酸改性的聚氨酯预聚物、甲基 丙烯酸羟丙酯、官能性磷酸酯、对苯二醌、乳酸、乙 酰丙酮钒化合物和异丙苯过氧化氢制得的结构胶 贮存稳定,固化定位时间6.5 min,表面干燥时间 1 d,剪切强度达28 MPa,剥离强度约38 N·crn~。
基丙烯酸酯为单体、橡胶改性的丙烯酸酯结构胶, 其固化产物的基本性能是:邵氏硬度70,断裂伸 长率20%~30%,玻璃化温度有3点:一70、
一21、136℃。
值得注意的是,作为该文比较的环氧胶是 Hyd橡胶改性的优秀结构胶,聚氨酯是
Ashland7s Plio舒p推荐的结构胶,2者均被推荐用
于车辆和舰船中的各种热塑性工程塑料、热固性 塑料和金属的结构粘接。所以,更加具有可比性 和说服力。图5为3种结构胶的固化性能的比 较。
制备低臭味丙烯酸酯胶粘剂适用的单体有2 类:单官能单体和多官能单体。表1列出一些常 用单体的性能。
襄1常用(甲基】丙烯馥系单体的性能
2 2聚合物 丙烯酸酯胶粘剂中一般均要选用一些高分子
聚合物(采用粘度较大的齐聚物的情况除外),其 目的是调整粘度,降低硬化时的收缩率,提高韧 性、耐久性和粘接强度。这些高分子聚合物的种 类很多。如丁腈橡胶、氯磺化聚乙烯、氯丁橡胶、 乙烯一丙烯酸酯橡胶和聚醚橡胶等弹性体,也可
对于丙烯酸酯胶粘剂,含有有机过氧化物的 组分,是贮存稳定性问题比较突出的一个组分;加 人还原剂的另一个组分,比较容易贮存,但在使用 金属化合物的情况下,也常有贮存性问题。
可供选择的贮存稳定剂有醌类、酚类及硝基 化合物等,其他像有机酸和无机酸的碱金属盐、锌 盐、镍盐和铵盐也可以在不影响聚合速率的情况 下提高贮存稳定性。 2.5大仓工业低臭丙烯酸酯结构胶的实例
效果好。室温和100℃时的剪切强度分别为 20 MPa和7 MPa,剥离强度约为35 N·crnl和
32N·crn~。
该公司还开发了一种固化时间为30 min的 丙烯酸酯胶粘剂。聚氨酯丙烯酸酯预聚物为主 体,呋喃甲醇、有机磺酸和异丙苯过氧化氢为氧化 还原体系是其特征。
该公司还取得了一个耐沸水和氧仿的丙烯酸 酯胶粘剂的专利,该专利含有丙烯酸和双酚s
图7表示上述3种结构胶的张力疲劳试验结 果,说明在8.27 MPa的循环应力作用下,3种均 超过了lxl06次循环。
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3种不同类型的结构胶的疲劳试验
4结束语 双组分丙烯酸酯结构胶具有固化快,使用方
该公司还采用分子筛3 A来改进其高温老化 性能。以甲基丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸羟乙基 酯、甲基丙烯酸甲酯为主要单体,以丁腈橡胶为增 韧剂的双主剂体系中加入分子筛3 A,可以提高 高温老化剥离强度。 1.2 日本三键公司【5”1
该公司采用聚醚橡胶作为耐热增韧剂,制备 丙烯酸酯结构胶取得专利权。其特点是粘接铜板
类型 胺类硫腺类 金属化台物 Nhomakorabea硫化台物


N,N一二甲基苯胺、N.N一二甲基对 甲苯胺、正丁醛一苯胺缩合物
乙#硫脲、三甲基硫脲、苯基硫脲、四 甲基硫脲
蔡酸钴、萘酸锰、辛硅铜、己酰丙酮钒 (2价)、乙酰丙酮钒(4价)
十二烷基硫醇、a一羟基丁基幕并咪唑
磷化合物
三(a一己基已基)磷酸酯、三苯基膦
酮类
己酰丙酮、苯甲酰丙酮、二苯甲酰甲烷
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