耐高温厌氧胶的油面粘接性能改进

陈亮 彭小琴 陈炳耀 凌辉

摘要：以乙氧化双酚A二甲基丙烯酸酯（BPA2EODPT）、环氧丙烯酸酯（EA）和甲基丙烯酸羟丙酯（HPMA）为主体材料，BMI为耐热改性剂，添加SiO2等无机填料以及Span 85等表面活性剂，制备出油面粘接性好的耐高温厌氧胶。结果表明，以破坏扭矩、平均拆卸扭矩、油面粘接强度损失率为考查指标，当w（SiO2）=4%～6%、w（Span 85）=0.4%时，油面粘接性能较优。

关键词：厌氧胶；耐高温；油面粘接；改进

中图分类号：TQ433.4+39 文献标识码：A 文章编号：1001-5922（2014）04-0044-04

单组分厌氧胶因其固化速度快、粘接牢固、使用便捷等特点，已经被广泛应用于车辆工业、工程机械、电子、家电等领域[1]。一般而言使用厌氧胶前都需要对工件进行除油处理。普通的厌氧胶对零件表面的油膜较为敏感[2]，但是在实际使用过程中，很难做到对油污的彻底清理，油膜的存在往往会降低其粘接性能，因此改善厌氧胶的耐油污能力非常重要。

本研究在以往研发的耐高温性较好的厌氧胶基础上，通过添加一些特殊填料、助剂等来提高厌氧胶的油面粘接性能。考查了各组分对油面粘接性能的影响，制备了耐油污的耐高温厌氧胶。

1 实验部分

1.1 试验原料

乙氧化双酚A二甲基丙烯酸酯（BPA2EODPT），工业级，沙多玛；环氧丙烯酸酯（EA），自制；甲基丙烯酸羟丙酯（HPMA），工业级，日本三菱；N，N'-4，4'-二苯甲烷双马来酰亚胺（BMI），工业级，莱州市莱玉化工有限公司；气相二氧化硅（SiO2），工业级，美国卡博特公司；失水山梨醇三油酸酯（Span 85）、十二烷基磺酸钠（SDS）、十二烷基苯磺酸钠（LAS）、辛烷基酚聚氧乙烯醚（OP），工业级，市售；异丙苯过氧化氢（CHP），工业级，阿克苏诺贝尔；N，N-二乙基对甲苯胺（DPT），分析纯，上海宝曼生物科技有限公司；糖精（SA），分析纯，成都格雷西亚化学技术有限公司；稳定剂，自制。

1.2 试验仪器

扭力扳手，ZNB25A型，中航工业东方仪器厂；数显式电热恒温干燥箱，101-2A型，上海沪越试验仪器有限公司。

1.3 试验制备及测试

按照一定比例将单体BPA2EODPT、EA、HPMA搅拌均匀后，加入BMI、DPT、SA、填料、表面活性剂和稳定剂，水浴升温至40～60 ℃，搅拌至固体溶解完全；快速冷却至室温，加入CHP搅拌均匀，出料；将厌氧胶分别涂敷在钢制M8螺栓和螺母上，随即装配，常温固化后进行力学性能测试。

1.4 性能测试

（1）破坏扭矩（Tb）、平均拆卸扭矩（Tp）

参照JB/T 7311—2008，采用扭力扳手测定仪测定（测试温度25 ℃）。

（2）油面粘接强度

现将螺栓和螺母浸入32#液压油5 min，取出在25 ℃静置10 min，再参照JB/T 7311—2008进行Tb、Tp测试，分别以Tb′、Tp′表示。

（3）油面粘接强度降低率

破坏扭矩降低率（φb）的计算公式为φb=（Tb-Tb′）/Tb；平均拆卸扭矩降低率（φp）的计算公式为φp=（Tp-Tp′）/Tp。

2 结果与讨论

2.1 影响因素确定

已有研究指出，提高厌氧胶油面粘接性有2种可能机理，即油膜的热力学置换和胶液对油膜的吸收，以后者更为主要[3]。本研究在试验时，欲通过添加填料和表面活性剂来促进胶液对油膜的吸收以及提高对被粘表面的润湿性。需要重点考查的因素有：填料与表面活性剂的属性、扭矩（Tb、Tp）、油面粘接强度（Tb′、Tp′）、油面粘接强度降低率（φb、φp）等。

2.2 主体材料

厌氧胶的耐高温性笔者已经就主体材料的选择进行了前期探索性试验，单体及齐聚物由BPA2EODPT、HPMA和EA组成，为了进一步提高胶粘剂的耐热性，还添加了BMI进行改性[4]，改善油面粘接性的试验就是在以上研究的基础上进行的。

2.2 填料

2.2.1 填料的选择

填料影响厌氧胶的粘接性、耐热性及成本等，在本研究中，吸油量是选择填料的关键因素之一，其大小与填料的粒径、形状、比表面积及表面性质等有关。为了提高厌氧胶的油面粘接性，选择一些吸油量大的填料进行试验。几种厌氧胶常用填料的吸油量如表1所示。由表1可以看出，SiO2吸油量最高 通过对几种填料进行对比，只有SiO2既能改善油面粘接性又能满足厌氧胶贮存稳定性的要求。这是因为除SiO2外，其余填料中所含的金属离子、杂质较多，会极大影响厌氧胶的贮存稳定性。

2.2.2 SiO2用量对厌氧胶性能的影响

在其他条件不变的前提下，SiO2用量对厌氧胶性能的影响见表2和图1。

由表2和图1可以看出，未加填料时，厌氧胶油面粘接强度降低率很高；随着SiO2用量的增加，厌氧胶Tb、Tp、Tb′、Tp′变化均呈先增后减趋势。当w（SiO2）=4%时油面粘接强度降低率最小。但w（SiO2）>6%时，油面粘接强度下降明显。主要是因为SiO2与胶液共混后，通过物理吸附、化学吸附等作用，使得填料粒子与胶液分子链之间产生一定交联，增强了粘接强度，因SiO2吸油量较大，极大减少了油膜对胶液湿润性的不利影响；若SiO2过量，则会导致SiO2在胶液中分散不均匀，容易团聚，从而影响粘接性能。综合考虑，选择w（SiO2）=4%～6%较适宜。

2.3 表面活性剂

2.3.1 表面活性剂的选择

在厌氧胶中添加一些特殊的表面活性剂作为改性助剂，可改善胶液对附油被粘表面的粘接性[2]。常见的表面活性剂分为离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂，几种表面活性剂如表3所示。

HLB值表征了表面活性剂的亲油或亲水程度，HLB值越大亲水性越强，HLB值越小亲油性越强。在其他条件不变的前提下，不同种类表面活性剂对厌氧胶性能的影响见表4。

由表4可以看出，添加表面活性剂后，厌氧胶扭矩强度略有下降，但油面强度降低率整体减小，可见表面活性剂的添加对油面粘接有利；添加非离子型表面活性剂的改性效果要优于阴离子型表面活性剂，其中以Span 85效果最好。这是因为，表面活性剂可以使胶液表面张力显著下降，胶液中的SiO2粒子可以更加充分地与油膜接触，增强了胶液与基材的润湿性，提高了吸收程度；与阴离子型表面活性剂相比，非离子型表面活性剂在各种溶剂中均有良好的溶解性，且在固体表面上不发生强烈吸附，减少了对界面强度的不利影响。

2.3.2 Span 85对厌氧胶性能的影响

在其他条件不变的前提下，考查了Span 85用量对厌氧胶性能的影响，结果如表5所示。由表5可以看出，随着Span 85用量的增加，胶粘剂扭矩呈下降趋势，油面强度损失先减小后增加。当w（Span 85）用量在0.2%～0.4%之间时，扭矩变化不大，到0.4%时油面强度损失最小，Tb、Tp分别损失约12.8%、16.2%；超过0.4%时，扭矩强度逐渐下降，油面强度损失又逐渐增加，说明对粘接性能产生了不利影响。

这是由于表面活性剂可以改善胶液与界面的润湿性能，使SiO2分散更均匀，吸油效果更好，但它并不参与固化反应。当添加过量时，在聚合物分子链中存在较多游离的Span 85反而影响粘接强度。综合考虑，选择w（Span 85）=0.4%较适宜。

3 结论

（1）以BPA2EODPT、HPMA和EA为主体材料，BMI为耐热改性剂，并引入其他填料和表面活性剂等，制备油面粘接性好的耐高温厌氧胶。

（2）在厌氧胶中w（SiO2）=4%～6%时，油面粘接性能较优。

（3）添加适量表面活性剂有助于厌氧胶油面粘接性的提高，当w（Span 85）=0.4%时，效果较好。

参考文献

[1]张德成，朱荣强，李天书，等.耐高温厌氧胶的研制[J].粘接，2003，24（4）：13-24.

[2]张军营.丙烯酸酯胶黏剂[M].北京：化学工业出版社，2006：116-117.

[3]翟海潮，黄燕滨.可油面使用的厌氧胶的研究[C]//2004北京国际粘接技术研讨会.北京：2004.

[4]彭小琴，陈亮，陈炳耀，等.耐高温厌氧胶的研制及其贮存稳定性研究[J].化工进展，2012，31（9）：2058-2063.

Improvement of bonging property of high-temperature resistant anaerobic adhesive to oiled surfaces

CHEN Liang1，PENG Xiao-qin3，CHEN Bing-yao2，3，LING Hui1

（1.Guangdong SANVO Chemical Technology Co.，Ltd.，Zhongshan，Guangdong 528429，China；2.Guangdong Shunde SANVO Chemical Industry Co.，Ltd.，Foshan，Guangdong 528325，China；3.Zhongshan FUVO Chemical Technology Co.，Ltd.，Zhongshan，Guangdong 528434，China）

Abstrac：With ethoxylated bisphenol A dimethacrylate（BPA2EODPT），epoxy acrylate（EA） and hydroxypropyl methacrylate（HPMA） as the main raw materials，bismaleimide（BMI） as the heat-resting modifier，adding the fillings such as SiO2 and the surfactants such as Span 85，a high-temperature resistant anaerobic adhesive with better bonding on property to the oiled surfaces was prepared.The results showed that based on the failure torque，the average disassembly torsion and the loss rate of bonding strength to oiled surfaces as the evaluation indices，the bonding property to oiled surfaces was better when the mass fraction of SiO2 was 4%～6% and the mass fraction of Span 85 was 4%.

Key words：anaerobic adhesive；high temperature resistance；oiled surfaces bonding；improvement