橡胶改性双组分丙烯酸酯胶粘剂的研究

陈亮等

摘要：将为克服双组分丙烯酸酯胶粘剂（SGA）韧性差、耐冲击性差的缺点，采用不同橡胶对其进行改性。以苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS1401）、氯丁橡胶（CR3223）、氯磺化聚乙烯（CSM3305）、粉末丁腈橡胶（GS33）为增韧剂，考查了它们对SGA胶液稳定性、黏度及力学性能的影响。结果表明，当采用CR3223、GS33时胶液稳定性较好；不同橡胶对胶粘剂的黏度影响较大；当w（CR3223）=6%或w（CSM3305）=4%或w（GS33）=3%时，制备的胶粘剂拉伸剪切强度较高；当w（CR3223）=5%或w（CSM3305）=3%或w（GS33）=4%时，制备的胶粘剂冲击强度较高。

关键词：双组分丙烯酸酯胶粘剂（SGA）；橡胶；拉伸剪切强度；冲击强度

双组分丙烯酸酯胶粘剂（SGA）固化速度快、粘接力强、耐腐蚀性好、强度高，但其韧性和抗冲击性能较差。一般通过添加嵌段、接枝预聚物或高分子弹性体对胶粘剂进行改性，可克服上述缺点[1～3]。本研究通过采用不同橡胶对SGA进行改性，对比考查了改性后胶粘剂的综合性能。

1 实验部分

1.1 实验原料

甲基丙烯酸甲酯（MMA）、甲基丙烯酸（MAA），工业级，台湾塑胶工业有限公司；丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物（ABS），工业级，台湾奇美实业股份有限公司；异丙苯过氧化氢（CHP），工业级，Akzo Nobel；苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS1401），工业级，中国石化集团；氯丁橡胶（CR3223），工业级，山西合成橡胶集团有限责任公司；氯磺化聚乙烯（CSM3305），工业级，美国Dupont公司；粉末丁腈橡胶（GS33），工业级，山东高氏科工贸有限公司；硫脲衍生物，工业级，市售。

1.2 测试设备

JB90-D型强力搅拌机，上海标本模型厂；NDJ-1型旋转黏度计，上海现代环境工程技术有限公司；摆锤冲击试验机，东莞市高达仪器有限公司；LJ-10001型拉力试验机，广州广材实验仪器有限公司。

1.3 胶粘剂的制备

A 组分配方（质量份，下同）：MMA 100、MAA 10、ABS 10、CHP 6和少量助剂；B 组分配方：MMA 100、MAA 5、橡胶变量、硫脲衍生物6、少量助剂。mA∶mB=1∶1。

1.4 性能测试与表征

1）黏度

参考GB/T 2794—1995，采用旋转黏度计进行测定（3#转子，转速为12 r/min，测试温度为25 ℃）。

2）拉伸剪切强度

参考GB/T 7124—1996，采用拉力试验机进行测定（钢-钢，拉伸速度为5 mm/min，测试温度为25 ℃）。

3）冲击强度

参考GB/T 6328—1999，采用摆锤冲击试验机进行测定（钢-钢，摆锤速度为3.4 m/s，试验角度为150°，测试温度为25 ℃）。

4）稳定性

将胶液盛放于10 mL玻璃试剂瓶中，置于50 ℃的数显式电热恒温干燥箱中规定时间，取出恢复至室温观察其外观和流动性变化。

2 结果与讨论

2.1 不同橡胶对SGA性能的影响

选择橡胶时需考虑其基本性能，主要是拉伸强度、断裂伸长率、硬度和门尼黏度等。本研究采用SBS1401、CR3223、CSM3305和GS33对SGA进行改性试验，各橡胶的基本性能如表1所示。

2.2 橡胶对SGA外观和稳定性的影响

在其他条件保持不变的前提下，通过改变橡胶的种类，考查胶粘剂外观和贮存稳定性的变化，结果如表2所示。

由表2可以看出，当在贮存时间为60 d时，胶液无异常；120 d后，用SBS1401制备的胶液出现明显分层现象，CSM3305制备的胶液出现流动性差、增稠现象。采用CR3223、GS33时胶液稳定性较好。

2.3 橡胶对SGA黏度的影响

在其他条件保持不变的前提下，通过改变橡胶的种类，考查胶粘剂黏度的变化，结果如图1所示。由图1可知，在用量相同的情况下，用SBS1401黏度最低，CR3223和CSM3305略高，GS33最大。胶液黏度的高低会影响胶粘剂的生产、施工、助剂在胶液中的扩散速度[2]、反应速度等，可根据实际要求调节。

2.4 橡胶对SGA力学性能的影响

2.4.1 不同橡胶对SGA拉伸剪切强度的影响

不同橡胶对SGA拉伸剪切强度的影响如图2所示。由图2可知，随着橡胶用量增加，拉伸剪切强度的变化情况类似，均是在逐渐增加到一定峰值后开始减小。当w（CR3223）=6%时拉伸剪切强度达到最大，比未改性提升了约66.6%；当w（CSM3305）=4%时拉伸剪切强度达到最大，提升了约67.3%；当w（GS33）=3%时拉伸剪切强度达到最大，提升了约70%；但SBS1401改性效果略有提升但不明显，只提升了约1.3%。

2.4.2 橡胶对SGA剪切冲击强度的影响

由图3可以看出，当w（SBS1401）=4%时冲击强度最大，比未改性提高了约0.8倍；当w（CR3223）=5%时剪切冲击强度最大，比未改性提高了约2.8倍；当w（CSM3305）=3%时剪切冲击强度最大，比未改性提高了约2.6倍；当w（GS33）=4%时剪切冲击强度最大，比未改性提高了约2.7倍。

由此可见，橡胶的添加有利于SGA拉升剪切强度和冲击强度的提升，主要是因为若基体未经橡胶改性，当受到应力作用时，产生很多裂纹，基体无法有效吸收应力产生的能量，裂纹迅速扩散并变大，最终导致基体断裂。当采用适量的橡胶改性后，橡胶粒子成为应力的集中中心点，并诱发产生大量的银纹或剪切带，有效吸收了大量的应力能量，阻止了裂纹的扩展[1，4]，直观表现为拉伸剪切强度和冲击强度提高。当橡胶含量增加到一定程度后，橡胶粒子过于密集甚至团聚，导致整个基体体系被破坏，强度下降。但是由于橡胶自身特点和在SGA固化过程中的结构不同，其对粘接性能的影响也各异，需要根据胶粘剂应用场合和用户要求不同加以选择。

3 结论

（1）分别采用橡胶CR3223、GS33对SGA进行改性时，制备的SGA稳定性较好。

（2）胶液黏度影响胶粘剂的固化速度、施工、生产效率等，采用不同橡胶制得的SGA胶液黏度的也不同，同等条件下，SBS1401最小，CR3223和CSM3305次之，GS33最大。

（3）橡胶的添加有利于SGA粘接性能的提升，其中当w（CR3223）=6%或w（CSM3305）=4%或w（GS33）=3%时，胶粘剂拉伸剪切强度较优；当w（CR3223）=5%或w（CSM3305）=3%或w（GS33）=4%时，胶粘剂冲击强度较优。

参考文献

[1]张军营，等.丙烯酸酯胶黏剂[M].北京：化学工业出版社，2006：172-174.

[2]彭小琴，陈亮，陈炳耀，等.第二代双组分丙烯酸酯胶粘剂中改性纳米Al2O3应用研究[J].中国胶粘剂，2011（11）：46-50.

[3]湖北回天胶业股份有限公司.一种高伸长率丙烯酸酯胶粘剂：中国，2007101689859[P].2010-11-10.

[4]殷榕灿.室温固化双组分丙烯酸酯胶粘剂的制备及性能研究[D].广东：广东工业大学，2005.