厌氧胶复配促进剂的研究及应用

刘永刚，洪 建，孙雨声，黄 异，高 州，雷木生（武汉双键开姆密封材料有限公司，湖北 武汉 430040）



厌氧胶复配促进剂的研究及应用

刘永刚，洪 建，孙雨声，黄 异，高 州，雷木生
（武汉双键开姆密封材料有限公司，湖北 武汉 430040）

摘要：以双酚A型环氧甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸羟乙酯单体为主要材料，分析了乙酰苯肼和N,N-二甲基对甲苯胺2种促进固化体系在不同温度下的固化特性；实验结果表明将2种促进体系按m（乙酰苯肼）：m（N,N-二甲基对甲苯胺）=1：3配合、总体用量为2%时，制备的厌氧胶在-10～30 ℃条件下，15～60 min可快速初固，破坏力矩大于30 N·m，贮存稳定性较好。

关键词：厌氧胶；复配促进剂；低温固化

厌氧胶在隔绝空气条件下能迅速交联固化，固化后强度较高，且具有优异的耐溶剂、耐酸和耐碱性能，在机械、汽车行业得到了广泛应用。但目前市售厌氧胶在高低温下（-10～30 ℃）固化速率变化较大，尤其在0 ℃以下，固化速率较慢。促进剂能在厌氧胶引发聚合时加速固化[1]，并对厌氧胶的固化速率及固化后强度起着决定作用。针对厌氧胶促进体系中应用较为广泛的有机取代肼-糖精[2～3]及叔胺-糖精[4]，研究了以乙酰苯肼、N,N-二甲基对甲苯胺为促进剂，糖精作助促进剂的厌氧胶特性，并将2种促进剂复配使用，提高了低温固化速率及固化后强度。

1　实验部分

1.1 实验原料及仪器

双酚A型环氧甲基丙烯酸酯，工业级，沙多玛公司；甲基丙烯酸羟乙酯，工业级，盐城安顺化工有限公司；乙二胺四乙酸钠，工业级，郑州金邦化工有限公司；乙酰苯肼，工业级，湖北巨胜科技有限公司；N,N-二甲基对甲苯胺，工业级，衢州新腾化工有限公司；糖精，工业级，上海宁溶化工有限公司；异丙苯过氧化氢，工业级，阿克苏诺贝尔公司。

QL-1100型强力分散机，佛山市金银河智能装配股份有限公司；数显扭矩扳手，上海高致精密仪器有限公司；YB-40-80LA型低温冰箱，上海亿倍实业有限公司；101型电热鼓风干燥箱，武汉亚华电炉有限公司。

1.2 厌氧胶的制备

配方比例：双酚A型环氧甲基丙烯酸酯66份，甲基丙烯酸羟乙酯25份，乙二胺四乙酸钠2份，促进剂2份，糖精3份，异丙苯过氧化氢2份，油溶红0.02份。

制备过程：将双酚A型环氧甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸羟乙酯、乙二胺四乙酸钠、促进剂和糖精在高速分散下搅拌至充分溶解，然后加入异丙苯过氧化氢与油溶红搅拌至胶液均匀即可。

1.3 测试或表征

（1）初固时间：使用丙酮清洗过的镀锌螺栓螺母，将厌氧胶均匀涂抹于螺栓上后拧上螺母，测定手拧不动的时间为初固时间。

（2）破坏力矩：按照GB/T 18747.1-2002，采用扭矩扳手测定破坏力矩。

（3）贮存稳定性：将（50±2）g胶液装入100 mL塑料包装瓶中，放入（80±1）℃的鼓风干燥箱中，观察胶液凝胶时间。

2　结果与讨论

2.1 不同温度下乙酰苯肼、N,N-二甲基对甲苯胺促进体系的初固时间分别测试了-10、0、10、20、30 ℃下乙酰苯肼、N,N-二甲基对甲苯胺促进体系下初固时间的变化，结果如图1所示。

由图1可知，当温度低于10 ℃时，使用N,N-二甲基对甲苯胺促进剂的厌氧胶初固时间较使用乙酰苯肼促进体系的更短，固化速率更快；当温度高于20 ℃时，使用乙酰苯肼促进剂的厌氧胶初固时间较使用N,N-二甲基对甲苯胺促进体系的更短，固化速率更快。以上结果表明，N,N-二甲基对甲苯胺促进体系在低温下的固化速率较快，乙酰苯肼促进体系在温度较高时的固化速率较快。

图1　2种促进体系不同温度下的初固时间Fig.1 Fixing times for two accelerators at different temperature

2.2 乙酰苯肼与N,N-二甲基对甲苯胺促进体系固化强度及贮存稳定性

乙酰苯肼、N,N-二甲基对甲苯胺2种促进体系下固化强度及贮存稳定性如表1所示。

由表1可知，乙酰苯肼促进体系下的厌氧胶完全固化后的破坏力矩更大，可获得更高的强度；而N,N-二甲基对甲苯胺促进体系在80 ℃贮存稳定性更好，可达20 h以上。

2.3 乙酰苯肼、N,N-二甲基对甲苯胺的复配

2.3.1 乙酰苯肼、N,N-二甲基对甲苯胺的复配比

乙酰苯肼：N,N-二甲基对甲苯胺按质量比为1：3、2：2、3：1（加量为配方总量的2%）配合后，厌氧胶分别在-10、0、10、20、30 ℃下的初固时间如图2所示。

表1　不同促进剂体系下厌氧胶破坏力矩及贮存稳定性Tab.1 Failure moment and and storage stability of anaerobic adhesives for different accelerators

图2　复配促进体系在不同温度下的初固时间Fig.2 Fixing times for combined accelerators at different temperature

由图2可知，当m（乙酰苯肼）：m（N,N-二甲基对甲苯胺）=1：3时，厌氧胶在低温下（-10～10 ℃）的初固时间最短为60 min/10℃，与单独使用二甲基对甲苯胺时的初固时间相当，当温度高于20 ℃时，初固时间与另外2种配比相当。以上结果表明，m（乙酰苯肼）：m（N,N-二甲基对甲苯胺）=1：3时，厌氧胶高低温下（-10～30 ℃）的固化速率均较快，初固时间在15～60 min。

2.3.2 复配促进剂体系下厌氧胶完全固化后的强度及贮存稳定性

乙酰苯肼：N,N-二甲基对甲苯胺按质量比为1：3、2：2、3：1（加量为配方总量的2%）配合后，厌氧胶完全固化后强度及贮存稳定性如表2所示。

表2　复配促进剂体系下厌氧胶完全固化后强度及贮存稳定性Tab.2 Strength after entirely curing and storage stability of anaerobic adhesive containing combined accelerator

由表2可知，在3种配比的促进体系下，厌氧胶完全固化后破坏力矩均可达到30 N·m以上，而在当m（乙酰苯肼）：m（N,N-二甲基对甲苯胺）=1：3时，80 ℃贮存稳定性也较好，达到20 h以上。综合以上结果，以m（乙酰苯肼）：m（N,N-二甲基对甲苯胺）=1：3配合较佳，这时厌氧胶可获得更快的高低温固化速率及完全固化后强度，同时贮存稳定较好。

与市售厌氧胶性能对比结果如表3所示。

通过促进剂复配后的厌氧胶较市售乐泰厌氧胶低温下固化速率更快，固化后强度更高。

表3　复配促进剂体系下厌氧胶与市售厌氧胶性能对比Tab.3 Performance comparison of anaerobic adhesive containing combined accelerator and Loctite product

3　结语

（1）以双酚A型环氧甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸羟乙酯单体为主要材料制备的厌氧胶，在使用N,N-二甲基对甲苯胺作促进剂时，具有优异的低温固化速率及优异的贮存稳定性；以乙酰苯肼作促进剂时，可获得较高的固化强度。

（2）在使用m（乙酰苯肼）：m（N,N-二甲基对甲苯胺）=1：3作促进剂、用量为2%时，厌氧胶在-10～30 ℃的初固时间为15～60 min，高低温固化速率较理想，固化后破坏力矩大于30 N·m，强度较高，同时贮存稳定性优良。

参考文献

[1]张玉龙,邢德林.丙烯酸酯胶黏剂[M].北京:化学工业出版社,2010,101.

[2]RICH R D.Accelerator for curable compositions[P].US:4 287 330,1981-09-01.

[3]RICH R D.Accelerator for curable compositions[P].US:4 321 349,1982-03-23.

[4]MALOFSKY B M.Anaerobic adhesive composition having improved strength at elevated temperature consisting of unsaturated diacrylate monomer and maleimide additive[P].US:3 988 299,1976-10-26.

Research and application of combine accelerator for anaerobic adhesives

LIU Yong-gang, HONG Jian,S UN Yu-sheng, HUANG Yi, GAO Zhou, LEI Mu-sheng
(Wuhan Double-Bond Chemical Co.,Ltd., Wuhan, Hubei 430040, China)

Abstract：In the condition of using bisphenol A type epoxy resin dimethacrylate and hydroxyethyl acrylate as the main materials,t he curing characteristics of two accelerators(acetyl phenyhydrazine and N,N-dimethy toluidine)a t different temperature were analyzed.T he experiment results showed that when the combination ratio of acetyl phenylhydrazine and N,N-dimethy toluidine was 1:3 by weight and the used amount was 2%,t he prepared anaerobic adhesive could quickly and preliminary cure at -10℃～30℃ for 15 min～30 min,th e failure moment of the curd was over 30 N·m,a nd the anaerobic adhesive storage stability was good.

Key words：anaerobic adhesive; combined accelerator;lo w-temperature curing

作者简介：刘永刚（1986-），男，工程师，主要从事厌氧胶、紫外光固化胶及环氧胶的研发。E-mail：121205938@qq.com。

收稿日期：2015-12-30

中图分类号：TQ433.4+39

文献标识码：A

文章编号：1001-5922（2016）04-0048-03