低气味、低腐蚀性厌氧胶的研究

陈炳耀，彭小琴，覃燕龙，关志涛，刘若泰

（1.广东三和控股有限公司，广东 中山 528434；2.广东三和化工科技有限公司，广东 中山 528434；3.广东阜和实业有限公司，广东 中山 528434）

厌氧胶具有固化快、强度高、耐高温、使用方便等特点，起到螺纹锁固、密封、固持、粘接、堵漏等作用，在航空航天、军工、汽车、机械、电子、电气等行业有着广泛应用。在厌氧胶的生产过程中，促进剂和引发剂是必不可少的成分，常用的促进剂有胺类化合物，如三乙胺、三正丁胺、N,N-二甲基对甲苯胺等，常用的引发剂有异丙苯过氧化氢、叔丁基过氧化氢等[1]，这些材料具有一定的挥发性和刺激性气味，部分材料还具有腐蚀性和毒性，同时厌氧胶生产时还需要添加挥发性单体作为助促进剂，如丙烯酸、甲基丙烯酸等，这些材料不仅给生产投料带来一定的困难，还影响了厌氧胶的使用，不符合环保要求。本文取消了挥发性单体如丙烯酸和甲基丙烯酸的使用，研究了低气味、低腐蚀性的引发剂和促进剂对厌氧胶性能的影响，并制备了一种比较符合环保要求的厌氧胶。

1 实验部分

1.1 主要材料

环氧丙烯酸酯，南通庄园化工有限公司；甲基丙烯酸羟丙酯，日本三菱公司；邻磺酰苯酰亚胺，上海诺泰化工有限公司；N-乙酰苯肼，上海诺泰化工有限公司；对苯二酚，日本三井公司；异丙苯过氧化氢，上海邦成化工有限公司；乙二胺四乙酸二钠盐，上海市凯路化工有限公司；气相二氧化硅，道康宁公司；过氧化二异丙苯，东莞永正化工有限公司；1,4-双（叔丁基过氧异丙基）苯，东莞永正化工有限公司。

1.2 仪器设备

行星搅拌机，JB300-D，上海索映仪器设备有限公司；数字黏度计，NDJ-8S，上海安德仪器设备有限公司；扭矩扳手，TLB型，嵊州市帕克工具厂；电热恒温水浴锅，HWS-24型，北京中科博达仪器科技有限公司；电热鼓风干燥箱，101-1A型，天津市泰斯特仪器有限公司。

1.3 厌氧胶的制备

将环氧丙烯酸酯、甲基丙烯酸羟丙酯、气相二氧化硅、稳定剂、阻聚剂混合均匀，在45～60 ℃条件下搅拌4 h，停止加热，继续加入促进剂、助促进剂和引发剂搅拌1.5 h制得厌氧胶成品。厌氧胶的基本配方如表1所示。

1.4 性能测试

（1）固化速度：根据JB/T7311—2008，将钢制M10标准螺栓螺母用丙酮清洗并干燥。在螺栓上涂足量的厌氧胶，拧上螺母，上下反复拧几次，使螺纹间充满胶液，于25 ℃放置固化，测其手拧不动的时间为初固时间/min。

（2）破坏扭矩、平均拆卸扭矩：准备M10标准螺栓螺母5套，用丙酮清洗并干燥。与（1）同样的方法粘好螺栓螺母，于25 ℃放置24 h，按航空工业部标准HB5315—85，用扭矩扳手测定其破坏扭矩和平均拆卸扭矩/（N·m）。

（3）热贮稳定性：称取20 g厌氧胶液于50 mL的玻璃瓶低密度聚乙烯瓶中，放置在温度为80 ℃的烘箱，记录胶液生成凝胶所需要的时间/h。

表1 厌氧胶的基本组成Tab.1 Basic composition of anaerobic thread locking adhesive

2 结果与讨论

2.1 引发剂和促进剂的选择

引发剂和促进剂的种类和用量对厌氧胶的固化速度、稳定性和粘接强度有很大影响，引发剂一般为过氧化物，促进剂一般为胺类化合物和肼类化合物[2]。当前代表性的厌氧胶用引发体系有由过氧化物-有机取代肼-糖精以及由过氧化物-叔胺-糖精2大类引发体系所组成[3]，由于常用的过氧化物具有浓重的刺激性气味和腐蚀性，胺类化合物具有强烈的胺臭味和毒性，影响了厌氧胶的生产和使用。本文对比了几种不同的引发剂和促进剂，并选择相对低气味、低腐蚀性的材料作为本实验的研究对象，具体情况如表2所示。

表2 引发剂和促进剂的种类Tab.2 Type of initiators and accelerants

由表2以看出，异丙苯过氧化氢和叔丁基过氧化氢具有强烈的刺激性气味，不适合作为本实验的引发剂，本文主要研究引发剂1,4-双叔丁基过氧异丙基苯和过氧化二异丙苯对厌氧胶性能的影响。N,N-二甲基苯胺、三乙胺、三正丁胺作为厌氧胶常见的促进剂，都具有易挥发、有毒、有刺激性气味的特点，不适合作为本实验的促进剂，故本文主要研究N-乙酰苯肼作为促进剂时，厌氧胶性能的变化情况。

2.2 引发剂用量对厌氧胶性能的影响

当用N-乙酰苯肼作为促进剂，且质量分数为w（N-乙酰苯肼）=0.8%时，不同用量的1,4-双叔丁基过氧异丙基苯和过氧化二异丙苯作为引发剂对厌氧胶性能的影响如表3和表4所示。

表3 1,4-双（叔丁基过氧异丙基）苯用量对厌氧胶性能的影响Tab.3 Effect of 1,4-bis（tert-butyldioxyisopropyl）benzene content on properties of anaerobic adhesive

表4 过氧化二异丙苯用量对厌氧胶性能的影响Tab.4 Effect of dicumyl peroxide content on properties of anaerobic adhesive

由表3和表4可以看出，随着引发剂用量的增加，厌氧胶的固化速度也明显加快，但当w（引发剂）≥2.6%时，厌氧胶的固化速度随引发剂用量的增加而无明显变化，这可能是因为当加入过量的引发剂时，体系聚合速度增大，厌氧胶高固化后交联度过，胶接处易发生脆性断裂而导致粘接失效[4]。厌氧胶的破坏扭矩和平均拆卸扭矩都随引发剂的用量增大而呈现先增后减的趋势，这可能是由于引发剂在聚合过程中产生的自由基数目增多，聚合物的相对分子质量下降，导致体系交联密度降低所致[5]。对比表3和表4可发现，以1,4-双叔丁基过氧异丙基苯作为引发剂制得的厌氧胶，其稳定性较差，所以选用过氧化二异丙苯作为引发剂。当w（过氧化二异丙苯）=2.6%时，厌氧胶的综合性能较佳。

2.3 促进剂用量对厌氧胶性能的影响

当用过氧化二异丙苯作为引发剂，且w（过氧化二异丙苯）=2.6%时，不同用量的N-乙酰苯肼对厌氧胶性能的影响如表5所示。

表5 N-乙酰苯肼对厌氧胶性能的影响Tab.5 Effect of N-hydracetin content on properties of anaerobic adhesive acetylphenylhydrazine

由表5可以看出，随着N-乙酰苯肼用量的增加，厌氧胶的固化速度越来越快，稳定性越来越差，扭矩强度则随N-乙酰苯肼用量的增加而逐渐增大后保持稳定。综合考虑，当w（N-乙酰苯肼）=0.8%时，厌氧胶的性能达到最佳平衡。

3 结论

以低气味、低腐蚀性的N-乙酰苯肼和过氧化二异丙苯分别作为促进剂和引发剂，且w（N-乙酰苯肼）=0.8%、w（过氧化二异丙苯）=2.6%，制备出一种性能较好且比较环保的厌氧胶。

[1]张振英,张玉龙,李长德,等.厌氧胶黏剂[M].北京:化学工业出版社,2003,5.

[2]杨颖泰,刘伟塘,陈锡来.一种新型的厌氧胶用促进剂[J].化学与黏合,2007,29(3):137-139.

[3]李翔宇,陈樑,丁斌,等.厌氧胶黏剂的构成及其发展应用状况[J].昆明理工大学学报,2002,27(2):115-118.

[4]傅婧.高弹性环氧胶黏剂的研制[D].北京:北京化工大学,2009.

[5]李会录,李晓佳,孙戎,等.影响螺纹锁固胶性能的因素研究[J].中国胶粘剂,2011,20(4):31-35.