高扭矩强度螺纹锁固厌氧胶的研究

2018-07-13 02:22陈炳耀彭小琴覃燕龙关志涛刘若泰
粘接 2018年7期
关键词:促进剂乙酰过氧化氢

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)

厌氧螺纹锁固胶是以丙烯酸酯类单体为主要原料,配以引发剂、促进剂和稳定剂等成分混合而成的一种胶粘剂,其与金属接触并隔绝空气后能快速聚合固化,具有固化较快、强度较高、耐高温和使用方便等特点,起到螺纹锁固、密封、固持、粘接和堵漏等作用,在航空航天、军工、汽车、机械、电子和电气等行业有着广泛应用。为了满足不同设备和部件的装配和维修要求,厌氧螺纹锁固胶根据强度等级可分为低强度胶、中强度胶和高强度胶。低强度厌氧螺纹锁固胶适用于可调整、标准化的螺丝和测量仪器等,方便拆卸维修;中强度厌氧螺纹锁固胶适用于手工工具难以拆除的机械工具、压力机、泵、压气机、装配螺栓和齿轮箱等;高强度厌氧螺纹锁固胶适用于永久性装配,如重型运输、发动机、壁骨和喷吸泵等。本研究探讨了丙烯酸树脂系列和丙烯酸酯单体对厌氧螺纹锁固胶扭矩强度的影响及引发剂和促进剂对厌氧螺纹锁固胶固化速度和热贮稳定性的影响,并以双酚A环氧甲基丙烯酸酯树脂和甲基丙烯酸羟丙酯为主要材料,以异丙苯过氧化氢为引发剂,N-乙酰苯肼为促进剂,制得了一种高扭矩强度厌氧螺纹锁固胶。

1  实验部分

1.1 主要材料

丙烯酸酯树脂系列,广州励宝精细化工有限公司;丙烯酸酯单体,上海光易化工有限公司;糖精、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,东莞永正化工有限公司;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;甲基丙烯酸,广州和氏璧化工材料有限公司;叔丁基过氧化氢,东莞永正化工有限公司;过氧化苯甲酰,南京化学试剂股份有限公司。

1.2 仪器与设备

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

1.3 厌氧螺纹锁固胶的制备

将丙烯酸酯树脂、丙烯酸酯单体、填料、稳定剂和阻聚剂混合均匀,在45~60 ℃条件下搅拌4 h,关闭加热,继续加入促进剂、助促进剂和引发剂搅拌1~3 h即可制得厌氧螺纹锁固胶。其基本配方如表1所示。

表1 厌氧螺纹锁固胶的基本组成Tab.1 Basic composition of anaerobic thread locking adhesive

1.4 性能测试

(1)固化速度:按照JB/T 7311—2008《工程机械厌氧胶、硅橡胶及干膜预涂胶应用技术规范》标准进行测试[将钢制M10标准螺栓螺母用丙酮清洗并干燥并在螺栓上涂足量的厌氧螺纹锁固胶,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(min)]。

(2)破坏扭矩、平均拆卸扭矩:按照HB 5315—1985《航空用厌氧胶紧固扭矩试验方法》标准,用扭矩扳手测定其破坏扭矩和平均拆卸扭矩(N·m)(将M10标准螺栓螺母5套,用丙酮清洗并干燥,采用与上述同样的方法粘好螺栓螺母,于25 ℃放置24 h)。

(3)热贮稳定性:称取40 g厌氧螺纹锁固胶液于100 mL的聚乙烯透光尖嘴瓶中,置于温度为80 ℃的烘箱内,记录胶液生成凝胶所需要的时间(h)。

2  结果与讨论

2.1 树脂和单体对厌氧胶性能的影响

几种不同组合的树脂和单体对厌氧螺纹锁固胶扭矩强度的影响如表2所示。

表2 树脂和单体对厌氧螺纹锁固胶强度的影响Tab.2 Effect of resins and monomers on anaerobic locking adhesive strength

由表2可知:由双酚A环氧甲基丙烯酸酯树脂+甲基丙烯酸羟丙酯为原料制得的厌氧螺纹锁固胶的扭矩强度相对最大,这可能是因为双酚A环氧甲基丙烯酸酯树脂和甲基丙烯酸羟丙酯分子链中都含有羟基官能团,该官能团属于极性基团,能提高厌氧螺纹锁固胶的粘接强度,双酚A环氧甲基丙烯酸酯树脂同时还具有苯环结构,能提供良好的刚性[1]。

2.2 引发剂对厌氧胶性能的影响

本试验采用过氧化物-有机取代肼-糖精引发体系,以N-乙酰苯肼为促进剂,且当N-乙酰苯肼用量为1.0%时,几种引发剂对厌氧螺纹锁固胶性能的影响如表3所示。

表3 不同引发剂对厌氧螺纹锁固胶性能的影响Tab.3 Effect of different initiators on performance of anaerobic adhesive

由表3可知:随着引发剂用量的增加,厌氧胶的固化速度明显加快,热贮稳定性也逐渐变差,当使用异丙苯过氧化氢作为引发剂且异丙苯过氧化氢用量为3.2%时,厌氧螺纹锁固胶的固化速度和热贮稳定性达到相对最佳的平衡。

2.3 促进剂用量对厌氧胶性能的影响

采用异丙苯过氧化氢作为引发剂,且当异丙苯过氧化氢用量为3.2%时,不同用量的N-乙酰苯肼对厌氧螺纹锁固胶性能的影响如表4所示。

表4 促进剂用量对厌氧螺纹锁固胶性能的影响Tab.4 Effect of accelerant amount on performance of anaerobic adhesive

由表4可知:随着N-乙酰苯肼用量的增加,厌氧螺纹锁固胶的固化速度越来越快,稳定性越来越差。综合考虑,选择N-乙酰苯肼质量分数为1.0%,此时厌氧螺纹锁固胶的性能达到相对最佳值。

3  结论

经过上述研究发现,以双酚A环氧甲基丙烯酸酯树脂和甲基丙烯酸羟丙酯为主要材料制得的厌氧螺纹锁固胶的扭矩强度相对最大,破坏扭矩和平均拆卸扭矩分别可达到37.5 N·m和38.3 N·m;以异丙苯过氧化氢为引发剂,N-乙酰苯肼为促进剂,且当异丙苯过氧化氢质量分数为3.2%、N-乙酰苯肼质量分数为1.0%时,厌氧螺纹锁固胶具有较快的固化速度和良好的稳定性,固化速度为7.0 min,热贮稳定性为9.5 h,性能达到相对最佳。

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