氯丁胶粘剂存在的问题分析与改进措施

朱俊杰，陈炳耀，李 军

(1.广东顺德三和化工有限公司，广东 佛山 528325；2.广东三和化工科技有限公司，广东 中山 528429)

氯丁橡胶粘合剂是一种具有优异综合性能的橡胶粘合剂，广泛用于工业和民用领域的各个领域。目前，溶剂型氯丁橡胶粘合剂仍占有非常重要的地位，但仍然存在剥离强度低，干燥速度慢，分层和沉淀，粘性保持期短，低温凝胶，变色，容易着火等问题。

1 剥离强度低

氯丁橡胶粘合剂的剥离强度是最重要的性能指标。这与配方，工艺和用途有关。一般氯丁橡胶粘合剂需要添加酚醛树脂。改善金属，玻璃，热固性塑料和其他坚硬致密物质的粘合力。随着树脂用量的增加，剥离强度会增加，过量时，剥离强度反而会下降，因此，太多或太少的2402树脂都会导致剥离强度降低。

混炼氯丁橡胶后，相对分子量降低，胶的粘度小，润湿性好，剥离强度提高。

当使用氯丁橡胶粘合剂无孔粘合时，涂布后的干燥时间不应太短；否则，溶剂无法完全挥发出来，从而降低剥离强度。此外，必须将其压实并排出空气。否则，剥离强度也会降低。氯丁橡胶粘合剂的突出特点是初始强度高，但是要达到最大强度需要5到7天，因此要花足够的时间来使用和评估强度。

总而言之，为了制造具有高剥离强度的氯丁二烯粘合剂，必须添加一定量的2402树脂，优选40至50份。为了使胶水具有良好的润湿性，必须适当炼胶。

2 干燥速度慢

氯丁橡胶粘合剂的干燥速率与许多因素有关，例如氯丁橡胶的类型，溶剂的性质，金属氧化物的量，环境温度的使用，粘合剂的性质等。必须说对溶剂和温度的影响最大。氯丁橡胶粘合剂的良好溶剂是甲苯，该溶剂具有良好的溶解性，但是由于高沸点和低挥发速率，胶的干燥速度太慢，特别是在冬天。有些使用混合苯来降低成本。尽管苯的初始挥发速率较快，但含10%至20%的高沸点二甲苯很难挥发，这使胶液的干燥速率变慢，特别是在装饰行业中，最重要的是较高的初始粘合强度，这要求胶水快速干燥。显然，不可能单独使用甲苯作为溶剂。应该使用混合溶剂和一些低沸点溶剂，例如丙酮，环己烷，乙酸乙酯，二氯甲烷，1,1-二氯乙烷，正己烷，6#汽油溶剂等。考虑到溶解度，挥发速率，毒性和成本的综合考虑，使用甲苯/环己烷/溶剂汽油，甲苯/1,1-二氯乙烷/溶剂汽油，甲苯/正己烷的配合比较适当，甲苯含量不少于20%。

轻质氧化镁可以加速氯丁橡胶粘合剂中的溶剂释放。适当增加剂量可以加快胶水的干燥速度。通常，8至10份，最多20份。

3 分层和沉淀

分层也称为相分离。沉淀意味着金属氧化物不均匀地分散并沉入底部。分层和沉淀是相互关联的。

氯丁橡胶粘合剂相分离的主要原因是氧化镁，酚醛树脂和树脂酸(松香酸等)形成络合物，该络合物几乎不溶于常用的溶剂中，并且还引起悬浮在粘合剂中的一些不溶性络合剂沉降，导致相分离。

2402树脂对粘合剂的分层有很大的影响。当低分子量树脂的量超过10份时，直接添加到粘合剂中将基本上引起分层。如果树脂事先与氧化镁反应，则可避免分层。然而，也存在预反应液分层，并且大量的氧化镁沉淀。原因是该树脂不能与氧化镁很好地反应并且螯合物的形成非常小。因此，树脂与氧化镁之间先前反应的完整性至关重要。这就要求氧化镁轻而细，并具有高活性。不要吸收水分或吸收二氧化碳。添加量不大于树脂量的1/10。

混合溶剂混合不良也会引起分层，特别是对于甲苯含量较小的混合溶剂。

如果初始温度低于15℃，则氯丁橡胶将无法完全溶解，似乎已经溶解，并且仍有小的橡胶晶体，它们会立即分层。因此，当冬天没有供热时，应对其进行加热以促进氯丁橡胶的溶解，直到系统升温至约30℃，然后可以停止加热，才不会分层。含羧基CR(AF型)的氯丁橡胶粘合剂不易分层。为了增加粘度并降低成本，有些添加了填充剂，例如轻质碳酸钙，超细滑石粉等。即使沉淀的二氧化硅颗粒是微细的，如果pH值小于7，也会沉淀，因此在添加二氧化硅时应严格控制pH值。

对于已分层和沉淀的氯丁橡胶粘合剂，可加入少量氢氧化钠进行处理。均匀混合后，将不再分层，效果更加明显。

4 粘性保留期短

粘性保留期是指在规定的温度和湿度条件下将胶涂布后可以保持黏的时间，这对于实际应用非常重要。一些氯丁橡胶粘合剂的粘性保留期较短。对于使用手动刷子粘接的较大区域，正面干燥，背面潮湿，粘接后有些东西不会粘住，有些不能很好地粘住。这样可以延长粘性保留时间和粘结时间，从而保证质量。希望氯丁橡胶粘合剂的干燥速度快，并且需要较长的

粘性保持期。看起来很矛盾，但是可以解决。显然，不希望添加高沸点的溶剂，从而使胶液的干燥速度变慢。而添加合适的树脂来调节它最好既不影响干燥速度，又延长粘性保持时间，少量的萜烯树脂(中软化点)具有这种效果。

5 粘度增加

自氯丁橡胶粘合剂问世以来一直存在的问题之一是粘度随时间增加。尽管已基本解决，但如果不合适，它仍然会不可避免地出现。

粘度增加主要是由于氯丁橡胶本身的缓慢硫化。它受氯丁橡胶类型，树脂用量和橡胶混合过程等因素的影响。为了降低成本并改善低温性能，经常使用一定比例的通用氯丁橡胶，例如家用CR1223。当其用量达到氯丁橡胶总量的30%时，夏季3个月后粘度将显着增加。通用氯丁橡胶使用硫作为改性剂。它可以沿着SS键分解成自由基，并且可以与双键或α-亚甲基反应引起聚合。实验表明，通用氯丁橡胶比例不应超过20%。尽量不要使用过期的氯丁橡胶。由于通用氯丁橡胶易于燃烧，因此在橡胶混合过程中必须添加0.5份乙酸钠(抗皱剂)。并严格控制温度不能太高，时间不能太长。当氯丁橡胶组合使用时，最好使用硫醇调节型。

通用氯丁橡胶制成的粘合剂，随着树脂2402数量的增加，粘度增加的时间缩短，可能是因为酚羟基含量相对增加，从而加速了自然硫化过程。实验发现，用石油树脂代替某些2402树脂不仅不会影响性能，而且不会增加粘度。

6 低温凝胶

当环境温度低于0℃时，胶会变稠并冻结。尽管可以重置温度，性能不会改变，但是使用不方便。氯丁橡胶是一种结晶橡胶。当温度低时，结晶的趋势更强并且凝胶在低温下更容易出现。然而，通过适当的混合，可以获得在-20℃下不会冻结的粘合剂，一种方法是使用适量的低结晶度氯丁橡胶，例如美国的杜邦AF型和中国制造的CR1223。第二种方法是添加10到15份合成橡胶，例如顺丁橡胶和天然橡胶，以削弱氯丁橡胶的结晶度，从而使凝胶温度降低。

溶剂对氯丁橡胶粘合剂的凝胶温度有很大影响。甲苯完全用作溶剂。该胶溶液在30℃下不会胶凝，但是缺乏实用性。由丙酮，乙酸乙酯等含氧溶剂与少量甲苯制得的胶液在-5℃会发生胶凝，因此不宜使用。实践表明，由甲苯/二氯乙烷/汽油溶剂作为混合溶剂制成的胶粘剂在低于-20℃的温度下不会胶凝，其他性能也不会受到影响。

7 胶水变色

在储存过程中，某些氯丁橡胶粘合剂的颜色会变深。在严重的情况下，它会从浅黄色变为深棕色或黑红色。除了外观差之外，其性能也变差。胶的变色主要是由于与铁和树脂接触的结果。氯丁二烯粘合剂会在存储过程中缓慢释放氯化氢，与铁反应形成氯化亚铁和氯化铁，然后与二硫秋兰姆改性剂反应形成常见的黑色硫化铁化合物。包装胶必须使用锡罐。同时，不能使用含锈的轻质水性溶剂。 2402树脂的游离酚含量太高或酚结构树脂太多，不仅使胶水变黑和变红，而且大大降低了粘合强度。

8 耐热温度不高

氯丁橡胶粘合剂通过其自身的结晶而产生粘附力，但在较高的温度下也易于去结晶，因此普通粘合剂的耐热温度约为80℃。如果需要提高耐热性，则可以采取以下措施：加热加压硫化，保持140℃30min，耐热温度可达到150℃。增加2402树脂的用量(90～100份)并完成与氧化镁的先前反应，该胶粘剂层可以在100℃下长时间使用。通过添加硅烷偶联剂总量的1%至3%，耐热性显着提高。

9 容易着火

氯丁橡胶粘合剂的溶剂含量很大，大多数易燃，并在明火中迅速燃烧。改用不可燃的氯化溶剂可以制成阻燃胶，但对大气环境构成威胁。寻找环保溶剂将是一个重要的主题。

10 危害健康

氯丁橡胶粘合剂中使用的苯溶剂具有致癌性，并且极为有害，应予以禁止。一些氯化溶剂有剧毒大，应谨慎使用。无毒或低毒溶剂可用于替代高毒溶剂。必须制造不含苯的氯丁粘合剂，而且它们还必须真正无毒。

11 环境污染

氯化溶剂挥发后会破坏大气中的臭氧层，必须使用不含氯的环保溶剂来生产氯丁橡胶粘合剂。同时，增加氯丁橡胶粘合剂的固含量，减少VOC排放并帮助保护环境。

12 结语

只有采取有效措施，氯丁橡胶胶粘剂才能具有高剥离强度，快干速度，较长的粘性保持期，良好的储存稳定性，高耐热性，安全性。