档案用双组分丙烯酸酯胶粘剂的制备与应用

刘永辉

摘 要：针对传统胶粘剂容易出现溶剂挥发，初粘性能较差，室温难以固化的问题，提出新型双组分丙烯酸酯胶粘剂的制备。优化了双组分丙烯酸酯胶粘剂的制备工艺，研究了增韧剂对双组分丙烯酸酯胶粘剂性能的影响;最后通过与市售最好粘胶剂进行对比。结果表明：以加热溶解法为主要制备方法，异丙苯过氧化氢掺量为5%，四甲基硫脲掺量为3.5%;选择PU-2为增韧剂，最佳含量为20%;在此条件下制备的胶粘剂，固化速度较快，拉伸剪切强度较高，符合市售标准。

关键词：双组份胶粘剂;丙烯酸酯;拉伸剪切强度;增韧剂

中图分类号：TQ433.4

文献标识码：A文章编号：1001-5922（2022）03-0036-04

Preparation and application of two-component

acrylate adhesive for archives

LIU Yonghui

（Hengshui Peoples Hospital， Hengshui 053000， Hebei China）

Abstract：

Aiming at the problems of solvent volatilization， poor initial adhesion and difficult curing at room temperature， a new two-component acrylate adhesive was proposed. Firstly， the preparation process of two-component acrylate adhesive was optimized. Secondly， the effect of toughening agent on the properties of two-component acrylate adhesive was studied. Finally， the difference between two-component acrylic adhesive and commercial adhesive was obtained by comparing with the best adhesive in the market. The results show that the best preparation process of two-component acrylic adhesive is as follows： heating dissolution method is selected to prepare two-component acrylic adhesive; Cumene Hydrogen Peroxide （CHP） / Tetramethylthiourea （TMTU） was selected as the initiator system， and the contents were  5% of CHP and 3% of TMTU， respectively; PU-2 was selected as toughening agent， and the optimum content was 20%; The adhesive prepared under this condition has fast curing speed and high tensile shear strength， which meets the commercial standard.Key words：two-component adhesive; acrylate; tensile shear strength; toughening agent

隨着现代经济的发展，胶粘剂在很多的行业得到了很大的应用，特别是在人事档案装订方面，有着不可或缺的作用。但传统胶粘剂因其组分问题，存在溶剂挥发，初粘性能较差，室温难以固化的问题，使得胶粘剂在使用时，粘接不牢固，最后导致重要文件丢失。因此，对胶粘剂性能进行提升是目前较为重要的研究。丙烯酸酯胶粘剂是目前应用较广的一种新型胶粘剂，如有学者对CA瞬干胶生产工艺、性能与应用进行了介绍，及对CA瞬干胶发展前景进行概述[1];还有对最近几年国内外聚氨酯胶粘剂热稳定性的研究进展进行了综述，展望了聚氨酯胶粘剂的发展前景[2]。以上学者的研究为丙烯酸酯胶粘剂的发展作出了贡献，但并未对丙烯酸酯性能进一步研究。基于此，本文在以上学者的研究基础上，对双组分聚氨酯胶粘剂进行研究，为聚氨酯胶粘剂的发展提供一定的参考。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

本试验主要材料：异丙苯过氧化氢（CHP，上海邦成化工有限公司，CP）、四甲基硫脲（TMTU，湖北东曹化学科技有限公司，CP）、多异氰酸酯（山东大化化学科技有限公司，AR）。

本试验主要设备：傅里叶红外光谱仪（天津恒创立达科技发展有限公司，LIDA-20）、旋转式黏度计（常州德普纺织科技有限公司，NDJ-1）、电子万能试验机（山东鲁煤重工有限公司，WDW-30E）。

1.2 试验方法

1.2.1 聚氨酯树脂的制备

（1）在四口烧瓶中加入一定量的聚酯多元醇和聚醚多元醇，在空气浴条件小加热至混合物熔融，继续缓慢提升温度至100 ℃，保持匀速搅拌的同时打开真空泵。待温度提升至120 ℃后，保持该温度在-0.095 MPa真空条件下脱水1.5 h，然后将温度降低至70 ℃减缓搅拌速度;

（2）在四口烧杯中加入计量的多异氰酸酯，缓慢搅拌的同时慢慢提升温度，待温度上升至85 ℃时，匀速搅拌。继续提升反应温度100 ℃后，保持该温度4 h;然后将温度降低至

80 ℃;

（3）在四口烧瓶中加入计量阻聚剂，搅拌均匀。以2滴/s的速度在四口烧瓶中滴加计量封端剂，同时将搅拌速度降低;然后升温至85 ℃，并保持该温度4 h。最后在-0.095 MPa真空条件下脱泡30 min，得到聚氨酯树脂。

异氰酸酯用量为[3-4]：

m=M×EX56 100ω（1）

式中：m表示异氰酸酯投料量;ω表示“—NCO”含量（质量分数）;R表示原料中“—NCO/—OH”摩尔比;M表示多元醇投料量。

1.2.2 双组分丙烯酸酯胶粘剂的制备

将150 mL丙烯酸醇置于漏斗中放入，用质量分数为10%氢氧化钠水溶液进行洗涤，溶液慢慢变成无色后再次用无离子水洗涤，pH试纸检测溶液呈中性后用无水硫酸钠进行干燥，然后减压蒸馏备用。

含羟基丙烯酸酯用量为[5-6]：

m=M×E×（R-1）56 100×n×M1（2）

式中：n表示“CC”摩尔量与“

CC”

和“—NCO”总摩尔量的比;m表示含羟基丙烯酸酯投料量;M1表示含羟基丙烯酸酯的相对分子质量或乙醇的相对质量。

（1）直接溶解法。将一定质量聚合物放入丙烯酸单体中，搅拌混合均匀，然后加入增粘剂和增韧剂，继续搅拌溶解。溶解后产物为组分差别不大的结构胶A、B组分预混料。分别在预混料中加入氧化物和还原剂，搅拌至溶解后得到双组分丙烯酸胶粘剂;

（2）加热溶解法。混合物料步骤与直接溶解法相同，提升反应温度至50 ℃，待混合物完全溶解后，停止加热，置于室温条件下待混合物料冷却。然后将酸性单体、稳定剂、填料及其他组分放入已经冷却的混合物中，充分搅拌后分别在预混料中加入氧化剂和还原剂，溶解后得到双组分丙烯酸酯胶粘剂。

1.3 性能测试

1.3.1 黏度测试

参照 GB/T11175—2002 中相关方法用NDJ-1型旋转式黏度计进行测定[7-8]。

1.3.2 拉伸剪切强度的测试

参照GB / T 7124—2008 相关规定，用WDW-30E型电子万能试验机对拉伸剪切强度进行测试[9]。

2 结果与讨论

2.1 制备工艺对双组分丙烯酸酯胶粘剂（SGA）的影响

2.1.1 制备方法对胶粘剂性能的影响

表1为制备方法对胶粘剂性能的影响。

由表1可知，直接溶解法比加热溶解法溶胀和溶解时间更长，溶解时间越长，在制备胶粘剂时，黏度越大，搅拌相对较为困难，物料无法完全混合，进而影响胶粘剂的透明度和贮存稳定性。而加热溶解法，溶胀溶解时间较短，胶黏剂的透明度和贮存稳定性皆表现良好。这是因为反应体系温度的提升，原料分子在高温的影响下具有较高的运动速度，对大分子溶解速度也随之增加，大分子和小分子交联更为致密，内部结构均匀，性能基本一致，这就证明了加热溶解法更适合制备聚氨酯胶粘剂。

2.1.2 引发体系对SGA性能的影响

异丙苯过氧化氢（CHP）和四甲基硫脲（TMTU）为引发体系。对胶粘剂拉伸剪切强度受引发剂含量的影响，结果如图1所示。

由图1知，CHP用量对胶粘剂拉伸剪切强度产生主要影响，在CHP用量为5%达到最高，且TMTU增加，也没有改变这个趋势，这就证明了引发剂才是对胶粘剂剪切强度的主要影响因素。增加促进剂用量，胶粘剂剪切强度先上升后降低，且在引发剂含量为3.5%时达到最高。因此，在CHP-TMTU 引发体系中，CHP用量为 5%，TMTU用量为 3.5%时，样品剪切拉伸强度最好，为 6.52 MPa。

2.2 增韧剂用量对 SGA 性能的影响

增塑剂PU-2用量对胶粘剂拉伸剪切强度的影响结果，如图2所示。

由图2知，胶粘剂拉伸剪切强度随增韧剂用量的增加表现为先增加后降低的趋势，胶粘剂拉伸剪切强度在“PU-2”为20%时最高，达到11.55 MPa。这是因为胶粘剂中强极性的氨基甲酸酯基相对含量体育PU-2含量呈正相关，含量越多，胶层内部交联密度较大，剪切拉伸强度也随之变高。继续增加PU-2掺量，胶粘剂中软段数量也随之增加，使得拉伸剪切強度降低。同时，PU-2含量过多还会增加体系黏度，对“氧阻聚效应”有一定抑制作用;对“笼避效应”有增强作用，这就使得胶粘剂拉伸强度表现出先增加后降低的趋势。

综合考虑，本文选择PU-2用量为20%。

2.3 自制胶粘剂与市售胶粘剂性能对比

本文制备的胶粘剂与市售胶粘剂的性能对比，结果如表2所示。

由表2可知，除黏度略低，本文制备的胶粘剂贮存时间与粘接强度皆与市售胶粘剂标准相差不大。

3 结语

本文以丙烯酸酯单体、增韧剂、氧化-还原引发剂为主要原料，研究制备了双组份丙烯酸酯胶粘剂，并以拉伸剪切强度为指标，对其制备工艺进行优化，具体结论如下。

（1）选择加热溶解法制备双组分丙烯酸酯胶粘剂使得物料混合的较为完全，固化物内部结构更均匀，避免了胶粘剂部分性能相差较大的情况;

（2）引发剂体系为CHP和TMTU、CHP和TMTU含量分别为5%和3.5%的情况下，胶粘剂拉伸剪切强度较大，可达 6.52 MPa;

（3）当增韧剂PU-2的含量为20%时，胶粘剂拉伸剪切强度最好，达到11.55 MPa;

（4）本试验粘接强度和固化性能略弱，还需进一步进行研究。

本文制备的档案用双组分丙烯酸酯胶粘剂，贮存时间与粘接强度已经接近于市面上最好胶粘剂，但粘接强度和固化性能略弱，还需进一步进行研究。

【参考文献】

[1]

王虹，张朝纯，孙洁浩，等.α-氰基丙烯酸酯胶黏剂的应用与发展[J].精细与专用化学品，2020，28（12）：46-49.

[2] 莫钦，张雅峰，熊林颖，等.聚氨酯胶粘剂热稳定性研   究进展[J].化工新型材料，2021，49（3）：207-211.

[3] 蒙嘉华，陈炳耀，彭小琴，等.络合剂和阻聚剂对双组分丙烯酸酯胶性能影响的研究[J].化学与粘合，2021，43（2）：118-120.

[4] 艾书伦，田坤，孙红光，等.水性丙烯酸醇酸树脂紫外光刻胶的制备与性能研究[J].粘接，2021，46（6）：1-4.

[5] 高洪伟，王利鹏，白永平.溶剂型高性能丙烯酸酯压敏胶的制备[J].中国胶粘剂，2021，30（6）：10-13.

[6] 周君蕊，黄宇，张提，等.武汉市建筑涂料及粘胶剂产品中VOCs含量水平实测分析[J].青岛大学学报（自然科学版），2020，33（4）：43-49.

[7] 于莹，王珊珊，刘楠，等.紫贻贝足丝蛋白与活性肽的开发应用研究进展[J].食品安全质量检测学报，2021，12（1）：217-223.

[8] 梁艳艳，许锦才，黄伟伦.挤出复合及其新技术在彩印软包装领域中的应用[J].塑料包装，2021，31（3）：1-8.

[9] 刘军成.胶粘剂在钢桥梁中的应用[J].粘接，2021，46（5）：27-30.

[10] 谷宏雷，周向东.高附着力聚丙烯酸酯涂层剂的合成与应用[J].印染助剂，2020，37（10）：27-30.