橡膠改性雙組分丙烯酸酯膠粘劑的研究

陳亮等

摘要：將為克服雙組分丙烯酸酯膠粘劑（SGA）韌性差、耐沖擊性差的缺點，采用不同橡膠對其進行改性。以苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS1401）、氯丁橡膠（CR3223）、氯磺化聚乙烯（CSM3305）、粉末丁腈橡膠（GS33）為增韌劑，考查了它們對SGA膠液穩定性、黏度及力學性能的影響。結果表明，當采用CR3223、GS33時膠液穩定性較好；不同橡膠對膠粘劑的黏度影響較大；當w（CR3223）=6%或w（CSM3305）=4%或w（GS33）=3%時，制備的膠粘劑拉伸剪切強度較高；當w（CR3223）=5%或w（CSM3305）=3%或w（GS33）=4%時，制備的膠粘劑沖擊強度較高。

關鍵詞：雙組分丙烯酸酯膠粘劑（SGA）；橡膠；拉伸剪切強度；沖擊強度

雙組分丙烯酸酯膠粘劑（SGA）固化速度快、粘接力強、耐腐蝕性好、強度高，但其韌性和抗沖擊性能較差。一般通過添加嵌段、接枝預聚物或高分子彈性體對膠粘劑進行改性，可克服上述缺點[1～3]。本研究通過采用不同橡膠對SGA進行改性，對比考查了改性后膠粘劑的綜合性能。

1 實驗部分

1.1 實驗原料

甲基丙烯酸甲酯（MMA）、甲基丙烯酸（MAA），工業級，臺灣塑膠工業有限公司；丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物（ABS），工業級，臺灣奇美實業股份有限公司；異丙苯過氧化氫（CHP），工業級，Akzo Nobel；苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS1401），工業級，中國石化集團；氯丁橡膠（CR3223），工業級，山西合成橡膠集團有限責任公司；氯磺化聚乙烯（CSM3305），工業級，美國Dupont公司；粉末丁腈橡膠（GS33），工業級，山東高氏科工貿有限公司；硫脲衍生物，工業級，市售。

1.2 測試設備

JB90-D型強力攪拌機，上海標本模型廠；NDJ-1型旋轉黏度計，上?，F代環境工程技術有限公司；擺錘沖擊試驗機，東莞市高達儀器有限公司；LJ-10001型拉力試驗機，廣州廣材實驗儀器有限公司。

1.3 膠粘劑的制備

A 組分配方（質量份，下同）：MMA 100、MAA 10、ABS 10、CHP 6和少量助劑；B 組分配方：MMA 100、MAA 5、橡膠變量、硫脲衍生物6、少量助劑。mA∶mB=1∶1。

1.4 性能測試與表征

1）黏度

參考GB/T 2794—1995，采用旋轉黏度計進行測定（3#轉子，轉速為12 r/min，測試溫度為25 ℃）。

2）拉伸剪切強度

參考GB/T 7124—1996，采用拉力試驗機進行測定（鋼-鋼，拉伸速度為5 mm/min，測試溫度為25 ℃）。

3）沖擊強度

參考GB/T 6328—1999，采用擺錘沖擊試驗機進行測定（鋼-鋼，擺錘速度為3.4 m/s，試驗角度為150°，測試溫度為25 ℃）。

4）穩定性

將膠液盛放于10 mL玻璃試劑瓶中，置于50 ℃的數顯式電熱恒溫干燥箱中規定時間，取出恢復至室溫觀察其外觀和流動性變化。

2 結果與討論

2.1 不同橡膠對SGA性能的影響

選擇橡膠時需考慮其基本性能，主要是拉伸強度、斷裂伸長率、硬度和門尼黏度等。本研究采用SBS1401、CR3223、CSM3305和GS33對SGA進行改性試驗，各橡膠的基本性能如表1所示。

2.2 橡膠對SGA外觀和穩定性的影響

在其他條件保持不變的前提下，通過改變橡膠的種類，考查膠粘劑外觀和貯存穩定性的變化，結果如表2所示。

由表2可以看出，當在貯存時間為60 d時，膠液無異常；120 d后，用SBS1401制備的膠液出現明顯分層現象，CSM3305制備的膠液出現流動性差、增稠現象。采用CR3223、GS33時膠液穩定性較好。

2.3 橡膠對SGA黏度的影響

在其他條件保持不變的前提下，通過改變橡膠的種類，考查膠粘劑黏度的變化，結果如圖1所示。由圖1可知，在用量相同的情況下，用SBS1401黏度最低，CR3223和CSM3305略高，GS33最大。膠液黏度的高低會影響膠粘劑的生產、施工、助劑在膠液中的擴散速度[2]、反應速度等，可根據實際要求調節。

2.4 橡膠對SGA力學性能的影響

2.4.1 不同橡膠對SGA拉伸剪切強度的影響

不同橡膠對SGA拉伸剪切強度的影響如圖2所示。由圖2可知，隨著橡膠用量增加，拉伸剪切強度的變化情況類似，均是在逐漸增加到一定峰值后開始減小。當w（CR3223）=6%時拉伸剪切強度達到最大，比未改性提升了約66.6%；當w（CSM3305）=4%時拉伸剪切強度達到最大，提升了約67.3%；當w（GS33）=3%時拉伸剪切強度達到最大，提升了約70%；但SBS1401改性效果略有提升但不明顯，只提升了約1.3%。

2.4.2 橡膠對SGA剪切沖擊強度的影響

由圖3可以看出，當w（SBS1401）=4%時沖擊強度最大，比未改性提高了約0.8倍；當w（CR3223）=5%時剪切沖擊強度最大，比未改性提高了約2.8倍；當w（CSM3305）=3%時剪切沖擊強度最大，比未改性提高了約2.6倍；當w（GS33）=4%時剪切沖擊強度最大，比未改性提高了約2.7倍。

由此可見，橡膠的添加有利于SGA拉升剪切強度和沖擊強度的提升，主要是因為若基體未經橡膠改性，當受到應力作用時，產生很多裂紋，基體無法有效吸收應力產生的能量，裂紋迅速擴散并變大，最終導致基體斷裂。當采用適量的橡膠改性后，橡膠粒子成為應力的集中中心點，并誘發產生大量的銀紋或剪切帶，有效吸收了大量的應力能量，阻止了裂紋的擴展[1，4]，直觀表現為拉伸剪切強度和沖擊強度提高。當橡膠含量增加到一定程度后，橡膠粒子過于密集甚至團聚，導致整個基體體系被破壞，強度下降。但是由于橡膠自身特點和在SGA固化過程中的結構不同，其對粘接性能的影響也各異，需要根據膠粘劑應用場合和用戶要求不同加以選擇。

3 結論

（1）分別采用橡膠CR3223、GS33對SGA進行改性時，制備的SGA穩定性較好。

（2）膠液黏度影響膠粘劑的固化速度、施工、生產效率等，采用不同橡膠制得的SGA膠液黏度的也不同，同等條件下，SBS1401最小，CR3223和CSM3305次之，GS33最大。

（3）橡膠的添加有利于SGA粘接性能的提升，其中當w（CR3223）=6%或w（CSM3305）=4%或w（GS33）=3%時，膠粘劑拉伸剪切強度較優；當w（CR3223）=5%或w（CSM3305）=3%或w（GS33）=4%時，膠粘劑沖擊強度較優。

參考文獻

[1]張軍營，等.丙烯酸酯膠黏劑[M].北京：化學工業出版社，2006：172-174.

[2]彭小琴，陳亮，陳炳耀，等.第二代雙組分丙烯酸酯膠粘劑中改性納米Al2O3應用研究[J].中國膠粘劑，2011（11）：46-50.

[3]湖北回天膠業股份有限公司.一種高伸長率丙烯酸酯膠粘劑：中國，2007101689859[P].2010-11-10.

[4]殷榕燦.室溫固化雙組分丙烯酸酯膠粘劑的制備及性能研究[D].廣東：廣東工業大學，2005.