氯丁膠粘劑的現狀與發展方向

朱俊杰　陳炳耀　李軍

摘 要：本文主要探討氯丁橡膠膠粘劑的現狀和發展方向，從溶劑型氯丁橡膠膠粘劑、氯丁噴膠、氯丁型接枝膠、水性氯丁膠粘劑等方面進行了詳細的闡述。

關鍵詞：膠粘劑;氯丁橡膠;現狀;發展方向

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.22.017

0 引言

氯丁橡膠膠粘劑可室溫固化，初粘力大、強度建立迅速、粘接強度高、綜合性能優異，用途極其廣泛，能粘接橡膠、皮革、織物、塑料、木材、紙品、玻璃、陶瓷、混凝土、金屬等多種材料，具有“萬能膠”之稱。

1 氯丁膠粘劑的發展現狀

氯丁橡膠粘合劑分為溶劑型，乳液型和無溶劑型，目前仍然以溶劑型氯丁二烯粘合劑為主。

（1）溶劑型氯丁膠粘劑。溶劑型氯丁二烯粘合劑是一種重要的接觸型粘合劑，在表面粘合后，讓它干燥一小段時間，讓溶劑蒸發，然后使兩表面接觸重疊，正確按壓，并在幾秒鐘內粘合在一起，就會很快擁有較高粘接強度。溶劑型氯丁橡膠膠粘劑有很多品種，如氯丁二烯膠粘劑，超強膠水，強力膠水，裝飾膠水，噴膠，接枝膠，密封膠等。

1）氯丁萬能膠。迄今為止，還沒有完全能替代溶劑型氯丁橡膠膠粘劑的品種。盡管近年來SBS粘合劑已經取代了少量的氯丁橡膠，但它們的粘合強度，耐熱性，耐老化性和耐久性比氯丁橡膠差。2005年氯丁橡膠產量統計為16萬噸，2006年為16.7萬噸，2007年為18.2萬噸，2008年為17.5萬噸。雖然出現了負增長，卻未見急劇下滑。近年來，已經發現由CR244氯丁橡膠制成的氯丁橡膠-酚醛粘合劑被包裝在馬口鐵容器中，并且在一到兩個月內發生凝膠化和變黑。這可能是因為該結構的氯原子非常活潑，并且在熱，氧或水的作用下容易使HCl脫離出來?；钚詡孺湹男纬煞催^來導致交聯，產生凝膠。同時，HCl也腐蝕鐵形成氯化鐵，使膠水變黑。為了減小溶劑的毒害性，許多橡膠公司已經開始使用碳酸二甲酯（DMC）代替20%至30%的有毒甲苯和氯化溶劑或高產丁酮和乙酸乙酯?；旌先軇┑慕M成不僅確保氯丁橡膠的溶解性，而且還降低了毒性和氣味，并且還使膠水透明且環保。DMC于1992年通過了無毒化學品注冊。但是，DMC的高凝固點（2～4℃）會對膠的低溫性能產生不利影響。另外，不同公司生產的DMC的性能差異很大，有的幾乎沒有氣味，有的還有強烈的刺激性氣味。2）溶劑型氯丁噴膠。溶劑型氯丁橡膠噴涂粘合劑具有低粘度（100-600mPa·s），高初粘性，長粘合保留時間和高粘合強度。噴涂方法的應用不僅具有均勻厚度的粘合劑層，而且還節省了膠水，保證了粘接性能和高效率。廣泛用于汽車，建筑，家具，裝飾，工藝品等行業，全國生產銷售2萬多t/a。目前，低毒性混合溶劑已被用來取代傳統的“三苯基”氯丁二烯噴霧，更加環保。環境友好型氯丁二烯噴霧的混合溶劑是V丁酮/V丙酮/V正己烷=1∶1∶1。最好使用2402樹脂作為氯丁橡膠噴涂的增粘樹脂，具有良好的噴涂性，初始粘性大，適當的粘度保持時間和高粘接強度。固含量一般為20%左右。3）接枝氯丁膠粘劑。接枝氯丁二烯粘合劑縮寫為接枝膠，顏色較淺，粘度較低并且粘合性能顯著提高。然而，聚氨酯（PU）與PVC的粘合不理想，成本不低于PU膠。因此，CR接枝粘合劑現在僅用于粘合EVA涼鞋和EVA鞋底。

（2）水性氯丁膠粘劑。隨著國家環保法規的不斷提高，水性氯丁橡膠膠粘劑由于其優異的性能，無毒，環保，不燃燒，安全，節能，使用方便，是氯丁橡膠的發展方向。

2 氯丁膠粘劑的發展設想

溶劑型氯丁橡膠的優異整體性能是其他橡膠基粘合劑所無法比擬的。盡管存在環境保護的挑戰，如果放棄有毒有害溶劑，它們完全是環保的，因此它們不會在短期內退出市場。即使水性氯丁橡膠的性能得到充分改善，溶劑型和水性氯丁橡膠也能長時間共存。

（1）溶劑型氯丁膠性能的提高。1）采用硅烷偶聯劑改性。除了使用新的高性能氯丁橡膠和增粘樹脂外，一種簡單有效的方法是加入少量（1%至3%）的氨基硅烷偶聯劑。附著在氯丁二烯橡膠的分子鏈上的硅氧烷也可以與被粘物上的羥基和填料縮合。硅-氧鍵在加熱時難以破裂，并且氯丁二烯粘合劑的耐熱性大大提高。2）利用納米技術提升性能。使用合適的納米材料可以增加氯丁二烯粘合劑的強度和耐熱性。它可以抑制顆粒的團聚，并使它們均勻穩定地分散在氯丁橡膠中。納米氧化鋅改性溶劑型氯丁二烯噴霧劑（CN101260281），其耐熱性比普通氯丁二烯噴霧高21%～86%。在氯丁橡膠中加入活性納米碳酸鈣或偶聯劑處理的納米碳酸鈣也可以提高粘接強度和耐熱性，并降低成本。將稀土納米材料油性溶膠狀FO-30或納米級稀土氧化物粉末添加到溶劑型氯丁二烯粘合劑中，它可以提高粘合強度，耐熱性和耐老化性。3）使用高效和耐久的防老劑。添加適量的高效抗老化劑是一種簡單有效的方法，可以提高氯丁橡膠的耐老化性和耐熱性。抗氧化劑330是一種高效，低揮發性，無毒，環保的多酚抗氧化劑，具有較高的相對分子質量。是1010和1076抗氧劑的理想替代品，參考用量0.05%～0.5%。高效抗氧化劑626是亞磷酸鹽抗氧化劑，無毒無污染?？寡趸瘎㏑D具有優異的抗老化和耐熱老化性。參考用量0.5～3.0份，150～200℃完成交聯反應。ODA是一種二苯胺抗老化劑，具有低毒性和耐熱性，優于其他抗衰老劑。4）改善氯丁二烯粘合劑的低溫性能。根據GB18583-2008的修訂標準，氯化溶劑的總量有限（≤5g/kg），這意味著它不能再用于氯丁橡膠膠粘劑。只能選用耐寒氯丁橡膠和進行合適的溶劑調節。耐寒性氯丁橡膠有Neoprene WRT、WHV（陶氏）、Skyprene B-10（東槽）、Denka S-40V（電化）等，具有良好的抗結晶性和熱穩定性。

（2）水性氯丁膠性能再改進。中國生產出性能更好的水性氯丁橡膠粘合劑，并逐步擴大其應用范圍。但是，必須進一步改善初始粘性，耐水性，儲存穩定性，可噴涂性和抗凍性。預計它可與溶劑型粘合劑相媲美，并部分取代溶劑型氯丁二烯粘合劑。

目前，國產氯丁二烯膠乳具有大的氣味，大的粒徑和寬的粒度分布，因此水基氯丁橡膠具有小的初始粘性。貯存期短（3個月），粘接強度低，耐水性差。羧基氯丁二烯膠乳的使用可以改善初始粘性，粘合強度，儲存穩定性和高溫粘合的耐久性，并且平均粒度優選為70至160nm。初粘性，粘合強度和熱穩定性，相當于溶劑型氯丁橡膠。

3 結語

溶劑型氯丁二烯粘合劑由于其優異的性能，廣泛的應用和低廉的價格而數十年來一直輝煌，但如今它們受到越來越嚴格的環境法規的約束。幸運的是，水性氯丁二烯粘合劑的開發已成功引入市場，為氯丁膠粘合劑的開發帶來了新的曙光。

參考文獻：

[1]李子東，李廣宇，于敏.現代膠粘技術手冊[M].北京：新時代出版社，2002.

作者簡介：朱俊杰（1993-），男，湖北仙桃人，本科，主要從事膠粘劑研究工作。