檔案用雙組分丙烯酸酯膠粘劑的制備與應用

劉永輝

摘 要：針對傳統膠粘劑容易出現溶劑揮發，初粘性能較差，室溫難以固化的問題，提出新型雙組分丙烯酸酯膠粘劑的制備。優化了雙組分丙烯酸酯膠粘劑的制備工藝，研究了增韌劑對雙組分丙烯酸酯膠粘劑性能的影響;最后通過與市售最好粘膠劑進行對比。結果表明：以加熱溶解法為主要制備方法，異丙苯過氧化氫摻量為5%，四甲基硫脲摻量為3.5%;選擇PU-2為增韌劑，最佳含量為20%;在此條件下制備的膠粘劑，固化速度較快，拉伸剪切強度較高，符合市售標準。

關鍵詞：雙組份膠粘劑;丙烯酸酯;拉伸剪切強度;增韌劑

中圖分類號：TQ433.4

文獻標識碼：A文章編號：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

隨著現代經濟的發展，膠粘劑在很多的行業得到了很大的應用，特別是在人事檔案裝訂方面，有著不可或缺的作用。但傳統膠粘劑因其組分問題，存在溶劑揮發，初粘性能較差，室溫難以固化的問題，使得膠粘劑在使用時，粘接不牢固，最后導致重要文件丟失。因此，對膠粘劑性能進行提升是目前較為重要的研究。丙烯酸酯膠粘劑是目前應用較廣的一種新型膠粘劑，如有學者對CA瞬干膠生產工藝、性能與應用進行了介紹，及對CA瞬干膠發展前景進行概述[1];還有對最近幾年國內外聚氨酯膠粘劑熱穩定性的研究進展進行了綜述，展望了聚氨酯膠粘劑的發展前景[2]。以上學者的研究為丙烯酸酯膠粘劑的發展作出了貢獻，但并未對丙烯酸酯性能進一步研究。基于此，本文在以上學者的研究基礎上，對雙組分聚氨酯膠粘劑進行研究，為聚氨酯膠粘劑的發展提供一定的參考。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

本試驗主要材料：異丙苯過氧化氫（CHP，上海邦成化工有限公司，CP）、四甲基硫脲（TMTU，湖北東曹化學科技有限公司，CP）、多異氰酸酯（山東大化化學科技有限公司，AR）。

本試驗主要設備：傅里葉紅外光譜儀（天津恒創立達科技發展有限公司，LIDA-20）、旋轉式黏度計（常州德普紡織科技有限公司，NDJ-1）、電子萬能試驗機（山東魯煤重工有限公司，WDW-30E）。

1.2 試驗方法

1.2.1 聚氨酯樹脂的制備

（1）在四口燒瓶中加入一定量的聚酯多元醇和聚醚多元醇，在空氣浴條件小加熱至混合物熔融，繼續緩慢提升溫度至100 ℃，保持勻速攪拌的同時打開真空泵。待溫度提升至120 ℃后，保持該溫度在-0.095 MPa真空條件下脫水1.5 h，然后將溫度降低至70 ℃減緩攪拌速度;

（2）在四口燒杯中加入計量的多異氰酸酯，緩慢攪拌的同時慢慢提升溫度，待溫度上升至85 ℃時，勻速攪拌。繼續提升反應溫度100 ℃后，保持該溫度4 h;然后將溫度降低至

80 ℃;

（3）在四口燒瓶中加入計量阻聚劑，攪拌均勻。以2滴/s的速度在四口燒瓶中滴加計量封端劑，同時將攪拌速度降低;然后升溫至85 ℃，并保持該溫度4 h。最后在-0.095 MPa真空條件下脫泡30 min，得到聚氨酯樹脂。

異氰酸酯用量為[3-4]：

m=M×EX56 100ω（1）

式中：m表示異氰酸酯投料量;ω表示“—NCO”含量（質量分數）;R表示原料中“—NCO/—OH”摩爾比;M表示多元醇投料量。

1.2.2 雙組分丙烯酸酯膠粘劑的制備

將150 mL丙烯酸醇置于漏斗中放入，用質量分數為10%氫氧化鈉水溶液進行洗滌，溶液慢慢變成無色后再次用無離子水洗滌，pH試紙檢測溶液呈中性后用無水硫酸鈉進行干燥，然后減壓蒸餾備用。

含羥基丙烯酸酯用量為[5-6]：

m=M×E×（R-1）56 100×n×M1（2）

式中：n表示“CC”摩爾量與“

CC”

和“—NCO”總摩爾量的比;m表示含羥基丙烯酸酯投料量;M1表示含羥基丙烯酸酯的相對分子質量或乙醇的相對質量。

（1）直接溶解法。將一定質量聚合物放入丙烯酸單體中，攪拌混合均勻，然后加入增粘劑和增韌劑，繼續攪拌溶解。溶解后產物為組分差別不大的結構膠A、B組分預混料。分別在預混料中加入氧化物和還原劑，攪拌至溶解后得到雙組分丙烯酸膠粘劑;

（2）加熱溶解法。混合物料步驟與直接溶解法相同，提升反應溫度至50 ℃，待混合物完全溶解后，停止加熱，置于室溫條件下待混合物料冷卻。然后將酸性單體、穩定劑、填料及其他組分放入已經冷卻的混合物中，充分攪拌后分別在預混料中加入氧化劑和還原劑，溶解后得到雙組分丙烯酸酯膠粘劑。

1.3 性能測試

1.3.1 黏度測試

參照 GB/T11175—2002 中相關方法用NDJ-1型旋轉式黏度計進行測定[7-8]。

1.3.2 拉伸剪切強度的測試

參照GB / T 7124—2008 相關規定，用WDW-30E型電子萬能試驗機對拉伸剪切強度進行測試[9]。

2 結果與討論

2.1 制備工藝對雙組分丙烯酸酯膠粘劑（SGA）的影響

2.1.1 制備方法對膠粘劑性能的影響

表1為制備方法對膠粘劑性能的影響。

由表1可知，直接溶解法比加熱溶解法溶脹和溶解時間更長，溶解時間越長，在制備膠粘劑時，黏度越大，攪拌相對較為困難，物料無法完全混合，進而影響膠粘劑的透明度和貯存穩定性。而加熱溶解法，溶脹溶解時間較短，膠黏劑的透明度和貯存穩定性皆表現良好。這是因為反應體系溫度的提升，原料分子在高溫的影響下具有較高的運動速度，對大分子溶解速度也隨之增加，大分子和小分子交聯更為致密，內部結構均勻，性能基本一致，這就證明了加熱溶解法更適合制備聚氨酯膠粘劑。

2.1.2 引發體系對SGA性能的影響

異丙苯過氧化氫（CHP）和四甲基硫脲（TMTU）為引發體系。對膠粘劑拉伸剪切強度受引發劑含量的影響，結果如圖1所示。

由圖1知，CHP用量對膠粘劑拉伸剪切強度產生主要影響，在CHP用量為5%達到最高，且TMTU增加，也沒有改變這個趨勢，這就證明了引發劑才是對膠粘劑剪切強度的主要影響因素。增加促進劑用量，膠粘劑剪切強度先上升后降低，且在引發劑含量為3.5%時達到最高。因此，在CHP-TMTU 引發體系中，CHP用量為 5%，TMTU用量為 3.5%時，樣品剪切拉伸強度最好，為 6.52 MPa。

2.2 增韌劑用量對 SGA 性能的影響

增塑劑PU-2用量對膠粘劑拉伸剪切強度的影響結果，如圖2所示。

由圖2知，膠粘劑拉伸剪切強度隨增韌劑用量的增加表現為先增加后降低的趨勢，膠粘劑拉伸剪切強度在“PU-2”為20%時最高，達到11.55 MPa。這是因為膠粘劑中強極性的氨基甲酸酯基相對含量體育PU-2含量呈正相關，含量越多，膠層內部交聯密度較大，剪切拉伸強度也隨之變高。繼續增加PU-2摻量，膠粘劑中軟段數量也隨之增加，使得拉伸剪切強度降低。同時，PU-2含量過多還會增加體系黏度，對“氧阻聚效應”有一定抑制作用;對“籠避效應”有增強作用，這就使得膠粘劑拉伸強度表現出先增加后降低的趨勢。

綜合考慮，本文選擇PU-2用量為20%。

2.3 自制膠粘劑與市售膠粘劑性能對比

本文制備的膠粘劑與市售膠粘劑的性能對比，結果如表2所示。

由表2可知，除黏度略低，本文制備的膠粘劑貯存時間與粘接強度皆與市售膠粘劑標準相差不大。

3 結語

本文以丙烯酸酯單體、增韌劑、氧化-還原引發劑為主要原料，研究制備了雙組份丙烯酸酯膠粘劑，并以拉伸剪切強度為指標，對其制備工藝進行優化，具體結論如下。

（1）選擇加熱溶解法制備雙組分丙烯酸酯膠粘劑使得物料混合的較為完全，固化物內部結構更均勻，避免了膠粘劑部分性能相差較大的情況;

（2）引發劑體系為CHP和TMTU、CHP和TMTU含量分別為5%和3.5%的情況下，膠粘劑拉伸剪切強度較大，可達 6.52 MPa;

（3）當增韌劑PU-2的含量為20%時，膠粘劑拉伸剪切強度最好，達到11.55 MPa;

（4）本試驗粘接強度和固化性能略弱，還需進一步進行研究。

本文制備的檔案用雙組分丙烯酸酯膠粘劑，貯存時間與粘接強度已經接近于市面上最好膠粘劑，但粘接強度和固化性能略弱，還需進一步進行研究。

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