李　岳，孫　禹，2*，孫東洲，2，孔憲志，2，呂　虎，于國良，張立穎

（1.黑龍江省科學(xué)院 石油化學(xué)研究院，黑龍江 哈爾濱 150040；2.黑龍江省科學(xué)院 高技術(shù)研究院，黑龍江 哈爾濱 150020）

一種非流淌型高強(qiáng)度丙烯酸酯膠黏劑的研制

李岳1，孫禹1，2*，孫東洲1，2，孔憲志1，2，呂虎1，于國良1，張立穎1

（1.黑龍江省科學(xué)院 石油化學(xué)研究院，黑龍江 哈爾濱 150040；2.黑龍江省科學(xué)院 高技術(shù)研究院，黑龍江 哈爾濱 150020）

介紹了一種室溫固化非流淌型高強(qiáng)度丙烯酸酯膠黏劑的研制。分別通過填料增稠、彈性體增稠和超細(xì)尼龍粉增稠三種工藝制得非流淌型丙烯酸酯膠黏劑；對三種膠黏劑外觀和力學(xué)性能進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)超細(xì)尼龍粉增稠工藝制成的丙烯酸酯膠黏劑在兩方面均優(yōu)于另外兩種工藝制備的膠黏劑。使用該工藝制成了非流淌型高強(qiáng)度丙烯酸酯膠黏劑，對其力學(xué)性能進(jìn)行測試，發(fā)現(xiàn)該膠黏劑可室溫固化，對金屬鋁、鈦合金、鋼材等材料均有很好的粘接效果，可適用于一些特殊部位的粘接。

非流淌型；高強(qiáng)度；增稠

前言

丙烯酸酯結(jié)構(gòu)膠黏劑可粘接碳鋼、鋁合金、鈦合金、塑料、橡膠、玻璃、陶瓷等。國內(nèi)丙烯酸酯膠黏劑是以甲基丙烯酸酯、橡膠，ABS樹脂為主體的雙組分室溫固化膠黏劑。該膠操作方便，常溫固化，可油面粘接，耐沖擊、抗剝離，綜合性能優(yōu)良，粘接材料廣泛，已經(jīng)在航空、汽車、電子、工藝品、家用電器等領(lǐng)域應(yīng)用［1，2］。

目前市場上的丙烯酸酯膠黏劑都為雙組份均勻液體，黏度較小，給一些特殊部位的粘接帶來困難。本研究分別采用填料增稠、彈性體增稠和尼龍粉增稠的方法對丙烯酸酯膠黏劑進(jìn)行流變性控制；通過對比，研制出一種非流淌型的高強(qiáng)度丙烯酸酯膠黏劑，適用于一些特殊部位的粘接［3～6］。

1　實(shí)驗(yàn)部分

1.1實(shí)驗(yàn)原料

丁腈橡膠2265E，深圳夢之巔塑膠有限公司；ABS樹脂，臺灣奇美實(shí)業(yè)股份有限公司；甲基丙烯酸甲酯，濟(jì)南鑫順化工有限公司；甲基丙烯酸，上海諾泰化工有限公司；甲基丙烯酸羥乙酯，上海海曲化工有限公司；間苯二胺，石家莊中匯化工有限公司；氣相二氧化硅R974，上海凱茵化工有限公司超細(xì)尼龍粉，淄博家誠新材料公司；環(huán)氧AG-80，上海華誼樹脂有限公司；過氧化氫異丙苯，上海海曲化工有限公司。

1.2膠黏劑包裝及混合組合套件

膠黏劑包裝及混合組合套件如圖1。

圖1　膠黏劑包裝及混合組合套件Fig.1　The packing and mixer of adhesive

1.3填料增稠丙烯酸酯膠黏劑A組份的配制填料增稠丙烯酸酯膠黏劑的配制如圖2。

圖2　填料增稠丙烯酸酯膠黏劑A組份的配制Fig.2　The preparation of component A of filler thickened acrylate adhesive

將50g丁腈橡膠、50g ABS樹脂和250g甲基丙烯酸甲酯加入溶解釜中，攪拌至橡膠和ABS樹脂完全溶解，加入甲基丙烯酸、甲基丙烯酸羥乙酯、間苯二胺，繼續(xù)攪拌至溶液均勻透明，加入氣相二氧化硅7.5g，攪拌均勻并在三輥研磨機(jī)上研磨3次，裝入組合套件A管一側(cè)。

1.4彈性體增稠丙烯酸酯膠黏劑A組份的配制

彈性體增稠丙烯酸酯膠黏劑A組份的配制如圖3

圖3　彈性體增稠丙烯酸酯膠黏劑A組份的配制Fig.3　The preparation of component A of elastomer thickened acrylate adhesive

將75g丁腈橡膠、50g ABS樹脂和250g甲基丙烯酸甲酯加入溶解釜中，攪拌至橡膠和ABS樹脂完全溶解，加入甲基丙烯酸、甲基丙烯酸羥乙酯、間苯二胺，繼續(xù)攪拌至溶液均勻透明，注入組合套件A管一側(cè)。

1.5尼龍粉增稠丙烯酸酯膠黏劑A組份的配制

尼龍粉增稠丙烯酸酯膠黏劑A組份的配制如圖4。

圖4　尼龍粉增稠丙烯酸酯膠黏劑A組份的配制Fig.4　The preparation of component A of nylon powder thickened acrylate adhesive

將50g丁腈橡膠、50g ABS樹脂和250g甲基丙烯酸甲酯加入溶解釜中，攪拌至橡膠和ABS樹脂完全溶解，加入甲基丙烯酸、甲基丙烯酸羥乙酯、間苯二胺，繼續(xù)攪拌至溶液均勻透明，注入1∶1雙聯(lián)管膠桶一側(cè)；將10g超細(xì)尼龍粉和250g甲基丙烯酸甲酯加入溶解釜中，在80℃水浴中加熱攪拌至尼龍粉完全溶解，加入甲基丙烯酸、甲基丙烯酸羥乙酯、間苯二胺，繼續(xù)攪拌至溶液均勻透明，趁熱注入1∶1雙聯(lián)管膠桶另一側(cè)；冷卻至室溫后將雙聯(lián)管膠桶兩側(cè)的膠液通過靜態(tài)混合管同步擠入組合套件A管一側(cè)。

1.6填料增稠膠黏劑和彈性體增稠膠黏劑B組份的配制

將20gABS樹脂和70g甲基丙烯酸甲酯加入溶解釜中，攪拌至ABS樹脂完全溶解，加入60g過氧化氫異丙苯，繼續(xù)攪拌至溶液均勻透明，分別注入填料增稠膠黏劑和彈性體增稠膠黏劑組合套件B管一側(cè)。

1.7尼龍粉增稠膠黏劑B組份的配制

將20g環(huán)氧AG-80和70g甲基丙烯酸甲酯加入溶解釜中，攪拌至ABS樹脂完全溶解，加入60g過氧化氫異丙苯，繼續(xù)攪拌至溶液均勻透明，注入尼龍粉增稠膠黏劑組合套件B管一側(cè)。

1.8外觀及剪切強(qiáng)度的測定

安裝組合套件，通過混合頭擠出膠黏劑，觀察外觀。參照GB7124-86拉伸剪切強(qiáng)度試驗(yàn)方法測試膠黏劑的剪切強(qiáng)度。試片表面處理方法：將鋼片用120#砂紙仔細(xì)打磨，之后用脫脂棉蘸取乙酸乙酯將表面擦洗干凈，于室溫下晾干。試片表面涂膠后合攏試片并施加60～80Pa的壓力，在室溫下保持24h。

1.9非流淌型高強(qiáng)度丙烯酸酯膠黏劑的性能測定

通過實(shí)驗(yàn)確定，尼龍粉增稠膠黏劑為非流淌型高強(qiáng)度丙烯酸酯膠黏劑。膠黏劑的性能包括：外觀，固化條件，23±2℃及100℃下Al-Al、TC4-TC4、Al-高溫合金A286、Al-耐蝕鋼的剪切強(qiáng)度以及23± 2℃Al-Al剝離強(qiáng)度。鋁試片參照HBZ197-1991進(jìn)行磷酸陽極化處理；TC4、A286、耐蝕鋼表面用120#砂紙仔細(xì)打磨，之后用脫脂棉蘸取乙酸乙酯將表面擦洗干凈，于室溫下晾干。參照ASTMD 1002測試膠黏劑的剪切強(qiáng)度。參照ASTMD1876測試膠黏劑的90°剝離強(qiáng)度。

2　結(jié)果與討論

2.1膠黏劑的外觀

填料增稠膠黏劑、彈性體增稠膠黏劑以及尼龍粉增稠膠黏劑的外觀見表1。

表1 膠黏劑外觀對比Table 1　The appearance comparison

從表1可以看出，用三種方法增稠制備出的膠黏劑均為非流淌型膠黏劑。使用白炭黑或彈性體增稠后，隨著膠液黏度的增加，體系混合及轉(zhuǎn)移過程中帶入的氣泡無法排出。使用尼龍粉增稠，超細(xì)尼龍粉溶于體系后，在80℃下體系黏度沒有明顯增加，此時氣泡可以排出，注入雙聯(lián)管后冷卻，此時體系中沒有氣泡存在，通過靜態(tài)混合管混合后不會引入新的氣泡，同時改變了整個體系的流變性。

2.2膠黏劑的剪切強(qiáng)度

膠黏劑剪切強(qiáng)度的測試結(jié)果見表2。

表2 膠黏劑剪切強(qiáng)度對比Table 2　The shear strength comparison

尼龍粉增稠膠黏劑剪切強(qiáng)度明顯高于填料增稠膠黏劑和彈性體增稠膠黏劑，這可能是由于填料增稠膠黏劑和彈性體增稠膠黏劑體系中存在的氣泡影響了膠黏劑的強(qiáng)度，而尼龍粉增稠膠黏劑體系中沒有氣泡；同時該體系中尼龍粉與環(huán)氧AG-80發(fā)生聚合，與丙烯酸酯形成互穿體系，使整體強(qiáng)度增加。由此可見，尼龍粉增稠丙烯酸酯膠黏劑體系為非流淌型高強(qiáng)度丙烯酸酯膠黏劑的最佳選擇。

2.3非流淌型高強(qiáng)度丙烯酸酯膠黏劑的性能

非流淌型高強(qiáng)度丙烯酸酯膠黏劑的性能見表3。

從表3可以看出，非流淌型高強(qiáng)度丙烯酸酯膠黏劑對金屬鋁、鈦合金、鋼材等材料均有很好的粘接效果，常溫剪切強(qiáng)度均大于30MPa，100℃剪切強(qiáng)度均大于10MPa；90°剝離強(qiáng)度超過4kN/m。

3結(jié)論

（1）使用超細(xì)尼龍粉增稠，配合環(huán)氧AG80，可以制成無氣泡，性能優(yōu)良的非流淌型高強(qiáng)度丙烯酸酯膠黏劑。該膠黏劑適用于一些特殊部位的粘接。

（2）非流淌型高強(qiáng)度丙烯酸酯膠黏劑對金屬鋁、鈦合金、鋼材等材料均有很好的粘接效果，常溫剪切強(qiáng)度均大于 30MPa，100℃剪切強(qiáng)度均大于10MPa；90°剝離強(qiáng)度超過4kN/m。

［1]孔憲志，王勃，孫東洲，等.改性丙烯酸酯結(jié)構(gòu)膠黏劑的研制［J］.化學(xué)與黏合，2011，33（3）：66～74.

［2]孔憲志，孫東洲，孫禹.一種糊狀雙馬來酰亞胺耐高溫膠黏劑的研制［J］.化學(xué)與黏合，2012，34（1）：17～19.

［3]孫曼靈，吳良義.環(huán)氧樹脂應(yīng)用原理與技術(shù)［M］.北京：機(jī)械工藝出版社，2002：9～29

［4]HAITAO CHENG.Adhesive compositions with relarding additive：US，6291593［P］.2001-09-18.

［5]ROBIN F RIGHETTINI TERRENCE H DAWDY.Free radical polymerizable compositions including parahalogenated aniline derivatives：US，5932638［P］.2001-08-03.

［6]周建文，羅軍.新型第二代丙烯酸酯結(jié)構(gòu)膠［J］.粘接，2000（4）：19～21.

［7]盤錦平，范和平，李楨林.中溫潛伏性固化劑在環(huán)氧樹脂膠黏劑中的研究進(jìn)展［J］.化學(xué)與黏合，2010，32（6）：46～49.

［8]閣明泰.超細(xì)尼龍粉改性水性PU漆的機(jī)械性能與外觀［J］.現(xiàn)代涂料與涂裝，2007，10（6）：17～20.

Synthesis of a Kind of non-Flow High Strength Acrylate Adhesive

LI Yue1，SUN Yu1，2，SUN Dong-zhou1，2，KONG Xian-zhi1，2，LV Hu1，YU Guo-liang1and ZHANG Li-ying1
（1.Institute of Petrochemistry，Heilongjiang Academy of Sciences，Harbin 150040，China；2.Institute of Advanced Technology，Heilongjiang Academy of Sciences，Harbin 150020，China）

The development of a kind of room temperature curing non-flow high strength acrylate adhesive is introduced.Three kinds of non-flow acrylate adhesive are prepared respectively by 3 different technologies，which are using filler，elastomer and nylon powder to thicken respectively.By comparing the 3 kinds of adhesive from the aspects of appearance and mechanical property，it is found that the adhesive made by using nylon powder to thicken is superior to other two species.After the mechanical performance tests，it is indicated that the non-flow high strength acrylate adhesive made by this technology can be cured at room temperature，it has an excellent effect on bonding aluminum alloy，titanium alloy and steel，etc.It can be used on some special positions.

Non-flow；high strength；thickening

TQ433.436

A

1001-0017（2016）02-0127-05

2015-12-23

李岳（1985-），男，山東壽光人，碩士，研究實(shí)習(xí)員，主要研究方向?yàn)楦叻肿幽z黏劑。
*通訊聯(lián)系人