陈元武( H&C聚合物科技有限公司.福建省福州市350006)

    作者简介:陈元武，H&C聚合物科技有限公司经理、高级工程师、总工程师。已经在各种专业学术刊物上发表37篇论文，有三十篇摘人CA等。



    0 前言

    随着 胶 粘 剂工业的发展，胶粘剂及其制品因使用方便省力而备受人们青睐，在人们日常生活和工农业生产中已被大量使用，其市场稳定增长。其中溶剂型丙烯酸醋胶粘剂不但弥补了乳液型胶粘剂耐水性及耐低温性差的缺点，而且由于不含乳化剂，溶剂型丙烯酸醋胶粘剂往往获得乳液型胶粘剂不可比拟的性能，因此现在被广泛用于商标、无纺织物、室内外装饰材料、办公用品及包装胶带等方面。而双组分丙烯酸醋类胶粘剂具有固化速度快、生产效率高、贮运方便、对各种材料都有很好的粘接性能等优点，近几年来发展速度很快，应用领域越来越广阔。

    在一些特殊的用途中，如家具制造业中既要求有较高的初粘力和良好的剥离强度，又要求具有良好的操作工艺性时，采用双组分丙烯酸酷胶粘剂是非常实用的。作者研制一种双组分丙烯酸醋胶粘剂，它的初粘力很大，固化后具有良好的剥离强度和高粘合强度，可以满足生产过程中快速粘接工艺及较高粘接强度的要求。这种胶粘剂弥补了家具制造中存在的一些问题，比如粘接强度不够，耐高低温性能不好，特别是PVC贴面台板，电脑桌板等复合家俱以及建筑铝塑板、蜂窝板的粘接。克服单组份胶粘剂的热塑性问题。它的主要组成为:丙烯酸醋压敏胶粘剂作为A组分，其本身就是一种性能良好的压敏胶粘剂，有较高的初粘力;含有一NCO的聚氨醋预聚物作为B组分，它是指在分子链中含有异氰酸醋基(-NCO)

的胶粘剂，具有优异的性能，起到了固化剂的作用。研究了丙烯酸经乙醋、丙烯酸经丙醋,GMA(甲基丙烯酸缩水甘油醋)等单体的用量及A组分与B组分的配比对双组分丙烯酸酷胶粘剂性能的影响。

    1 实验部分

    1.1 原料

    甲苯，乙 酸乙醋，丙酮，聚氨酷级;过氧化苯甲酞，化学纯;丙烯酸经乙醋(HEA)，丙烯酸经丙醋(HP人)，甲基丙烯酸缩水甘油酷(GMA )，乙酸乙烯醋(VAC)，丙烯酸(AA)，丙烯酸丁醋(BA),聚合级.

    1.2 实验方法

    1.2.1 胶粘剂的制备

   (1)A组分的制备

    称取240g甲苯、52g乙酸乙醋的混合溶剂，加入2.4g的引发剂，倒入装有回流冷凝管、搅拌器、氮气通人管和恒压滴液漏斗的四口烧瓶中。再称取一定质量的丙烯酸经乙醋(或HPA,GMA),l00g乙酸乙烯酷,5.6g丙烯酸、2608丙烯酸丁酪的混合单体，加人2.2g的引发剂后，取其体积的1/8加人四口烧瓶中。待混合物的温度升至7590时，保温lh，然后将剩余单体在3h内滴加完，再补加由80g甲苯、18g乙酸乙醋,50g丙酮的混合溶剂。Ih后加人1.2g引发剂，使其再反应5h，冷却至30℃以下，得到溶剂型丙烯酸醋压敏胶粘剂即A组分。

   (2) B 组 分的制备

    取甲苯\丙酮(1:4)混合溶剂5份，加人聚醚、聚醋多元醇(官能度在3-4为宜，分子量2000左右)和TDI(摩尔比1:1.25)，在DBTL等催化下，于80℃下反应Ih，测一NCO含量为5%-15%时，迅速降温并停止预聚合反应，加人稳定剂，倒出密封，防止水份进人。固含量为48%，粘度为2000-3000mPa"s

    (3) 双 组 分丙烯酸醋胶粘剂的制备

    将合成的丙烯酸醋压敏胶粘剂作为A组分，聚氨醋预聚体作为B组分，将A组分与B组分按一定比例混和均匀，即得到双组分丙烯酸醋胶粘剂。

    1.2.2 性能测试

    (1)粘度

    用NDJ-79型旋转粘度计测定双组分丙烯酸醋胶粘剂的粘度。

    (2)转化率

    用称重法测定双组分丙烯酸醋胶粘剂的转化率。

    (3) 剥离强度

    将A组分直接均匀涂在铁板与聚醋薄膜上，晾置15min后合紧，然后用电子万能实验机(岛津JTR-400A型)进行1800剥离试验，测定A组分的剥离强度。

    按A组分与B组分的比例(质量比)从1:1增大到10:1，把A组分与B组分均匀混合，将混合后的试样立即涂在铁片与聚醋薄膜上，晾置15min后合紧，固化24h后，用电子万能实验机(岛津JTR-400A型)进行1800剥离试验，测定双组分丙烯酸醋胶粘剂的剥离强度。

    2 结果与讨论

    2.1自交联丙烯酸酩(HEA或HPA,GMA)用f对A组分剥离强度的影响

 

    图 1反映了自交联丙烯酸醋单体用量对A组分剥离强度的影响，0从图1可以看出，随着自交联丙烯酸酷用量的逐渐增大，A组分的剥离强度随之逐渐增大。因为将带有极性基团的丙烯酸经乙醋与其它单体共聚，可以制得侧链带有极性基团的共聚物，极性基团的引人增大了分子间的引力，提高了内聚强度，从而增大了A组分的剥离强度。因此自交联丙烯酸酷用量较多的配方，可以获得性能较好的A组分。其中GMA用量在小于3飞前对剥离强度的影响要明显大于HEA,HPA。在用量超过3飞后，剥离强度的影响逐渐减小，甚至不明显，这是因为内聚强度变大后，对被粘物表面的粘接力反而下降的缘故。

    2.2 自交联丙烯酸醋用且对双组分丙烯酸醋胶粘剂粘度的影响

    图2反映了自交联丙烯酸醋用量对双组分丙烯酸醋胶粘剂粘度的影响。从图2可看出，当A组分与B组分按一定比例混和时，随着自交联丙烯酸醋用量的逐渐增大，双组分丙烯酸醋胶粘剂的粘度逐渐增大。这是因为含有轻基官能团的丙烯酸醋与其它单体共聚反应后可以得到具有经基官能团的丙烯酸醋共聚物，这些极性很大的官能团不仅改善了胶层与被粘物表面的粘合性能，而且还改变了共聚物的本体粘度，使双组分丙烯酸醋胶粘剂的内聚强度和粘合性能显著提高。其中GMA的用量在30g之前的影响最明显，其次是HEA，再其次是HPA。在用量达到30g之后，粘度上升趋势渐缓，原因是内聚力增加，交联度变大，导致溶胀性能下降，因此，表观粘度的上升趋势递减。

    2.3 自交联丙烯酸醋用f对双组分丙烯酸醋胶粘剂转化率的影响

 

    图3反映了当反应时间相同时，自交联丙烯酸醋用量对双组分丙烯酸醋胶粘剂转化率的影响。从图3可看出，当A组分与B组分按一定比例混和时，随着自交联丙烯酸醋用量的逐渐增大，双组分丙烯酸醋胶粘剂的转化率逐渐减小。因为自交联丙烯酸醋的引人对聚合速度产生了一定的影响，所以对自交联丙烯酸醋用量比较多的配方，应该适当延长聚合反应时间，以利于游离单体的进一步转化，得到性能更好的双组分丙烯酸醋胶粘剂。其中GMA影响较小于HEA和HPA。但在用量超过30g后，这种影响逐渐变得不明显，三种自交联丙烯酸醋的影响趋于同近。

    2.4 A组分与日组分的配比对双组分丙烯酸酩胶粘剂剥离强度的影响



    图4反映了A组分与B组分的配比对双组分丙烯酸醋胶粘剂剥离强度的影响。从图4看出，随着A组分与B组分的比例(质量比)从1:1增大到10:1，剥离强度都是先增大到一个最大值，然后再略微减小趋于平缓。当A组分:B组分(质量比):2-2.6:1时，双组分丙烯酸醋胶粘剂的剥离强度达到最大值。而且当自交联丙烯酸醋用量较大时，剥离强度较大，而当其用量较小时，剥离强度较小。这说明，自交联丙烯酸醋用量大小与最终的交联效果有很大关系。而同一用量时，GMA,  HEA, HPA三者的粘接强度是十分相近的，选择自交联丙烯酸酷时，考虑其价格因素，我们最终选择了HEA为自交联丙烯酸酷添加剂。

    2.5 B组分的一NCO含f对双组分丙烯酸醋胶粘剂剥离强度的影响



    双组份丙烯酸醋胶粘剂中，作为交联组份的B胶，对整个胶粘剂的粘接强度起到决定性的关键作用，由于B组份是含有一NCO的聚氨醋预聚物，通常情况下，它是一种不稳定的中间体，其游离的一NCO会继续与预聚物反应并使粘度继续升高并最终凝胶，所以，通常作为B组份的聚氨醋预聚物的一NCO含量为5%-7%左右，在严格密封的条件下贮存一定时间，通常是六个月，即慢慢失去交联作用。本实验采用一种端封闭剂来控制游离一NCO，最终获得的B胶有效一NCO(含被封闭剂封闭的部分)含量达到15%而能够稳定保存半年以上。同时，我们在A组份里添加了另一种催化剂，能够对封闭剂进行解封，使交联反应能够迅速平稳地进行，同时吸收交联过程中形成的C02，防止胶层出现气泡。以-NCO含量分别为5%, 7%, 10%, 15%制备B胶，与HEA用量为45g的A胶混合，测其1800剥离强度，结果见图5从一NCO为5%起，随着一NCO含量增加，剥离强度迅速提高，然后渐趋于稳，这可能交联度过高，表面的粘接力反而不明显的缘故，而且，胶层明显变硬，所以，最佳的一NCO含量控制在7%-10%为宜。