单词 | 氯丁橡胶系列胶粘剂 |
释义 | 【氯丁橡胶系列胶粘剂】 拼译:neoprene series adhesives 氯丁橡胶是最早开发的合成橡胶之一,简称CR,是氯丁橡胶系列胶粘剂的主体原料,由它配制的胶粘剂可室温冷固化、初粘力很大、强度建立迅速、粘接强度较高、综合性能优良,能够粘接橡胶、皮革、织物、泡沫、造革、玻璃、陶瓷、混凝土、塑料、木材、金属等多种材料。因此,CR胶粘剂也有“万能胶”之称,是性能优异广谱高效的橡胶型胶粘剂。 1931年美国杜邦(Du Pont)公司将氯丁橡胶商品化,在二次世界大战初用作制鞋胶粘剂,但发现贮存于铁制容器的胶粘剂有变黑现象,经研究发现是CR缓慢放出的氯化氢与铁作用所致,加入氧化镁和氧化锌酸吸收剂后解决了变黑问题。1947年开发了比硫调节的通用型稳定性好的AC型CR,1958年又推出了比AC型更稳定的AD型,配成的胶液在铁罐中长期贮存不变色,粘度不变化,不发生相分离。1990年日本东曹(Toyo Soda)公司研制出的快速结晶型羧化CR T510性能更好。截至1976年全世界溶剂型胶粘剂消耗CR每年超过4万吨,美国的溶剂型胶粘剂大约1/3是CR胶粘剂。如今CR系列胶粘剂已成为橡胶型胶粘剂中产量最大、用途最广、效果最好的重要品种。CR系列胶粘剂分溶剂型和乳液型两大类,目前仍以溶剂型使用最多。溶剂型CR胶粘剂又分为以通用型、合金型和接枝型。通用型包括纯CR和填料型CR胶粘剂,合金型是指用树脂改性的CR胶粘剂,接枝型是CR与MMA(甲基两烯酸甲酯)溶液接枝的胶粘剂。溶剂型CR胶粘剂是由氯丁橡胶、增粘树脂、氧化镁、氧化锌、防老剂、混合溶剂、填充剂、交联剂等配制而成。一般都用结晶性高、结晶快速的粘接型CR,常用牌号有AC、AD(美国),A-90、G-40S(日本),B-320(德国),MA-40S(法国),LDJ240(中国)。为了延长粘性保持期、改善低温性能、降低成本,可并用10%~30%中等结晶或慢结晶的CR,如GNA、W(美国),PM-40、Y-31(日本),LDJ-120、LDJ-230、21型(中国)。最好是用非硫调节型的,以防贮存时粘度增大而凝胶。为提高粘接强度可并用约30%的氯化橡胶。若并用10%~30%的丁腈橡胶(N41、J腈-26)可改善耐油性。不同牌号、不同厂家的CR对胶粘剂的粘度和粘接强度影响较大。树脂是CR胶粘剂的重要成分,能提高内聚强度、粘接性能、耐热性、耐水性和耐老化性。作为增粘剂则以对叔丁基酚醛树脂(也称2402)或101树脂效果最好。随着树脂用量增大,剥离强度提高,但超过一定量后反而下降。金属之间或金属与非金属材料的粘接,树脂用量要多些(50~100phr),非金属材料的粘接可少些(30~50phr)。现已证明,将树脂直接加入CR胶粘剂中改性效果很差,且易分层。1969年爱拜(Eby)等提出将树脂先与氧化镁进行预反应,以少量水为催化剂,使氧化镁与树脂的羟甲基和酚羟基生成螯合物,再与CR溶液混合,则明显地提高了粘接强度、耐热性和稳定性。树脂预反应方法已被确认和采用,但机理尚不清楚,很可能是螯合的结果增加了树脂分子量,改善了相容性,消除了分层因素,提高了软化点。预反应中氧化镁用量一般为树脂的6%~10%,加入树脂量0.5~1.0的水作催化剂,所用溶剂与树脂等量,反应温度20~25℃,时间6~10h。溶剂的性质对预反应很有影响,极性溶剂(丙酮、丁酮、醋酸乙酯)反应速度慢,反应不完全,沉淀很多;非极性溶剂(甲苯、环己烷、正己烷)反应速度快,反应完全,几乎无沉淀,采用非极性混合溶剂效果更佳。有人提出以非水催化剂取代水进行预反应,实际应用效果很好,这确是新的发现。虽然萜烯酚醛树脂、松香改性酚醛树脂、石油树脂也可用作增粘剂,但都不能与氧化镁生成螯合物。近来发现,可用廉价芳烃石油树脂代替部分2402树脂,既保证了胶粘剂性能又使成本大幅度下降。氧化镁是CR胶粘中不可缺少的成分,具有防焦烧、预反应、吸收酸等功用。要求氧化镁密度很小、活性很高,即煅烧轻质的氧化镁或活性氧化镁。氧化镁的用量对预反应效果和胶粘剂的性能都有影响,一般8~10phr较为适宜。氧化锌被认为是硫化剂加入到CR胶粘剂中因室温冷固化而不会硫化,所以有人主张减少或取消氧化锌。国外电器用CR胶粘剂已不加氧化锌,胶液既透明又不分层。如果在高温使用,加入少量(2~4phr)的活性氧化锌是有益的。防老剂的作用是保持粘接耐久不老化,使用寿命短的鞋用胶粘剂可被忽略。常用的防老剂D效果较好,但有致癌性,应当不用,可用0.5~1.0phr的ODA、264、RD等代替。溶剂是CR胶粘剂的高量成分,选择合适与否直接影响胶粘剂的性能。甲苯、氯代烃为良溶剂;环己烷、丁酮、醋酸乙酯为不良溶剂;正己烷、溶剂汽油为非溶剂。不良溶剂与非溶剂经巧妙组合也可成为良溶剂。单一溶剂很难满足综合要求,性能优异的CR胶粘剂都是采用混合溶剂体系。1964年美国杜邦公司发表了溶剂选择的预测图,比较准确可靠。不过需先计算后查图,既麻烦又难掌握。1989年李子东等提出了简捷易行的氯丁橡胶混合溶剂选择的新方法,即混合溶剂的溶解度参数与氢键指数之和为10.7~14.0时都能很好地溶解氯丁橡胶。填充剂可使CR胶粘剂增量、增粘、增强、增益,轻质碳酸钙、超细滑石粉、白炭黑、炭黑、硅灰石粉等都可作为填充剂。交联剂是为提高CR胶粘剂的粘接强度、固化速度、耐热性和耐水性而加入的多异氰酸酯,如列克纳、7900、聚四异氰酸酯溶液、Desmodur R等。通常用量5~15phr,于使用前加入。溶剂型CR胶粘剂制备有直接溶解法和炼胶溶解法。前者速度慢,粘度大.初粘力低,贮存性差,实际上很少采用。常用的炼胶溶解法是将CR塑炼、混炼、切成胶条,投入专用设备中搅拌溶解成胶液,温度为20~30℃,时间8~12h,再把树脂预反应物加入,混合均匀即成产品。目前也有采用混合溶解法制成的CR胶粘剂,即将30%~50%的CR直接溶解,其余部分炼胶后溶解。还有将树脂预反应与溶胶一步完成,简化了工艺。接枝型CR胶粘剂是MMA在溶剂中与CR反应生成接枝共聚物后,再加入增粘树脂、阻聚剂等配制而成。配合3~5phr多异氰酸酯溶液,非常适宜粘接软质PVC,可代替聚氨酯胶粘剂生产旅游鞋,接枝CR胶粘剂已由二元接枝发展为加入SBS、SBR、CPE多元接枝,性能有所提高,制备方法的改进在于CR不需再塑炼而直接溶解接枝。人们为防止环境污染,保证健康安全,开发了氯丁胶乳,现已有凝胶型、阳离子型、阴离子型、羟基非离子型等50多个品种,经适当配合能部分代替溶剂型CR胶粘剂(约15%)。氯丁胶乳的优点是无毒、不燃、使用简便、价格低廉。由于干燥速度慢、粘性保持期短、冻结温度高、腐蚀金属,致使它的应用受到限制,还只用于粘接皮革、木材、纸张、棉纤维等。氯丁橡胶系列胶粘剂性能优异,用途广泛,仍是很有前途的品种。它正不断改进,向高性能发展。例如用不含微凝胶、不经炼胶即可直接溶解的法国MA-42CR制备胶粘剂,可改善流变性和耐老化性。采用廉价低温性能好的无毒或低毒混合溶剂,可减少毒性;使用无毒的氯化溶剂,能增加胶粘剂的阻燃性;加速胶液的干燥速度,增大初粘力,降低冻融温度,防止低温凝胶,添加氯化石蜡或高氯聚合物,提高粘接强度、阻燃性和耐油性,引入少量硅烷耦联剂,提高耐热性和金属粘接性,推广非水催化剂进行树脂予反应,增加抗相分离能力;用MMA接枝的CR干胶直接配制接枝型胶粘剂,对于氯丁胶乳应设法加快干燥速度,提高初粘力。扩大应用范围,将是今后发展氯丁橡胶系列胶粘剂的方向。【参考文献】:1 Skeist I.New York:Handbook of Adhesires,Van Norstrand Reinhold Co.,1977,343~3672 Wake W C.Adhesion and the Formulation of Adhesives,London:Applied Science Publishers,1982,220~2233 电气化学工业株式会社.Denka Chloroprene Handbook,东京,1987,133~1564 李子东,等.化学与粘合,1989,4:240~2425 李子东,等.粘合剂,1990,2:36~39(沈阳工业学院李子东教授撰) |
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