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(北京天山新材料技術(shù)有限責(zé)任公司:劉潔,李志梅,師力)
α-氰基丙烯酸酯膠粘劑施膠后短時(shí)間內(nèi)只能起到定位作用,若要達(dá)到良好的耐化學(xué)性能,其常溫固化時(shí)間至少24h。為了縮短其完全固化的時(shí)間,采用兩種可能加速α-氰基丙烯酸酯膠粘劑固化的方法———促進(jìn)劑法和加熱法(70~100℃)。結(jié)果表明加熱法可以達(dá)到縮短固化時(shí)間的目的。
1·影響瞬干膠應(yīng)用范圍的主要原因
α-氰基丙烯酸酯瞬干膠具有(常溫)無(wú)需加熱加壓即可快速固化的特點(diǎn),但是其施膠后短時(shí)間內(nèi)只能起到定位作用,若要達(dá)到良好的耐化學(xué)性能,其固化時(shí)間至少24h。然而,在實(shí)際使用過(guò)程中,其應(yīng)用范圍常因現(xiàn)場(chǎng)用膠工藝、環(huán)境及生產(chǎn)周期等條件的影響而受到限制(即不可能等其24h完全固化后再使用或進(jìn)入下道工序)。為了縮短α-氰基丙烯酸酯膠粘劑的固化時(shí)間、提高生產(chǎn)效率,本文采用兩種方法(促進(jìn)劑法和70~100℃加熱法)來(lái)加速α-氰基丙烯酸乙酯膠粘劑(簡(jiǎn)稱α-膠)的固化反應(yīng)。
2·促進(jìn)劑法與加熱法縮短α-膠固化時(shí)間的機(jī)理
由于α-氰基丙烯酸乙酯分子中含有吸電子性較強(qiáng)的氰基和羰基(即富有親電子性),故其在弱堿存在的條件下(如接觸材料表面堿性物質(zhì)或吸收空氣中的水)會(huì)進(jìn)行陰離子聚合而實(shí)現(xiàn)粘接層固化。根據(jù)此固化機(jī)理,各種胺類和吸水性物質(zhì)都應(yīng)該是α-膠的良好固化促進(jìn)劑。但是,根據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道,大多數(shù)胺類物質(zhì)在α-膠中的溶解性較差,而聚醚類吸水性物質(zhì)在α-膠中的溶解性較好。因此,本文選用聚醚類物質(zhì)作為α-膠的促進(jìn)劑。
由于α-氰基丙烯酸乙酯單體除陰離子聚合外,還會(huì)在光、熱作用下發(fā)生自由基聚合反應(yīng)。根據(jù)此固化機(jī)理,本文分別選用70、80、90、100℃對(duì)α-膠進(jìn)行加熱固化。
3·促進(jìn)劑法與加熱法縮短α-膠固化時(shí)間的利弊分析
不同加速固化方法對(duì)試樣拉伸剪切強(qiáng)度的影響如表1所示,加熱固化與常溫固化對(duì)試樣剪切沖擊強(qiáng)度的影響如表2所示。由表1可知:①當(dāng)固化時(shí)間相同時(shí),采用促進(jìn)劑法固化1、2、3h后,試樣的剪切強(qiáng)度均低于加熱(或常溫)固化的試樣。這是由于促進(jìn)劑會(huì)導(dǎo)致α-膠反應(yīng)過(guò)快,致使形成的聚合物具有較短的分子鏈和較低的相對(duì)分子質(zhì)量,故膠接接頭的強(qiáng)度變差。②采用加熱法可以加快α-膠的固化速率,但是α-膠的剪切強(qiáng)度隨著溫度的升高而逐漸降低;當(dāng)固化溫度為100℃時(shí),其剪切強(qiáng)度甚至低于常溫固化的試樣。這是由于固化后呈線性結(jié)構(gòu)的α-膠,在高溫條件下易降解所致。
縮短α-氰基丙烯酸酯膠粘劑固化時(shí)間的研究
由表2可知:試樣的沖擊強(qiáng)度隨著固化溫度的提高而逐漸下降;當(dāng)固化溫度高于70℃時(shí),試樣的沖擊強(qiáng)度均小于常溫固化的試樣。這是由于加熱法會(huì)導(dǎo)致起增塑作用的單體幾乎全部固化,故膠層的脆性增加,耐沖擊性能降低;而常溫固化的試樣中還存在著一部分未固化的單體(起增塑劑作用),故膠層的耐沖擊性能相對(duì)較好。
4·結(jié)論
(1)加熱法的固化效果明顯優(yōu)于促進(jìn)劑法。采用70~100℃加熱法可以使α-膠達(dá)到快速固化的目的,并且膠層的最大剪切強(qiáng)度比常溫固化24h時(shí)提高50%左右,但是膠層的脆性明顯增大。因此,可根據(jù)使用要求適當(dāng)縮短加熱時(shí)間或加入增塑劑,來(lái)降低膠層的脆性。
(2)采用促進(jìn)劑法不能使α-膠達(dá)到快速固化的目的。但是當(dāng)用戶只要求快速定位(即對(duì)強(qiáng)度要求不高)時(shí),也可選擇此方法。