丙烯酸酯结构胶粘剂改性研究进展.doc

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1、丙烯酸酯结构胶粘剂改性研究进展摘要：论述了影响第2代丙烯酸酯结构胶粘剂的气味性、耐热性能、耐水性能以及贮存稳定性能的主要因素以及改善胶粘剂性能的研究进展。结合多年工作经验，提出改善丙烯酸酯结构胶性能的有效方法。关键词：丙烯酸酯结构胶粘剂；气味；耐热；耐水；贮存稳定性1975年美国杜邦公司率先开发出了第2代丙烯酸酯胶粘剂（SGA）[1]，随后ITW、Loctite、lord等公司也陆续开发出拥有自己特色的SGA产品。国内对于SGA开发起步略晚，但经过一段时期的技术积累，产品性能已与国外品牌相当。如北京天山、湖

2、北回天、上海康达、烟台信友等，也都拥有了自主知识产权的SGA产品。由于SGA具有快速固化、粘接强度高、柔韧性好、适应性强等优点，已在电子、航天等工业领域得到了广泛应用[2，3]。虽然第2代丙烯酸酯胶粘剂（SGA）用途广泛，但它还存在具有刺激性气味、柔韧性不佳、耐湿热老化性能差等问题。许多研究者对于SGA改性作过相关报道[4，5]，在此基础上，结合作者研发SGA的经验，本文主要从改善SGA的气味性、耐热性能、耐水性能、贮存性能等方面提出新的有效方法，为研究者提供有益的技术参考。1改善气味性第2代丙烯酸酯结构胶

3、主要由丙烯酸酯单体、增韧树脂、引发剂、促进剂和稳定剂等组成，也会根据不同用途加入增韧剂、增稠剂、触变剂、填料和颜料等其他助剂[6]。在这些组成中，易挥发的丙烯酸酯单体是SGA气味的最主要来源，其他助剂也会含有少量挥发性溶剂，增加SGA的气味性，但由于使用量较少，这里不做详细分析。对于丙烯酸酯单体的气味性，常规判断方法都是从嗅觉上直接感知气味的大小，但会因人的嗅觉差异而造成判断误差。过去很多研究者大都从单体沸点的角度去区分单体气味的大、中、小[7，8]，而本文将从蒸汽压角度来考量单体的气味性。液相中物质的分子

4、可以从液相进入气相，该种特性称为挥发性。在相同的温度下，不同的纯物质蒸汽压是不同的。蒸汽压大者，为易挥发物质，其挥发性较大；反之蒸汽压小者，为难挥发物质，其挥发性较小。表1为单体蒸汽压与气味的关系。表1单体的蒸汽压与气味关系单体蒸汽压（25℃）/mmHg气味性苯乙烯6.210大甲基丙烯酸甲酯5.530大甲基丙烯酸乙酯4.840大甲基丙烯酸羟乙酯0.364中甲基丙烯酸环己酯0.197中甲基丙烯酸丁酯0.021小甲基丙烯酸异冰片酯0.011小甲基丙烯酸-2-苯氧基乙酯0.002小四乙二醇二甲基丙烯酸酯6.62×

5、10-7小乙氧化双酚A二甲基丙烯酸酯3.31×10-13小由表1可见，随着单体蒸汽压减小，单体挥发速度下降，气味也逐渐下降。苯乙烯的蒸汽压值最高，气味也最大，而乙氧化双酚A二甲基丙烯酸酯蒸汽压值最小，其气味也是最小的。开发者可参考上述关系筛选气味较小的单体，改善SGA的气味性。此外，在选择低气味单体时要兼顾单体对体系内其他组分的相容性、对胶体固化速度以及固化强度等性能的影响，需作综合考量。2改善耐热性能在高温环境下（高于Tg），SGA粘接异种基材尤其是热线胀系数差异较大的基材时，常因胶层与基材热线胀系数差异

6、而在粘接界面处产生应力，导致粘接力下降。界面应力越大，粘接强度下降越明显。若粘接件长期在高温作用下，可能导致粘接失效。为了改善SGA的耐热性能，通常会采取：（1）选取高Tg的丙烯酸单体和改性丙烯酸树脂单体或树脂分子链段中含有苯环、杂环或带有庞大侧基基团的物质都可以提高胶粘剂的耐热性能。（2）添加耐温性填料及树脂如无机盐、惰性可溶性耐温树脂等也可以提高胶粘剂的耐热性能。（3）提高交联密度添加适量的交联剂，增加反应交联点，提高交联密度，能够使整个分子网络结构更加紧密、结实，从而提高胶粘剂的耐热性能。桂武标等人通

7、过添加环氧丙烯酸酯预聚体、马来酰亚胺树脂、硅酸铝等3种不同类型的耐热材料来改善SGA的耐热性能。研究显示，随着环氧丙烯酸酯预聚体、硅酸铝用量的增加，SGA在120℃时的剪切强度增加尤其明显。他们认为环氧丙烯酸酯预聚体分子链中含有的双酚A结构使得胶体具有了环氧树脂耐热特性，丙烯酸酯交联成网络结构后与环氧丙烯酸酯预聚体组成互穿网络（IPN）结构，实现了2者良好的共混，从而改善了耐热性能[9]。聂琦思等人通过添加Tg较高的三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯，同时以耐高温的丙烯酸酯橡胶取代常用的丁腈橡胶，将2者配合以改善SG

8、A的热强度[10]。刘苏字等人通过添加带有环状侧基的甲基丙烯酸环己酯，提高了聚合物体系的Tg，从而提升聚合物热稳定性。随着甲基丙烯酸环己酯用量的增加，高温老化后剪切强度呈先增后减的趋势，适宜的用量为15%[11]。3改善耐水性能对于常规塑料基材，如ABS、PC、PMMA等，SGA可以与之形成良好的粘接力，主要是因为胶液可将塑料基材溶胀，2者混为一体，最后形成坚韧的聚合物粘接层。由于胶液/塑料2相界面已经完全消失，