CN101343520B - 一种双组份室温固化胶粘剂及其制造方法和应用 - Google Patents
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Abstract
一种双组份室温固化胶粘剂及其制造方法和应用，包括：在溶解釜中加入有机溶剂，搅拌状态下加入聚苯乙烯及聚甲基丙烯酸甲酯颗粒料，待固体料全部溶解后，加入有机过氧化物引发剂，制得甲组份：在另一溶解釜中加入有机溶剂、甲基丙烯酸甲酯，搅拌均匀后再加入促进剂，制得乙组份。甲乙组份配比按使用季节温湿度变化而调整。本产品专用于PS板材与PVC薄膜之间的粘接，以及这两种材料各类型材的自粘与互粘，解决了PS与PCV两种材料因极性相差大，其片材、板材、薄膜等型材相互之间难以粘接牢固的问题。本发明制备工艺简单，使用方便，用户可根据对固化速度的要求及气候变化调整两组份配比，粘合接头牢固，破坏性试验发生在基材上。
Description
技术领域
本发明涉及一种双组份室温固化胶粘剂及其制造方法和用途。具体说是一种专用于聚苯乙烯(PS)板材与聚氯乙烯(PVC)薄膜的粘接，及这两种材料各类型材的自粘及相互之间粘接的胶粘剂。
背景技术
目前，国内能用于大型PS板材与软PVC薄膜复合进行自动化流水作业的室温固化胶粘剂的品种很少，大多都存在着复合强度较低、适用性较差等问题，其中有一种单组份室温固化胶粘剂的复合强度比较高，但却存在着不能按使用季节气温变化调节固化速度问题，即冬天气温低，固化速度慢，夏天气温高，固化速度快，不适应大批量流水作业的需要。多年来，这类企业一直在寻找一种能解决上述问题的新胶粘剂。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的上述不足而提供一种采用氧化—还原引发体系制成的双组份室温固化胶粘剂，该双组份室温固化胶粘剂通过调节两组份配比，不仅解决了大型PS板材与软PVC薄膜复合流水作业存在的不同季节固化速度不可调问题，而且它还具有适用于各种PS、PVC型材自粘及互粘的通用性，粘合强度高。
本发明的另一个目的在于提供上述双组份室温固化胶粘剂的制造方法。
本发明的目的还在于提供上述双组份室温固化胶粘剂在PS板材与软PVC薄膜复合，及这两种材料各类型材的自粘及相互之间粘接中的应用。
本发明的设计思想是：分析聚苯乙烯(PS)板材与聚氯乙烯(PVC)薄膜难以粘合牢固的主要原因是它们分子结构的差异较大，PVC的极性较强，而PS的极性则较弱、表面能较低。要将两者粘合牢固首先要解决胶粘剂对两种材料的浸润性，只有当液态胶粘剂的表面张力接近固态被粘物的表面张力时，它们之间的接触角最小，浸润情况最好。有关资料介绍了部分高分子材料的表面张力如下表：
部分高分子材料的表面张力
| 名称 | 表面张力rs×103(N.M-1) | 名称 | 表面张力rs×103(N.M-1) |
| 聚甲基丙烯酸甲酯 | 42 | 聚丙烯酸酯 | 26.9 |
| 硬质聚氯乙烯 | 42 | 聚四氟乙烯 | 19 |
| 聚苯乙烯 | 36 | 聚碳酸酯 | 40 |
| 聚乙烯 | 32 | 聚酯 | 40 |
| 聚丙烯 | 34 | 聚乙烯基醚 | 36 |
甲基丙烯酸甲酯单体对被粘PS、PVC基材的渗透力比较强，使它们的表面有所溶解，在进行游离基聚合中，甲基丙烯酸甲酯增长链游离基与PS结构上的αH有较强的接枝倾向，与PVC有较强的亲和力。在对被粘物极性、被粘物浸润性、被粘物表面的溶解性及原材料价格、自动化流水作业工艺、不同季节室温固化速度等多种因素研究的基础之上，提供了本发明的技术方案。
本发明的技术方案是：选择甲基丙烯酸甲酯单体、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯乙烯(PS)为胶粘剂的主体材料，选用能溶解被粘物表面的混合溶剂，采用氧化—还原引发体系，在室温下进行游离基聚合过程中，甲基丙烯酸甲酯的增长链可在胶粘剂中的PS、PMMA大分子之间穿梭，也可与被粘物PS、PVC界面上αH、双键等发生接枝反应，这样胶粘剂与被粘物界面分子产生的相互缠绕，增强了粘接界面的物理键结合力。
本发明的示意单元结构式为：
R为大分子烃基
该双组份胶的产品指标如下，以下含量都为重量百分比：
(1)外观：无色或浅黄色透明粘稠液体；
(2)甲组份固含量：20～50％
(3)乙组份固含量：30～56％
(4)贮存期：半年。
甲组份各物质用量以重量百分比计为：
聚甲基丙烯酸甲酯 10～40％
聚苯乙烯 10～40％
有机溶剂 45～76％
有机过氧化物引发剂 1～4％
乙组份各物质用量以重量百分比计为：
甲基丙烯酸甲酯 30～56％
有机溶剂 40～69％
促进剂 1～4％
本发明的制备方法及其步骤包括：
a、甲组份的制备：在溶解釜中加入有机溶剂，搅拌状态下加入聚苯乙烯及聚甲基丙烯酸甲酯颗粒料，待固体料全部溶解后，加入有机过氧化物引发剂，再次搅拌均匀，制得甲组份。
b、乙组份的制备：在另一溶解釜中加入有机溶剂、甲基丙烯酸甲酯，搅拌均匀后再加入促进剂，继续搅匀，制得乙组份。
本发明的主要化学反应式如下：
(1)甲基丙烯酸甲酯单体与引发剂游离基的链增长反应
(2)大分子游离基与被粘物PS界面上的αH进行接枝反应，生成聚苯乙烯游离基
(3)聚苯乙烯游离基与甲基丙烯酸甲酯单体进行链增长接枝反应
(4)界面上聚氯乙烯端头的双键或活泼氢与大分子游离基的接枝反应，生成聚氯乙烯游离基
(5)聚氯乙烯游离基与甲基丙烯酸甲酯单体发生链增长接枝反应
式中：R·为引发剂游离基，R′·为大分子游离基，R′、R″为长链烃基
从上述化学反应式可以看出：甲基丙烯酸甲酯单体在进行游离基聚合过程中，与胶粘剂中的PMMA、PS和粘接界面被溶解的PS、PVC大分子之间存在着接枝反应，它们的相互缠绕及共价键力增强了胶粘剂与界面的结合力。
步骤a中所述的有机过氧化物引发剂为氧化—还原引发体系的过氧化二苯甲酰、过氧化甲乙酮、过氧化环已酮等。
步骤b中所述的促进剂为氧化—还原引发体系的叔胺(二甲基苯胺、二乙基苯胺等)和金属离子(环烷酸钴、环烷酸锌、环烷酸锰、辛酸钴等)。
本发明所说的有机溶剂为：甲苯、乙基苯、二甲苯、醋酸乙酯、醋酸丁酯、环已酮，及其中两种或两种以上的混合物。
本发明的双组份室温固化胶粘剂在聚苯乙烯板材与聚氯乙烯薄膜的复合，及这两种材料各类型材的自粘及相互之间粘接中的应用，甲、乙组份配比根据用户对固化速度的要求和使用季节温湿度变化而调整，其甲、乙两组份重量配比为：甲组份:乙组份＝10:3～10。若用户要求固化速度快，则乙组份用量增加；若冬天气温较低，则乙组份用量也增加。
本发明与现有大型PS板材与软PVC薄膜复合自动化流水线使用的单组份胶粘剂的制造技术完全不同。现有技术的单组份胶，虽然在粘接界面也能形成较高的粘接力，但是气温变化后固化速度不能控制，达不到工业大批量生产的要求。本发明采用了氧化—还原引发体系将胶粘剂制成室温固化的双组份，便于用户按不同季节调整固化速度，满足流水作业需要；采用了游离基引发不饱和单体聚合，使胶粘剂与两个被粘物界面产生相互缠绕和接枝，强化了粘接界面的物理键结合力，使整体粘合强度大大提高，破坏性试验发生在被粘物上。
本发明与现有技术相比具有如下优点：一、双组份，室温固化速度可调。本发明采用氧化—还原引发体系制成两个组份，其配比可根据用户对固化速度快慢和不同季节温度变化进行调整，便于大型材料自动化流水作业。二、固化速度快。流水作业PS板材与PVC薄膜复合，经压辊温度7080℃滚压后立刻即可定位，8小时以内粘合牢固，24小时可达到最大粘合强度。三、制造工艺简单，不需要反应釜，只需混合釜将各组份混合均匀即可。四、胶粘剂与被粘物界面产生的缠绕和接枝，加强了粘接界面的物理键结合力，使粘接强度提高，破坏性试验发生在基材上。五、应用范围广，适合于PS、PVC各类型材的自粘和互粘，经本产品复合的装饰板材，具有优异的外观质量和极高的粘合强度。
为了更好地实施本发明，现举出如下实施例对本发明作进一步的说明。
具体实施方式
实施例1
甲组份的制备：在溶解釜中加入48克甲苯和43.2克乙基苯溶剂，在搅拌状态下加入9.6克聚苯乙烯及16.8克聚甲基丙烯酸甲酯颗粒料，待固体料全部溶解后，加入4.8克过氧化苯甲酰，再次搅拌均匀，制得120克固含量为22％的甲组份。
乙组份的制备：在另一溶解釜中加入48克甲苯、49克甲基丙烯酸甲酯，搅拌均匀后再加入3克二甲基苯胺，继续搅匀，制得100克固含量为52％的乙组份。
实施例2
甲组份的制备：在溶解釜中加入52.5克二甲苯和46.5克乙基苯溶剂，在搅拌状态下加入24克聚苯乙烯及21克聚甲基丙烯酸甲酯颗粒料，待固体料全部溶解后，加入4.5克过氧化甲乙酮，再次搅拌均匀，制得150克固含量为33％的甲组份。
乙组份的制备：在另一溶解釜中加入45.6克甲苯、26.4克二甲苯、45.6克甲基丙烯酸甲酯，搅拌均匀后再加入2.4克环烷酸钴，继续搅匀，制得120克固含量为40％的乙组份。
实施例3
甲组份的制备：在溶解釜中加入36克甲苯、39.6克醋酸乙酯和55.8克乙基苯溶剂，在搅拌状态下加入18克聚苯乙烯及28.8克聚甲基丙烯酸甲酯颗粒料，待固体料全部溶解后，加入5.4克过氧化环已酮，再次搅拌均匀，制得180克固含量为29％的甲组份。
乙组份的制备：在另一溶解釜中加入39克甲苯、29.9克醋酸丁酯、58.5克甲基丙烯酸甲酯，搅拌均匀后再加入2.6克辛酸钴、1.3克二乙基苯胺，继续搅匀，制得130克固含量为48％的乙组份。
实施例4
甲组份的制备：在溶解釜中加入47.5克甲苯和70.3克乙基苯溶剂，在搅拌状态下加入38克聚苯乙烯及30.4克聚甲基丙烯酸甲酯颗粒料，待固体料全部溶解后，加入3.8克过氧化苯甲酰，再次搅拌均匀，制得190克固含量为38％的甲组份。
乙组份的制备：在另一溶解釜中加入26.4克甲苯、47.3克环已酮、35.2克甲基丙烯酸甲酯，搅拌均匀后再加入4.4克二甲基苯胺，继续搅匀，制得110克固含量为36％的乙组份。
应用实施例1
实施例1的甲组份50克和乙组份15克混合，用于PS板材与软PVC薄膜复合，经压辊温度70—80℃滚压后立刻初粘定位，在20℃左右室温下固化1天后，按/T2790—1995《胶粘剂180°剥离强度试验方法挠性材料对刚性材料》进行180°剥离强度试验，破坏发生在PS板或PVC薄膜上。
应用实施例2
实施例2的甲组份50克和乙组份45克混合，用于PS板与PS板粘接，在25℃固化1天后，按GB6328—86《胶粘剂剪切冲击强度试验方法》进行两个试块胶接后的剪切冲击强度试验，PS板被剪断。
应用实施例3
实施例3的甲组份50克和乙组份25克混合，用于软PCV薄膜与软PVC薄膜复合，在20℃固化1天后，按/T2791—1995《胶粘剂T剥离强度试验方法挠性材料对挠性材料》进行T型剥离强度试验，PVC薄膜被撕破。
Claims (7)
1.一种双组份室温固化胶粘剂，其特征在于：该双组份胶的产品指标如下，以下含量都为重量百分比：
(1)外观：无色或浅黄色透明液体；
(2)甲组份固含量：20～50％；
(3)乙组份固含量：30～56％；
(4)贮存期：半年；
所述的甲组份各物质用量以重量百分比计为：
聚甲基丙烯酸甲酯： 10～40％：
聚苯乙烯： 10～40％；
有机溶剂： 45～76％；
有机过氧化物引发剂：1～4％；
所述的乙组份各物质用量以重量百分比计为：
甲基丙烯酸甲酯： 30～56％；
有机溶剂： 40～69％；
促进剂： 1～4％。
2.一种权利要求1所述的双组份室温固化胶粘剂的制造方法，其步骤包括：
a、甲组份的制备：在溶解釜中加入有机溶剂，搅拌状态下加入聚苯乙烯及聚甲基丙烯酸甲酯颗粒料，待固体料全部溶解后，加入有机过氧化物引发剂，再次搅拌均匀，制得甲组份；
b、乙组份的制备：在另一溶解釜中加入有机溶剂、甲基丙烯酸甲酯，搅拌均匀后再加入促进剂，继续搅匀，制得乙组份。
3.根据权利要求2所述的一种双组份室温固化胶粘剂的制造方法，其特征在于：步骤a中所述的有机过氧化物引发剂为氧化-还原引发体系的过氧化二苯甲酰、过氧化甲乙酮或过氧化环己酮。
4.根据权利要求2所述的一种双组份室温固化胶粘剂的制造方法，其特征在于：步骤b中所述的促进剂为氧化-还原引发体系的叔胺：包括二甲基苯胺、或二乙基苯胺；或/和金属离子：包括环烷酸钴、环烷酸锌、环烷酸锰或辛酸钴。
5.根据权利要求2所述的一种双组份室温固化胶粘剂的制造方法，其特征在于：所述有机溶剂为：甲苯、乙基苯、二甲苯、醋酸乙酯、醋酸丁酯、环己酮，及其中两种以上的混合物。
6.一种权利要求1所述的双组份室温固化胶粘剂在聚苯乙烯板材与聚氯乙烯薄膜的复合，及这两种材料各类型材的自粘及相互之间粘接中的应用。
7.根据权利要求6所述的双组份室温固化胶粘剂的应用，其特征在于：所述双组份室温固化胶粘剂，其甲、乙两组份重量配比为：甲组份∶乙组份＝10∶3～10。
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