CN102115641A - 一种高韧性丙烯酸酯结构胶粘剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高韧性丙烯酸酯结构胶粘剂及其制备方法。所述丙烯酸酯结构胶粘剂由A组分和B组分按1∶1的重量比组成，所述A组分由丙烯酸酯类单体、丙烯酸酯类低聚物、增韧树脂、可聚合的酸单体、引发剂、稳定剂、偶联剂、触变剂组成；所述B组分由丙烯酸酯类单体、丙烯酸酯类低聚物、可聚合的酸单体、稳定剂、偶联剂、弹性体、促进剂、触变剂组成。本发明制备的高韧性丙烯酸酯结构胶粘剂解决了常规丙烯酸酯结构胶粘剂气味污染的难题，并且在其他的力学性能没有明显下降的前提下，冲击韧性得到明显提高，使现有技术的不足得到改善，粘接可靠性高，适用范围广泛。

Description

一种高韧性丙烯酸酯结构胶粘剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种丙烯酸酯结构胶粘剂及其制备方法，尤其涉及一种高韧性丙烯酸酯结构胶粘剂及其制备方法。

背景技术

由于第二代丙烯酸酯结构胶粘剂具有室温快速固化、强度高、韧性好、可油面粘接、适应性强、工艺简便等显著特点，广泛用于航空、汽车、机械、电子电器、仪表、建筑、家具、玩具等行业的结构粘接。

然而通常用的丙烯酸酯结构胶粘剂是以价格低廉、厌氧性弱的甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸等作为主要原料，所以它散发着强烈的恶臭，对呼吸道有刺激，对操作人员造成不适的感觉。随着现代工业的发展，人们的环保意识越来越高，迫切需要对环境友好、同时也对人体友好的丙烯酸酯结构胶，但是目前己有的丙烯酯结构胶的耐冲击强度不够，使得丙烯酸酯结构胶的使用推广受到限制。

发明内容

本发明针对通常用的丙烯酸酯结构胶粘剂散发着强烈的恶臭，对呼吸道有刺激，对操作人员造成不适的感觉的不足，提供一种高韧性丙烯酸酯结构胶粘剂及其制备方法，制得的丙烯酸酯结构胶在其他的力学性能没有明显下降的前提下，冲击韧性明显地提高了。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种高韧性丙烯酸酯结构胶粘剂由A组分和B组分按1∶1的重量比组成，所述A组分由以下重量百分比的原料组成：丙烯酸酯类单体30～70％、丙烯酸酯类低聚物0～20％、增韧树脂1～25％、可聚合的酸单体1～10％、引发剂1～5％、稳定剂0.1～1％、偶联剂0～5％、触变剂0～5％；所述B组分由以下重量百分比的原料组成：丙烯酸酯类单体30～70％、丙烯酸酯类低聚物0～20％、可聚合的酸单体1～10％、稳定剂0.1～1％、偶联剂0～5％、弹性体1～25％、促进剂1～5％、触变剂0～5％。

为了保证本发明制备的丙烯酸酯结构胶粘剂具有高韧性，则A组分和B组分需要具有相似的粘度。如果要保证A组分和B组分具有相似的粘度，则A组分如果含有丙烯酸酯类低聚物时，B组分也要含有丙烯酸酯类低聚物，反之亦然；A组分如果含有偶联剂时，B组分也要含有偶联剂，反之亦然；A组分如果含有触变剂时，B组分也要含有触变剂，反之亦然。

本发明的高韧性丙烯酸酯结构胶粘剂在使用时，将A组分和B组分按1∶1的重量比混合后，室温快速固化，2～10分钟定位，24小时后达最高强度。

本发明的有益效果是：本发明制备的高韧性丙烯酸酯结构胶粘剂解决了常规丙烯酸酯结构胶粘剂气味污染的难题，并且在其他的力学性能没有明显下降的前提下，冲击韧性得到明显提高，使现有技术的不足得到改善，粘接可靠性高，适用范围广泛。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述丙烯酸酯类单体为单官能度或者包含至少两个官能团的丙烯酸酯单体。

进一步，所述丙烯酸酯类单体为甲基丙烯酸四氢呋喃酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸-2-苯氧乙基酯、N，N-二甲基丙烯酰胺(DMAA)和1，4丁二醇二丙烯酸酯(HDDA)中的一种或几种的混合物。

进一步，所述丙烯酸酯类低聚物为环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯和聚醚丙烯酸酯中的一种或几种的混合物。

进一步，所述弹性体为丁腈橡胶、氯磺化聚乙烯、氯丁橡胶、含氟橡胶、聚氨酯和丙烯酸酯橡胶中的一种或几种的混合物。

进一步，所述增韧树脂为ABS、PMMA、MBS和PSF中的一种或几种的混合物。

进一步，所述可聚合的酸单体为山梨酸、马来酸、间苯二甲酸、邻苯二甲酸中的一种或几种的混合物。

进一步，所述引发剂为过氧苯甲酰、异丙苯过氧化氢、叔丁基过氧化氢、过氧化甲乙酮中的一种或几种的混合物；所述促进剂为N，N-二甲基-对甲苯胺、乙烯基硫脲、四甲基硫脲、三乙胺、环烷酸钴、环烷酸铅、乙酰丙酮铁、乙酰丙酮钒中的一种或几种的混合物；所述稳定剂为对二苯酚、对苯醌和2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚中的一种或几种的混合物；所述偶联剂为γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(KH-570)和磷酸单丁酯中的一种或两种的混合物；所述触变剂为有机硼润土、氢化蓖麻油和气相白碳黑中的一种或几种的混合物。

本发明还提供一种解决上述技术问题的技术方案如下：一种高韧性丙烯酸酯结构胶粘剂的制备方法包括：

A组分的制备：按以下重量百分比在反应釜中加入丙烯酸酯类单体30～70％和可聚合的酸单体1～10％，在常温下混合均匀后，依次加入稳定剂0.1～1％和偶联剂0～5％继续在常温下混合均匀；接着加入丙烯酯类低聚物0～20％在常温下混合均匀；再加入增韧树脂1～25％进行混合，在加入增韧树脂后保持釜内温度为55～70℃，时间3～8h，待增韧树脂完全溶解后停止加热；冷却，加入引发剂1～5％搅拌至均匀分散，最后加入触变剂0～5％，真空脱泡后出料得A组分；

B组分的制备：按以下重量百分比在反应釜中加入丙烯酸酯类单体30～70％和可聚合的酸单体1～10％，在室温下混合均匀后，依次加入稳定剂0.1～1％和偶联剂0～5％继续在室温下混合均匀；接着加入丙烯酯类低聚物0～20％在室温下混合均匀；再加入弹性体1～25％进行混合，在加入弹性体后保持釜内温度为55～60℃，时间5～7h，待弹性体完全溶解后停止加热；冷却，加入促进剂1～5％搅拌至均匀分散，最后加入触变剂0～5％，真空脱泡后出料得B组分。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例1

按以下重量百分比准确称取各原料

制备工艺：

A组分的制备：按以下重量百分比在反应釜中加入甲基丙烯酸四氢呋喃酯、甲基丙烯酸羟乙酯％和马来酸，在常温下混合均匀后，依次加入对二苯酚、2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚和γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷继续在常温下混合均匀；接着加入环氧丙烯酸酯在常温下混合均匀；再加入ABS树脂进行混合，在加入ABS树脂后保持釜内温度为55℃，时间8h，待ABS树脂完全溶解后停止加热；冷却，加入异丙苯过氧化氢搅拌至均匀分散，最后加入气相白炭黑，真空脱泡后出料得A组分；

B组分的制备：按以下重量百分比在反应釜中加入甲基丙烯酸四氢呋喃酯、甲基丙烯酸羟乙酯％和马来酸，在室温下混合均匀后，依次加入对二苯酚、2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚和γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷继续在室温下混合均匀；接着加入环氧丙烯酸酯在室温下混合均匀；再加入丁腈橡胶进行混合，在加入丁腈橡胶后保持釜内温度为55℃，时间7h，待丁腈橡胶完全溶解后停止加热；冷却，加入四甲基硫脲和环烷酸钴搅拌至均匀分散，最后加入气相白炭黑，真空脱泡后出料得B组分。

实施例2

制备工艺：

A组分的制备：按以下重量百分比在反应釜中加入甲基丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸羟乙酯和间苯二甲酸，在常温下混合均匀后，依次加入对二苯酚、2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚和γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷继续在常温下混合均匀；接着加入聚氨酯丙烯酸酯在常温下混合均匀；再加入MBS树脂进行混合，在加入MBS树脂后保持釜内温度为70℃，时间3h，待MBS树脂完全溶解后停止加热；冷却，加入过氧化甲乙酮搅拌至均匀分散，最后加入有机硼润土，真空脱泡后出料得A组分；

B组分的制备：按以下重量百分比在反应釜中加入甲基丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸羟乙酯和间苯二甲酸，在室温下混合均匀后，依次加入对二苯酚、2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚和γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷继续在室温下混合均匀；接着加入聚氨酯丙烯酸酯在室温下混合均匀；再加入丁腈橡胶进行混合，在加入丁腈橡胶后保持釜内温度为60℃，时间5h，待丁腈橡胶完全溶解后停止加热；冷却，加入乙烯基硫脲、N，N-二甲基-对甲苯胺和乙酰丙酮钒搅拌至均匀分散，最后加入有机硼润土，真空脱泡后出料得B组分。

实施例3

制备工艺：

A组分的制备：按以下重量百分比在反应釜中加入甲基丙烯酸-2-苯氧乙基酯、甲基丙烯酸羟乙酯和邻苯二甲酸，在常温下混合均匀后，依次加入对苯醌、2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚和磷酸单丁酯继续在常温下混合均匀；接着加入聚醚丙烯酸酯在常温下混合均匀；再加入PSF树脂进行混合，在加入PSF树脂后保持釜内温度为60℃，时间6h，待PSF树脂完全溶解后停止加热；冷却，加入过氧苯甲酰搅拌至均匀分散，最后加入氢化蓖麻油，真空脱泡后出料得A组分；

B组分的制备：按以下重量百分比在反应釜中加入甲基丙烯酸-2-苯氧乙基酯、甲基丙烯酸羟乙酯和邻苯二甲酸，在室温下混合均匀后，依次加入对苯醌、2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚和磷酸单丁酯继续在室温下混合均匀；接着加入聚醚丙烯酸酯在室温下混合均匀；再加入氯磺化聚乙烯进行混合，在加入氯磺化聚乙烯后保持釜内温度为57℃，时间6h，待氯磺化聚乙烯完全溶解后停止加热；冷却，加入乙烯基硫脲、环烷酸铅和乙酰丙酮钒搅拌至均匀分散，最后加入氢化蓖麻油，真空脱泡后出料得B组分。

实施例4

制备工艺：

A组分的制备：按以下重量百分比在反应釜中加入甲基丙烯酸四氢呋喃酯、N，N-二甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸羟乙酯和马来酸，在常温下混合均匀后，依次加入对苯醌、2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚和γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷继续在常温下混合均匀；再加入PMMA树脂进行混合，在加入PMMA树脂后保持釜内温度为65℃，时间5h，待PMMA树脂完全溶解后停止加热；冷却，加入叔丁基过氧化氢搅拌至均匀分散，最后加入气相白炭黑，真空脱泡后出料得A组分；

B组分的制备：按以下重量百分比在反应釜中加入甲基丙烯酸四氢呋喃酯、N，N-二甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸羟乙酯和马来酸，在室温下混合均匀后，依次加入对苯醌、2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚和γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷继续在室温下混合均匀；再加入聚氨酯橡胶进行混合，在加入聚氨酯橡胶后保持釜内温度为56℃，时间5h，待聚氨酯橡胶完全溶解后停止加热；冷却，加入三乙胺、N，N-二甲基-对甲苯胺和乙酰丙酮钒搅拌至均匀分散，最后加入气相白炭黑，真空脱泡后出料得B组分。

实施例5

制备工艺：

A组分的制备：按以下重量百分比在反应釜中加入甲基丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸月桂酯和马来酸，在常温下混合均匀后，依次加入对二苯酚、2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚和磷酸单丁酯继续在常温下混合均匀；接着加入聚氨酯丙烯酸酯在常温下混合均匀；再加入ABS树脂进行混合，在加入ABS树脂后保持釜内温度为70℃，时间4h，待ABS树脂完全溶解后停止加热；冷却，加入过氧化甲乙酮搅拌至均匀分散，最后真空脱泡后出料得A组分；

B组分的制备：按以下重量百分比在反应釜中加入甲基丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸月桂酯和马来酸，在室温下混合均匀后，依次加入对二苯酚、2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚和磷酸单丁酯继续在室温下混合均匀；接着加入聚氨酯丙烯酸酯在室温下混合均匀；再加入氯丁橡胶进行混合，在加入氯丁橡胶后保持釜内温度为58℃，时间5h，待氯丁橡胶完全溶解后停止加热；冷却，加入四甲基硫脲、环烷酸铅和乙酰丙酮钒搅拌至均匀分散，最后真空脱泡后出料得B组分。

通过下面的试验测试本发明的胶粘剂的性能。

试验实施例1固化性能测试

按以下方法将实施例1-5的样品

胶粘剂进行了力学性能的对比测试：

制样方法：用砂纸将试片进行打磨，用丙酮清洗表面，晾干。将A、B组分以质量比1∶1混合均匀并刮涂在试片表面上，搭接施以接触压，室温固化24h。

试验实施例2力学性能测试

拉伸强度测试：依据GB/T 528-1998测试；

拉伸剪切强度测试：依据GB/T7124-1986测试。

扯断伸长率测试：依据GB/T1701-2001测试。

测试结果如表1所示。

表1实施例1-5制得的样品与普通光固化胶粘剂性能对比测试结果

从上述结果可以看出，本发明的高韧性丙烯酸酯胶粘剂力学性能良好，冲击强度高，扯断伸长率大，表现出优良的韧性，均能达到使用要求。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种高韧性丙烯酸酯结构胶粘剂，其特征在于，由A组分和B组分按1∶1的重量比组成，所述A组分由以下重量百分比的原料组成：丙烯酸酯类单体30～70％、丙烯酸酯类低聚物0～20％、增韧树脂1～25％、可聚合的酸单体1～10％、引发剂1～5％、稳定剂0.1～1％、偶联剂0～5％、触变剂0～5％；所述B组分由以下重量百分比的原料组成：丙烯酸酯类单体30～70％、丙烯酸酯类低聚物0～20％、可聚合的酸单体1～10％、稳定剂0.1～1％、偶联剂0～5％、弹性体1～25％、促进剂1～5％、触变剂0～5％。

2.根据权利要求1所述的高韧性丙烯酸酯结构胶粘剂，其特征在于，所述丙烯酸酯类单体为单官能度或者包含至少两个官能团的丙烯酸酯单体。

3.根据权利要求2所述的高韧性丙烯酸酯结构胶粘剂，其特征在于，所述丙烯酸酯类单体为甲基丙烯酸四氢呋喃酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸-2-苯氧乙基酯、N，N-二甲基丙烯酰胺和1，4丁二醇二丙烯酸酯中的一种或几种的混合物。

4.根据权利要求1所述的高韧性丙烯酸酯结构胶粘剂，其特征在于，所述丙烯酸酯类低聚物为环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯和聚醚丙烯酸酯中的一种或几种的混合物。

5.根据权利要求1所述的高韧性丙烯酸酯结构胶粘剂，其特征在于，所述弹性体为丁腈橡胶、氯磺化聚乙烯、氯丁橡胶、含氟橡胶、聚氨酯和丙烯酸酯橡胶中的一种或几种的混合物。

6.根据权利要求1所述的高韧性丙烯酸酯结构胶粘剂，其特征在于，所述增韧树脂为ABS、PMMA、MBS和PSF中的一种或几种的混合物。

7.根据权利要求1所述的高韧性丙烯酸酯结构胶粘剂，其特征在于，所述可聚合的酸单体为山梨酸、马来酸、间苯二甲酸、邻苯二甲酸中的一种或几种的混合物。

8.根据权利要求1所述的高韧性丙烯酸酯结构胶粘剂，其特征在于，所述引发剂为过氧苯甲酰、异丙苯过氧化氢、叔丁基过氧化氢、过氧化甲乙酮中的一种或几种的混合物；所述促进剂为N，N-二甲基-对甲苯胺、乙烯基硫脲、四甲基硫脲、三乙胺、环烷酸钴、环烷酸铅、乙酰丙酮铁、乙酰丙酮钒中的一种或几种的混合物；所述稳定剂为对二苯酚、对苯醌和2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚中的一种或几种的混合物；所述偶联剂为γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷和磷酸单丁酯中的一种或两种的混合物；所述触变剂为有机硼润土、氢化蓖麻油和气相白碳黑中的一种或几种的混合物。

9.一种高韧性丙烯酸酯结构胶粘剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

A组分的制备：按以下重量百分比在反应釜中加入丙烯酸酯类单体30～70％和可聚合的酸单体1～10％，在常温下混合均匀后，依次加入稳定剂0.1～1％和偶联剂0～5％继续在常温下混合均匀；接着加入丙烯酯类低聚物0～20％在常温下混合均匀；再加入增韧树脂1～25％进行混合，在加入增韧树脂后保持釜内温度为55～70℃，时间3～8h，待增韧树脂完全溶解后停止加热；冷却，加入引发剂1～5％搅拌至均匀分散，最后加入触变剂0～5％，真空脱泡后出料得A组分；

B组分的制备：按以下重量百分比在反应釜中加入丙烯酸酯类单体30～70％和可聚合的酸单体1～10％，在室温下混合均匀后，依次加入稳定剂0.1～1％和偶联剂0～5％继续在室温下混合均匀；接着加入丙烯酯类低聚物0～20％在室温下混合均匀；再加入弹性体1～25％进行混合，在加入弹性体后保持釜内温度为55～60℃，时间5～7h，待弹性体完全溶解后停止加热；冷却，加入促进剂1～5％搅拌至均匀分散，最后加入触变剂0～5％，真空脱泡后出料得B组分。