CN1125860C - 金属与非金属间粘合的胶粘剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于金属与非金属间粘合的胶粘剂,其配方为(重量份):热塑丁苯橡胶、苯乙烯/丁二烯嵌段共聚物20-25、氯磺化聚乙烯5-10、氧化镁和/或氧化锌1-2、稳定剂5-10、氯化石蜡0-5、甲苯100-120、松香10-30、C5石油树脂10-30、甲苯二异氰酸酯5-10、2,6-二叔丁基对甲酚0.5-1.0,其中热塑丁苯橡胶、苯乙烯/丁二烯嵌段共聚物与氯磺化聚乙烯重量份之和等于30。该胶粘剂具有粘合强度高、耐热性能好和价格低的特点。本发明胶粘剂的制备方法无需专用设备、操作简便。
Description
本发明涉及一种胶粘剂,特别是用于金属与非金属材料间粘合的胶粘剂。同时,本发明还涉及该胶粘剂的制备方法。
目前用于装修工程的胶粘剂大量使用酚醛树脂改性氯丁(CR)胶粘剂和树脂改性SBS(热塑丁苯橡胶、苯乙烯/丁二烯嵌段共聚物)胶粘剂。酚醛树脂改性氯丁胶粘剂主要由叔丁基酚醛树脂、氯丁橡胶、氧化镁、氧化锌、增粘树脂(萜烯树脂、萜酚树脂等)组成,根据北京粘接学会编译,宇航出版社1991年出版的《胶粘剂技术与应用手册》第290页,其典型的配方为(重量份):氯丁橡胶100、氧化镁8、氧化锌5、抗氧剂2、叔丁基酚醛树脂45、溶剂640。该胶种已为广大用户熟悉,市场供应量很大,品种亦很多。品质优良的品种对木材互粘、木材/饰面板(如防火板、三聚氰胺饰板)互粘可以达到很好的粘接效果。树脂改性SBS胶粘剂主要由SBS和树脂(石油树脂、松香、古马隆、萜烯树脂等)组成,根据《粘接》杂志1999年第5期发表的论文《SBS系列胶粘剂的进展》,其典型的配方为(重量份):SBS 15、萜烯树脂15、石油树脂3、氯代烃15、溶剂汽油40、抗氧剂0.5。其应用情况与酚醛树脂改性氯丁胶粘剂相似。近几年来在市场上使用日渐增加,有部分取代酚醛树脂改性氯丁胶粘剂的趋势。
上述这两种胶在装修工程中广泛使用,但在粘合金属/非金属材料时性能较差,例如对铁/发泡塑料(发泡EVA等,在保温工程中使用)、铁/织物(棉布等)粘合性和耐热性都较差,难以满足用户要求。这两种胶粘剂对金属表面粘合情况欠佳的原因是:所用的聚合物,包括氯丁胶、酚醛树脂、SBS、萜烯树脂、石油树脂等,对金属表面的作用力不足,粘结强度不高,同时,由于软化点低,不能耐受较高的使用温度。
申请号为92106026.2公开号为CN1074469A(公开日为1993年7月21日)的中国专利说明书公开了一种胶粘剂,是一种使用增强剂改性SBS的胶粘剂,其配方为(重量份):SBS YH-801 85~95、SBS YH-792 5~15、萜烯树脂45~55、石油树脂115~125、环己烷295~305、120号汽油45~115、三氯乙烷45~55、增强剂25~35、氯化石蜡4~8、抗氧剂0.4~0.6。增强剂为甲苯二异氰酸酯与三羟甲基丙烷加成物的20%乙酸乙酯溶液(CN1074469A)。粘合天然橡胶/铝的剥离强度可达2.98KN/m,高于一般酚醛树脂改性氯丁胶粘剂,但该工艺合成增强剂较为麻烦。
本发明的目的在于提供一种粘合强度高、耐热性好、价格低,特别能用于金属与非金属间粘合的胶粘剂。同时提供该胶粘剂的制备方法,该方法无需专用设备、操作简便。
为了达到本发明的目的,本发明选用价格较低的SBS作为主要聚合物,通过加入极性聚合物氯磺化聚乙烯(CSPR)以增加对金属的粘合强度,同时,加入甲苯二异氰酸酯(TDI)反应,并加入用甲基丙烯酸甲酯(MMA)和丙烯酸(AA)接枝改性的SBS作为体系稳定剂,解决了极性的CSPR与极性低的SBS相溶性不好的问题,得到贮存稳定的胶液。另外还加入助剂氧化镁和/或氧化锌以增加胶的内聚强度,加入树脂(考虑到成本和性质的需要,树脂选用松香和C5石油树脂)增加胶的粘附能力。这样得到的粘合剂对金属/非金属有好的粘合强度,耐热可达到100℃,胶液贮存稳定性好,价格低。
本发明的具体配方为(重量份):SBS 20~25、CSPR 5~10、金属氧化物(MgO和/或ZnO)1~2、稳定剂5~10、氯化石蜡0~5、甲苯100~120、松香10~30、C5石油树脂10~30、TDI 5~10、防老剂2、6-二叔丁基对甲酚(BHT)0.5~1.0,其中,SBS与CSPR重量份之和等于30。本发明所涉及到的各种组分除稳定剂外,均能通过正常途经购得。本发明的稳定剂为SBS与甲基丙烯酸甲酯(MMA)和丙烯酸(AA)的接枝聚合物溶液,具体配方为(重量份):SBS 50、甲苯200、甲基丙烯酸甲酯(MMA)35、丙烯酸(AA)3、过氧化苯甲酰(BPO)0.4、2、6-二叔丁基对甲酚(BHT)1.0。其组分也均能通过正常途经购得。
本胶粘剂的制备方法包括以下步骤:
1、按比例将SBS、CSPR、MgO和/或ZnO、稳定剂、氯化石蜡与65~75%用量的甲苯混合后溶解,并预留25~35%的甲苯用于溶解TDI。
2、按比例加入松香和C5石油树脂溶解。
3、按比例将TDI与预留的甲苯混合,然后分批加入TDI的甲苯溶液,并将温度控制在80~85℃,反应3小时。
4、按比例加入防老剂BHT,冷却后出料。
上述稳定剂通过以下方法得到:
1、在装有电动搅拌器、温度计、回流冷凝管、加热水浴的三颈瓶中按比例加入甲苯和SBS,搅拌使之溶解,加热反应物至85℃。
2、按比例加入溶有引发剂BPO的MMA,搅拌,通N2保护,温度保持在89~91℃,反应1小时。
3、加入AA,继续反应2小时。
4、加入BHT,搅拌均匀,冷却后倒出,得到无色透明粘稠胶液。
本发明具有下列优点:
1、本发明特别适用于金属/非金属间的粘接,例如通风管道和保温材料间的粘接,也可以用于其他通用场合(木材/木材、木材/防火板等),有良好的粘接强度。
2、粘接面可耐受较高使用温度而保持粘合强度。
3、价格较低,原材料成本约为传统的酚醛树脂改性氯丁胶粘剂的70%。
4、本发明胶粘剂及其稳定剂的制备均无需专用设备,操作简便。
为了对本发明胶粘剂的性能进行更好的说明,现分别选用市售质量好的酚醛树脂改性氯丁胶粘剂和SBS胶粘剂作为对照物,随机选取本发明的一种胶粘剂做对比实验如下:
1、对白铁片(制罐用镀锡铁片)/帆布的剥离强度:铁片用甲苯除油,粘合面两面涂胶,合拢后室温放置48小时,然后分别测定其剥离强度(测定方法参照GB/T2791-1995),并观察其剥离面的情况,结果如下:
剥离强度(KN/m) | 剥离面情况 | |
SBS胶 | 0.46~0.83 | 铁表面无残胶 |
CR胶 | 1.46~1.56 | 铁表面略有残胶 |
本发明胶 | 2.07~3.91 | 铁表面大量残胶 |
试验表明本发明胶对铁表面有更好的附着力。
2、耐热性测定:白铁片/发泡EVA(拖鞋大底料)。试验用EVA切成60×20×10mm的块状,粘合面为60×20mm,未经表面处理,自铁片用甲苯除油,粘合面两面涂胶,合拢后室温放置48小时,于电热恒温干燥箱中恒温30分钟,打开烘箱门,在箱内用手撕动胶块,观察其粘合牢度。
温度℃ | 65 | 70 | 75 | 80 | 100 |
SBS胶 | 粘牢 | 松动 | 明显变软 | 明显变软 | 全部分离 |
CR胶 | 粘牢 | 略松动 | 软,可撕动 | 明显变软 | 全部分离 |
本发明胶 | 粘牢 | 粘牢 | 粘牢 | 粘牢 | 粘牢 |
实验证明,本发明胶可耐至100℃仍保持粘合强度,SBS胶和CR胶在75~80℃已失去粘合强度。温度继续升至110℃,此时EVA已收缩变形,但本发明胶仍保持较好强度,强行撕开后EVA碎裂,铁片上大量残留粘合的EVA,而SBS胶无EVA残留,CR胶仅有少量EVA残留。由此说明,本发明胶的耐热性能明显高于对照物。
下面结合实施例对本发明进行详细的说明。
实施例1
稳定剂的制备:(1)在装有电动搅拌器、温度计、回流冷凝管、加热水浴的三颈瓶中加入甲苯200克和SBS 50克,搅拌使之溶解,加热反应物至85℃;(2)加入0.4克BPO溶于35克MMA制成的混合溶液,搅拌,通N2保护,温度保持在89~91℃,反应1小时;(3)加入AA 3克,继续反应2小时;(4)加入BHT 1克,搅拌均匀,冷却后倒出,得到无色透明粘稠胶液。
胶粘剂的制备:在装有电动搅拌器、温度计、回流冷凝管、加热水浴的三颈瓶中加入甲苯70克、ZnO 1克、SBS(YH-792)20克、CSPR(CSM-30)10克、稳定剂5克、氯化石蜡3克,搅拌溶解后升温至85℃,加松香10克、C5石油树脂30克,溶解后分三次加入由6.5克TDI与30克甲苯组成的混合物,每次加入时间间隔为15分钟,从加入TDI起开始计时,反应3小时,加防老剂2、6-二叔丁基对甲酚(BHT)0.5克,冷后倒出。得到浅黄色乳浊的稳定胶液。
参照GB/T2791-1995的方法,测得该胶粘剂对白铁/帆布的剥离强度为2.30KN/m。
实施例2
操作和稳定剂同实施例1,配方为:
SBS 20克
CSPR 10克
ZnO 1克
稳定剂 5克
甲苯 100克
松香 30克
C5石油树脂 10克
TDI 6克
BHT 0.5克
测得其对白铁/帆布的剥离强度为2.76KN/m。
实施例3
操作和稳定剂同实施例1,配方为:
SBS 20克
CSPR 10克
ZnO 1克
稳定剂 5克
甲苯 100克
松香 20克
C5石油树脂 20克
TDI 8克
BHT 0.5克
测得其对白铁/帆布的剥离强度为2.07KN/m。
实施例4
操作和稳定剂同实施例1,配方为:
SBS 25克
CSPR 5克
MgO 2克
稳定剂 10克
甲苯 120克
松香 10克
C5石油树脂 30克
TDI 10克
BHT 1克
测得其对白铁/帆布的剥离强度为3.91KN/m。
实施例5
操作和稳定剂同实施例1,配方为:
SBS 22.5克
CSPR 7.5克
MgO 1.5克
稳定剂 7.5克
甲苯 120克
松香 15克
C5石油树脂 25克
TDI 8克
BHT 1克
测得其对白铁/帆布的剥离强度为3.22KN/m。
实施例6
操作和稳定剂同实施例1,配方为:
SBS 21.5克
CSPR 8.5克
MgO 1克
稳定剂 5克
氯化石蜡 5克
甲苯 120克
松香 12克
C5石油树脂 28克
TDI 5克
BHT 1克
测得其对白铁/帆布的剥离强度为3.60KN/m。
Claims (2)
1、一种金属与非金属之间粘合的胶粘剂,其特征在于它是由20~25重量份的热塑丁苯橡胶、苯乙烯/丁二烯嵌段共聚物、5~10重量份的氯磺化聚乙烯、1~2重量份的氧化镁和/或氧化锌、5~10重量份的稳定剂、0~5重量份的氯化石蜡、100~120重量份的甲苯、10~30重量份的松香、10~30重量份的C5石油树脂、5~10重量份的甲苯二异氰酸酯和0.5~1.0重量份的2,6-二叔丁基对甲酚组成,其中,热塑丁苯橡胶、苯乙烯/丁二烯嵌段共聚物与氯磺化聚乙烯重量份之和等于30;所述的稳定剂通过下列方法得到:
(1)在装有电动搅拌器、温度计、回流冷凝管、加热水浴的三颈瓶中按比例加入甲苯和热塑丁苯橡胶、苯乙烯/丁二烯嵌段共聚物,搅拌使之溶解,加热反应物至85℃;
(2)按比例加入溶有引发剂过氧化苯甲酰的甲基丙烯酸甲酯,搅拌,通N2保护,温度保持在89~91℃,反应1小时;
(3)加入丙烯酸,继续反应2小时;
(4)加入2,6-二叔丁基对甲酚,搅拌均匀,冷却后倒出,得到无色透明粘稠胶液;
其中稳定剂的原料配方是50重量份的热塑丁苯橡胶、苯乙烯/丁二烯嵌段共聚物、200重量份的甲苯、35重量份的甲基丙烯酸甲酯、3重量份的丙烯酸、0.4重量份的过氧化苯甲酰、1.0重量份的2,6-二叔丁基对甲酚。
2、权利要求1所述的金属与非金属之间粘合的胶粘剂的制备方法,其特征在于包括以下步骤:
(1)按比例将热塑丁苯橡胶、苯乙烯/丁二烯嵌段共聚物、氯磺化聚乙烯、氧化镁和/或氧化锌、稳定剂、氯化石蜡与65~75%用量的甲苯混合后溶解,并预留25~35%用量的甲苯用于溶解甲苯二异氰酸酯;
(2)按比例加入松香和C5石油树脂溶解;
(3)按比例将甲苯二异氰酸酯与预留的甲苯混合,然后分批加入甲苯二异氰酸酯的甲苯溶液,并将温度控制在80~85℃,反应3小时;
(4)按比例加入防老剂2,6-二叔丁基对甲酚,冷却后出料。
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