熱固型丙烯酸酯膠黏劑

(1)第一代丙烯酸酯膠黏劑

第一代丙烯酸酯膠黏劑(first genertation acrylits，F(xiàn)GA)是美國EASTMAN公司在1955年合成一系列乙烯類化合物時偶然發(fā)現(xiàn)其黏性的。它主要由丙烯酸系單體、催化劑、彈性體(丙烯腈橡膠或丁二烯橡膠等)組成。彈性體分散在丙烯酸系聚合物中。這種膠黏劑雖然有高的剪切強度，但剝離強度、彎曲和抗沖擊等強度較低，固化速率慢，因此在早期并沒有得到廣泛應(yīng)用。研究者們加入各種橡膠進行改性，改善了其剝離強度，開發(fā)出了第二代丙烯酸酯膠黏劑，簡稱為SGA。

(2)第二代丙烯酸酯膠黏劑

第二代丙烯酸酯膠黏劑(second generation acrylic8，SGA)是以甲基丙烯酸酯自由基接枝共聚為基礎(chǔ)的雙組分室溫固化膠黏劑。該膠黏劑操作方便，常溫下即可快速發(fā)生聚合反應(yīng)并固化，可油面粘接，耐沖擊、抗剝離，粘接綜合性能優(yōu)良，被粘接材料廣泛，因此從20世紀70年代中期問世至今30多年，已經(jīng)在汽車、鐵路、電機、建筑、船舶、家具制造等行業(yè)大顯身手。SGA從組成上講與FGA基本相同，但是單體在聚合過程中會與彈性體發(fā)生接枝聚合，這一點是它區(qū)別于第一代丙烯酸酯膠黏劑的地方，也是其性能得以改進的重要原因。

1、應(yīng)用和固化性能

熱固化丙烯酸酯膠黏劑有三種使用方法。

第一種，和普通的雙組分膠黏劑的使用方法相同。使用時雙組分通過手工或自動計量混合設(shè)備混合。混合比例一般從(1:1)~(20:1)。這些膠黏劑可以調(diào)整出不同的誘導(dǎo)時間，從幾分鐘到幾小時不等。在誘導(dǎo)期內(nèi)無成膜或固化發(fā)生。

第二種方法是使用表面活化劑。膠黏劑的一個組分為配方中的基礎(chǔ)聚合物(聚合物和增韌劑)和部分自由基反應(yīng)物;另一個組分含有活化劑溶液。活化劑施于粘接基材的一面，溶劑揮發(fā)?；罨瘎┳罱K可以形成元黏性的膜，或仍保持液體狀態(tài)，這由所使用的活化劑的化學(xué)性質(zhì)決定。在真正實施粘接之前，活化劑可以保存相當(dāng)長的一段時間。基礎(chǔ)組分施于粘接基材的另一面，然后將兩者和在一起，開始發(fā)生聚合，形成粘接。

第三種方法很少使用，稱為A/B或"蜜月"方式，組分A施于粘接基材的一側(cè)，組分B施于粘接基材的另一側(cè)，然后合攏，開始聚合，形成粘接。較薄的粘接區(qū)域有利于熱固化丙烯酸膠黏劑的固化，尤其對于第二種和第三種粘接方法。0.25mm厚的粘接層可以獲得優(yōu)異的性能。0.25mm以上的粘接層厚度也能獲得合理的粘接性能。這其中的原因可能如下:

①相對較大的表面積可以使粘接快速初始化，發(fā)生聚合;

②降低速度，使氧氣進入膠黏劑，從而抑制了聚合。

2、使用性能

反應(yīng)型丙烯酸酯膠黏劑的一個杰出性能就是優(yōu)異的粘接強度，包括拉伸一剪切強度、剝離強度、沖擊強度，同時可以粘接多種基材。在粘接塑料的時候，往往是粘接基材破壞發(fā)生在粘接失敗之前。

可以粘接的材料包括:金屬，如鋼、鋁、銅等，許多金屬由于對自由基固化機理存在催化作用，所以會加速熱固化丙烯酸酯膠黏劑的固化速率，鋅表面的情況有所不同，需要進行表面處理，來提高粘接性能;對于塑料材料，如ABS、丙烯酸酯、聚碳酸酯、剛性PVC、尼龍、酚醛、增強塑料、環(huán)氧樹脂等。

人們發(fā)現(xiàn)，有些彈性體，如低表面能塑料，屬于難粘材料，然而3M公司的一種熱固化丙烯酸膠黏劑可以粘接許多低表面能塑料，包括各種級別的聚丙烯、聚乙烯和熱塑性聚烯烴一而不需要進行表面預(yù)處理，有些塑料如丙烯酸酯和ABS在暴露于過量的溶劑.、活化劑和單體時，很容易受到應(yīng)力破壞，對于這些膠黏劑，所建議的最高使用溫度上限為120℃，通過添加環(huán)氧樹脂可以使它們的使用溫度提高到175℃，低溫性能可以達到40℃，丙烯酸化合物的最大優(yōu)點是耐潮濕性和耐候性，這些膠黏劑在惡劣的環(huán)境中表現(xiàn)出優(yōu)異的耐受性。有試驗表明，暴露于95%相對濕度和40℃的溫度下100h的不銹鋼的粘接材料仍保持著90%的粘接強度，熱固化丙烯酸酯膠黏劑對于許多工業(yè)化學(xué)品具有中度的耐受性，但極性溶劑例外，比如丙酮、強酸或強堿溶液。

熱固化丙烯酸酯膠黏劑的一個令人感興趣的優(yōu)點是，它們可以粘接部分污染的表面。對于一些未進行預(yù)處理的表面，如油性鋼材表面，它們?nèi)匀荒軌蛱峁┖芎玫恼辰訌姸?。人們推測，油可能分散到聚合物內(nèi)并且充當(dāng)增塑劑，這是一個十分有特色的優(yōu)勢，可能粘接大表面積的鋼材，它們表面往往有油，這不像以前的那些粘接體系，必須先清除表面油。

熱固化丙烯酸酯膠黏劑是一種建筑結(jié)構(gòu)膠黏劑，常和環(huán)氧樹脂和氨基甲酸酯膠黏劑處于競爭地位，同時這一類膠黏劑也具有獨到的特佳。雖然從20世紀60年代末它們就已經(jīng)商品化，但由手種種原因，熱固化丙烯酸酯膠黏劑市場仍將會快速增長。

這些膠黏劑有著各種不同的名字:丙烯酸、第一代丙烯酸、第二代丙烯酸、改性丙烯酸、表面活化丙烯酸和蜜月膠等。向時它們還具有和厭氧膠相近的物理及化學(xué)特性，因此人們常常將兩者混淆，并未能正確認識熱固化丙烯酸酯膠黏劑的優(yōu)異性能，以及它們的市場所存在的擴張空間。

最初的丙烯酸酯膠黏劑稱為"改性丙烯酸結(jié)構(gòu)膠黏劑"，這些膠黏劑是通過彈性體和活性聚合物加強以獲得黏著力及耐久性的交聯(lián)的丙烯酸單體。然而，重大的突破出現(xiàn)在1974年，杜邦公司以Cavalon商品名推出了第二代丙烯酸酯膠黏劑。第二代丙烯酸酯膠黏劑使用氯磺化聚乙烯和其他相關(guān)組分作為增韌劑。這使得剝離強度和抗沖擊強度大大提高，由于應(yīng)力向橡膠相有效轉(zhuǎn)移，使得耐久性和可靠性增加。

優(yōu)點:

1、快速可控制固化

2、可應(yīng)用于較惡劣粘接表面

3、高剝離強度和耐沖擊性能

4、具有較好的耐濕氣和耐候性

5、無需精密混合

6、100%固含量

7、對于包括塑料和許多化合物都具有較好的粘接強度

8、使用方法較多

缺點:

1、單體有氣味且易燃

2、膠層要求很薄

3、受氧氣抑制

4、在某些塑料基材上可能引起應(yīng)力開裂

5、 對極性、強酸性和強堿性溶液耐受性有限

6、對于鋅粘接表面可能需要底涂層

7、可使用的上限溫度有限(120℃)

氣味:無

儲存期/年:1

固化時間(25℃)/min:18

拉伸剪切強度/MPa:27

利用丙烯酸環(huán)氧酯和烯類單體制備了室溫快速固化的結(jié)構(gòu)膠。該產(chǎn)品具有明顯的"兩快一高"的特點，特別適合快速粘接使用。

采用復(fù)合穩(wěn)定劑制得貯存穩(wěn)定且比例接近的兩組分膠液，解決了目前乙烯酯類產(chǎn)品樹脂和引發(fā)劑及促進劑比例差別大且必須在現(xiàn)場添加的不足。