丙烯酸酯类胶粘剂学习教案

1、会计学1丙烯酸酯类胶粘剂丙烯酸酯类胶粘剂第一页，共47页。2007-4-82022-6-242一.基本特性 该类胶粘剂是丙烯酸及其酯类的均聚物或共聚物。可通过设计共聚组分而得到柔性和刚性等不同的胶粘剂。 特点:可室温固化，固化速度快，胶层强度高，具有优异的户外耐老化性，和较好的耐水性。，应用范围很广泛。可以(ky)说所有金属、非金属都能被丙烯酸胶粘剂粘接。 丙烯酸及其酯类胶粘剂近年来发展很快。6.1 6.1 概概 述述第1页/共46页第二页，共47页。2007-4-82022-6-243 6.1 6.1 概述概述(i (i sh)sh)二二. .分类分类按强度分：按强度分： 按剂型按剂型(jx

2、ng)(jxng)分：分： 溶剂型溶剂型(jxng) (jxng) ：如：如MAMA的均聚或共聚物的均聚或共聚物+ +酮酮+RX+RX 乳液型乳液型 ：如：如MAMA共聚物乳液共聚物乳液 无溶剂型无溶剂型(jxng)(jxng)：如：如-氰基丙烯酸酯胶氰基丙烯酸酯胶、厌氧胶、结构胶等、厌氧胶、结构胶等按固化机理分：按固化机理分： 反应性丙烯酸酯胶粘剂反应性丙烯酸酯胶粘剂 非反应性丙烯酸酯胶粘剂非反应性丙烯酸酯胶粘剂 结构胶粘剂 一般胶粘剂第2页/共46页第三页，共47页。2007-4-82022-6-244+CH2COOHCH+ROHCH2CCOORHH2OH+ 硫酸(li sun)、对甲苯磺

3、酸、磺酸型阳离子树脂CH2CCOOMeCH3+ROHH+CH2CCOORCH3+CH3OH如：CH2CCH3COCH2CCH3COCH3CH3O CH2CH2OOCH2CH2O第3页/共46页第四页，共47页。2007-4-82022-6-2453.（甲基）丙烯酸酯和环氧化合物的反应(fnyng)CH2CCH3COOH+ORCH2CCH3COO CH2CH OHR4.（甲基）丙烯酸碱金属盐和环氧氯丙烷的偶合(u h)反应CH2CCH3COO CH3+NaOHCH2CCH3COONa+CH3OHCH2CCH3COONa+OCH2ClOCH2OCH2CCH3CO+第4页/共46页第五页，共47页。

4、2007-4-82022-6-246(n+1) R(OH)2 + n R(COOH)2 +2CH2CCH3COOHCH2CCH3COOROCOCH2CCH3COOROCROn+(2n+2)H2O类似(li s)的产品还有：nCH2CCH3COCH2CH2OOCH2CCH3CO第5页/共46页第六页，共47页。2007-4-82022-6-2476.3 6.3 氰基丙烯酸酯胶粘剂氰基丙烯酸酯胶粘剂（1 1）一一. .氰基丙烯酸酯胶粘剂的性能和特点氰基丙烯酸酯胶粘剂的性能和特点 透明单组分低粘度胶，可在透明单组分低粘度胶，可在200-1000Pas 200-1000Pas 范围范围内变动。内变动。

5、温室下温室下5-180S5-180S固化。固化迅速，被称为固化。固化迅速，被称为“ “ 瞬干强瞬干强力胶力胶”。 使用方便，应用极其广泛。使用方便，应用极其广泛。无固化剂，无溶剂，固化收缩率低，环境污染小无固化剂，无溶剂，固化收缩率低，环境污染小。被粘物表面不需要特殊处理被粘物表面不需要特殊处理固化后胶层透明无色，外观平整，特别适合工艺固化后胶层透明无色，外观平整，特别适合工艺品、品、 贵金属、贵金属、 精密仪器的胶接。精密仪器的胶接。耐侯性耐寒性耐药品性能良好、抗拉强度高（与耐侯性耐寒性耐药品性能良好、抗拉强度高（与环氧相近）。环氧相近）。毒性小，在医学上可用于皮肤、血管毒性小，在医学上可用

6、于皮肤、血管(xugun)(xugun)、骨组织粘合。骨组织粘合。 第6页/共46页第七页，共47页。2007-4-82022-6-248单剂型单剂型(jxng)(jxng)、低粘度、固化快、高强度；、低粘度、固化快、高强度；透明好、毒性小、易使用、用途广；透明好、毒性小、易使用、用途广；不足点：耐水性差，湿度大易白化；胶层脆，抗冲性差，剥离强度低。耐热性，耐久性不理想(lxing)（未经改性仅在70-80度以下使用）。第7页/共46页第八页，共47页。2007-4-82022-6-249固化快，使用期短，难用于大面积胶接，故产量小，多用于临时性粘接。价格高，贮存期短，一般为半年左右(zuyu

7、)。国方典型品种有：501、502、504、661等胶种。 第8页/共46页第九页，共47页。2007-4-82022-6-2410 6.3 6.3 氰基丙烯酸酯胶粘剂氰基丙烯酸酯胶粘剂（4 4）CHCCN+HCOROCH2CCOORCNCHCCN+CO+ROHCH2CCOORCN日本(r bn)松本制药公司研制此法反应时间短，成本低。第9页/共46页第十页，共47页。2007-4-82022-6-2411三三. .氰基丙烯酸酯胶粘剂组成氰基丙烯酸酯胶粘剂组成(z chn)(z chn)和固和固化原理：化原理：1.1.胶粘剂的组成胶粘剂的组成(z chn)(z chn) （1 1）主要成分：）

8、主要成分： CH2CCNCOORCH3R=,CH2CH3,CH2CH2CH3,(CH2)3 CH3 -R 结构对性能的影响：-R越长(yu chn)，胶层韧性越好，耐湿性越好，但粘接强度变差，工业上现多用甲、乙酯。 6.3 6.3 氰基丙烯酸酯胶粘剂氰基丙烯酸酯胶粘剂（5 5）第10页/共46页第十一页，共47页。2007-4-82022-6-2412第11页/共46页第十二页，共47页。2007-4-82022-6-2413CH2CCNCOORnH2OOH-OHCH2CCOORCNHn阴离子聚合机理（本体聚合）。实际上，所有材料表面都吸附有湿气，氰基丙烯酸酯胶粘剂与吸附水接触，使碳阴离子快速

9、(kui s)产生，并迅速聚合固化。第12页/共46页第十三页，共47页。2007-4-82022-6-2414 6.3 6.3 氰基丙烯酸酯胶粘剂氰基丙烯酸酯胶粘剂（8 8）NH2CCNCOOEt100100OHOHSOCl2第13页/共46页第十四页，共47页。2007-4-82022-6-2415胶粘剂典型胶粘剂典型(dinxng)(dinxng)配方分析及配方技术配方分析及配方技术 典型典型(dinxng)(dinxng)配方分析：配方分析：配方配方质量份各组分作用氰基丙烯酸酯聚氰基丙烯酸酯对苯二酚二丁酯二氧化硫KH-5501003130.10.5单体增稠剂，提高粘度稳定剂，延长储存期

10、增塑剂，改善胶层脆性稳定剂，提高储存稳定性偶联剂，提高粘结强度第14页/共46页第十五页，共47页。2007-4-82022-6-2416配方(pi fng)技术1） 中烃基对胶的性能影响很大。6.3 6.3 氰基丙烯酸酯胶粘剂氰基丙烯酸酯胶粘剂（1010）CH2CCNCOORR-抗拉（钢-钢） /MPa抗剪（钢-钢）/MPa用途甲基乙基丙基异丙基丁基异丁基34261931171823141115512金属、非金属的粘结医用医用第15页/共46页第十六页，共47页。2007-4-82022-6-24176.3 6.3 氰基丙烯酸酯胶粘剂氰基丙烯酸酯胶粘剂（1 11 1）2）单体中阻聚剂的含量对

11、胶液性能影响很大。 为提高瞬干胶的制备产率和储存稳定性，必须加入(jir)对苯二酚，通入二氧化硫气体。但若阻聚剂含量过高，酸性过大，储存过程中，水与阻聚剂结合，可引起单体的水解，生成固化缓慢的羧酸。使定位时间变长，或失去粘接性。 为保证固化速度和储存稳定性，一要控制负离子和自由基两种聚合反应的阻聚剂；二要采用先进的方法制备纯度较高的单体；三要改进包装的密封性。第16页/共46页第十七页，共47页。2007-4-82022-6-2418胶粘剂的改性胶粘剂的改性 氰基丙烯酸酯固化后是热塑性结构，并含有氰基丙烯酸酯固化后是热塑性结构，并含有较多的残留单体，玻璃化温度不高，一般只能较多的残留单体，玻璃

12、化温度不高，一般只能耐热耐热8080左右，常需改性。左右，常需改性。常用的方法常用的方法(fngf)(fngf)有：有： 1 1）加入交联剂：双氰基丙烯酸酯、氰基丙）加入交联剂：双氰基丙烯酸酯、氰基丙烯酸烯丙酯、氰基戊二烯酸酯。烯酸烯丙酯、氰基戊二烯酸酯。 2 2）加入耐热粘合促进剂：弱酸性物质如：）加入耐热粘合促进剂：弱酸性物质如：羧酸、酸酐、酚类化合物等。羧酸、酸酐、酚类化合物等。第17页/共46页第十八页，共47页。2007-4-82022-6-2419加入交联剂加入交联剂加入共聚加入共聚(gngj)(gngj)单体单体加入表面硅烷偶联剂如：加入表面硅烷偶联剂如：KH-507 KH-50

13、7 加入增塑剂：内增塑，引入塑性单体；外增加入增塑剂：内增塑，引入塑性单体；外增 塑塑，加入增塑剂。，加入增塑剂。加入弹性体：如聚氨酯橡胶、丙烯酸酯橡胶。加入弹性体：如聚氨酯橡胶、丙烯酸酯橡胶。第18页/共46页第十九页，共47页。2007-4-82022-6-2420使用氰基丙烯酸丁酯；使用氰基丙烯酸丁酯；使用新型单体使用新型单体: :烷氧基氰基丙烯酸酯烷氧基氰基丙烯酸酯 （无臭、几乎无白化）。（无臭、几乎无白化）。6.6.改善改善(gishn)(gishn)固化性：固化性：使用碱性底胶、加入皇冠醚、硅烷冠醚等。使用碱性底胶、加入皇冠醚、硅烷冠醚等。7.7.改善改善(gishn)(gishn

14、)储存稳定性：储存稳定性：膦嗪类化合物与对苯二酚混合，室温储存期达到膦嗪类化合物与对苯二酚混合，室温储存期达到6 6个月个月，性能不变。，性能不变。第19页/共46页第二十页，共47页。2007-4-82022-6-2421胶粘剂配方实例胶粘剂配方实例502502胶配方胶配方: : 组分：组分： 质量质量(zhling)(zhling)份份 氰乙酸乙酯氰乙酸乙酯 126 126 二氯乙烷二氯乙烷 80-100 80-100 甲醛甲醛 82 82 二丁酯二丁酯 40 40第20页/共46页第二十一页，共47页。2007-4-82022-6-2422KH-501胶配方: 组分(zfn)： 质量份

15、氰基丙烯酸甲酯 100 聚氰基丙烯酸异丁酯 0-3 二丁酯 3 KH-550偶联剂（2%乙醇溶液） 少量 二氧化硫 微量 对苯二酚 微量第21页/共46页第二十二页，共47页。2007-4-82022-6-2423(一)基本性能强度高（结构胶），收缩性小；耐温性、 耐介质性优良；室温固化快，被粘物表面(biomin)无需严格处理；既有双组分型，也有单组分型，使用广 。(二)胶粘剂组成1. 主要成分（基料）单体：丙烯酸酯，最常用的是甲基丙烯酸甲酯（MMA）; MMA工业化程度高，产量大，较便宜。胶层性能好。改性单体：苯乙烯、醋酸乙烯、丙烯酰胺等。6.4 6.4 快速快速(kui s)(kui s

16、)固化丙烯酸酯结构胶粘剂固化丙烯酸酯结构胶粘剂（1 1）第22页/共46页第二十三页，共47页。2007-4-82022-6-2424 6.4 6.4 快速快速(kui s)(kui s)固化丙烯酸酯结构胶粘剂（固化丙烯酸酯结构胶粘剂（2 2） 氯磺化聚乙烯、丁氰橡胶、氯丁橡胶、丙烯酸酯橡胶、 聚醚橡胶、SBS等。 引发(yn f)剂：主剂中多采用：CHPO 底剂中多采用：BPO CCH3CH3OOHCOOOCO第23页/共46页第二十四页，共47页。2007-4-82022-6-24254.促进剂： (芳香(fngxing)叔胺: N,N-二甲基苯胺、N,N-二乙基苯胺、苄基二甲胺、三乙胺等

17、。硫脲类物质：硫脲、三甲基硫脲、苯基硫脲等。过渡金属皂：环烷酸钴、萘酸铜等。有机硫化物：十二烷基硫醇等。醛胺：丁醛-苯胺缩合物808、丁醛-正丁胺缩合物833等。6.4 6.4 快速快速(kui s)(kui s)固化丙烯酸酯结构胶粘剂（固化丙烯酸酯结构胶粘剂（3 3）第24页/共46页第二十五页，共47页。2007-4-82022-6-24265.稳定剂：对苯二酚、264（BHT）有机酸、无机酸的碱金属盐、锌盐、镍盐等。用量：0.1-0.5%。6.其它助剂：增稠剂触变剂填充(tinchng)剂颜料及偶联剂第25页/共46页第二十六页，共47页。2007-4-82022-6-2427( (三三

18、) )反应型胶粘剂的改性反应型胶粘剂的改性不足：单一的不足：单一的PMMAPMMA胶层为热塑性胶层，性能胶层为热塑性胶层，性能(xngnng)(xngnng)脆，抗冲性能脆，抗冲性能(xngnng)(xngnng)较差，常需较差，常需要进行改性要进行改性1.1.第一代丙烯酸酯类胶粘剂（第一代丙烯酸酯类胶粘剂（FGAFGA）该种胶粘剂是以甲基丙烯酸甲酯为主体，添加少该种胶粘剂是以甲基丙烯酸甲酯为主体，添加少量易溶性好的惰性弹性体，如丁基胶、异丙胶等量易溶性好的惰性弹性体，如丁基胶、异丙胶等，再用溶剂调配而形成的一种胶粘剂，再用溶剂调配而形成的一种胶粘剂常用溶剂有常用溶剂有CH2Cl2CH2Cl2

19、，CHCl3CHCl3，CH2ClCH2ClCH2ClCH2Cl等等. .特点：添加的可溶性弹性体能增韧，但不参与固特点：添加的可溶性弹性体能增韧，但不参与固化反应。化反应。 第26页/共46页第二十七页，共47页。2007-4-82022-6-24286.4 6.4 快速快速(kui s)(kui s)固化丙烯酸酯结构胶粘剂（固化丙烯酸酯结构胶粘剂（6 6）2.第二代聚丙烯酸酯胶粘剂（SGA） 该种胶粘剂又称为室温快固化丙烯酸酯胶粘剂或AB胶，是新兴的结构胶。 组成：是以丙烯酸酯的自由基共聚(gngj)为基础的双组分胶粘剂。 A组分：以MMA、弹性体、氯磺化聚乙烯、ABS塑料、引发剂、稳定剂

20、配成溶液作主剂; B组分：以弹性体、MMA、促进剂、溶剂为底剂; 使用时，将主剂A和底剂B分别涂在两个粘合面上，两个粘合面接触时，立即发生聚合反应，粘接几分钟，即可完成粘接过程。第27页/共46页第二十八页，共47页。2007-4-82022-6-2429 特点： A.固化时，添加的改性剂能进行接枝共聚交联，从分子内部进行增韧，可显著提高其抗冲强度。 B.粘接强度高、粘接范围广，甚至油面也可直接粘接。 制备技术关键:（i）在使用条件下，能产生大量(dling)的活性自由基来引发聚合反应。（ii）胶粘剂中引入改性剂应能使聚合反应和接枝交联反应顺利进行。（iii）添加一定量的多官能团单体或预聚物，

21、以保证胶接强度和内聚强度。（）应有良好的固化速度和良好的存贮稳定性第28页/共46页第二十九页，共47页。2007-4-82022-6-24306.4 6.4 快速快速(kui s)(kui s)固化丙烯酸酯结构胶粘剂（固化丙烯酸酯结构胶粘剂（8 8） 典型配方(pi fng)： 组份： A剂 B剂 甲基丙烯酸羟乙酯 18 22.5 二甲基丙烯酸乙二醇酯 15 - 甲基丙烯酸 6 4 ABS树脂 25 25 异丙苯过氧化氢 8 - 四甲基硫脲 - 8 对苯二酚 0.1 第29页/共46页第三十页，共47页。2007-4-82022-6-2431固化原理(yunl)(i) 丙烯酸类单体自身的聚合

22、(ii)添加的改性剂的接枝如：6.4 6.4 快速快速(kui s)(kui s)固化丙烯酸酯结构胶粘剂（固化丙烯酸酯结构胶粘剂（9 9）H2CCHSO2ClA+nR.H2CCHSO2.n+RClAH2CCHSO2.n+CH2CCH3COOCH3H2CCHSO2nCCH3COOCH3CH2nnA第30页/共46页第三十一页，共47页。2007-4-82022-6-2432B含有(hn yu)双烯的单体的接枝：nCH2CCH3COOCH3H2CCHCHCH2n+H2CCHCCH2CH2CCH3COOCH3nn（iii）多官能团化合物的交联 如：二甲基丙烯酸乙二醇酯；甲基丙烯酸羟乙酯.3.第三代丙

23、烯酸酯胶粘剂（TGA） TGA与SGA的区别： 为单组分胶。 固化剂使用(shyng)光敏引发剂或电子束引发剂。 6.4 6.4 快速快速(kui s)(kui s)固化丙烯酸酯结构胶粘剂（固化丙烯酸酯结构胶粘剂（1010）第31页/共46页第三十二页，共47页。2007-4-82022-6-24334.快固化需氧丙烯酸酯胶粘剂（AA）SGA不能粘接多孔性材料（氧的阻聚作用）。快固化需氧丙烯酸酯胶粘剂的组成： 1）环氧丙烯酸预聚物； 2）三乙二醇丙烯酸酯； 3）异丙苯过氧化氢； 4）大分子有机胺。固化10-20s,非常适合粘结(zhn ji)木材、陶瓷等多孔材料，是一种新型的室温快固化环保结构

24、胶，发展前景广阔。第32页/共46页第三十三页，共47页。2007-4-82022-6-2434( (三三).).快固丙烯酸酯结构快固丙烯酸酯结构(jigu)(jigu)胶粘剂配方分析与配方技胶粘剂配方分析与配方技术术1.1.配方分析配方分析组份： A剂 B剂 作用分析 甲基丙烯酸甲酯 50 50 单体 二甲基丙烯酸乙二醇酯 15 8 双酯（加强交联） 甲基丙烯酸 10 10 单体（加速固化） 对苯二酚 0.02 0.01 稳定剂 264-抗氧剂 0.02 - 抗氧剂 乙二醇 3 - 溶剂、防冻剂 ABS树脂 15 - 增强(zngqing)剂 丁氰橡胶 - 15 增韧剂 异丙苯过氧化氢 3

25、- 引发剂 甲基硫脲 - 8 促进剂第33页/共46页第三十四页，共47页。2007-4-82022-6-24352.2.配方技术关键配方技术关键应组合一个强有力的氧化还原引发应组合一个强有力的氧化还原引发(yn f)(yn f)体系：体系： 如：如： 酮过氧化物酮过氧化物 + + 环酸钴、锰（环酸钴、锰（+ + 叔胺并用）；叔胺并用）； 二酰基过氧化物（二酰基过氧化物（BPOBPO）+ + 叔胺；叔胺； 氢过氧化物（氢过氧化物（CHPCHP） + + 取代硫脲、叔胺取代硫脲、叔胺 第34页/共46页第三十五页，共47页。2007-4-82022-6-2436p合理的单体组合：合理的单体组合：

26、p 单体的选择：单体的选择：p 通常由玻璃化温度通常由玻璃化温度TgTg来选择。来选择。p 为制得不同硬度不同性能的高聚物胶粘剂，可为制得不同硬度不同性能的高聚物胶粘剂，可通过通过FOXFOX公式选择单体，并调整其比例来控制共聚物胶粘公式选择单体，并调整其比例来控制共聚物胶粘剂剂TgTg。FOXFOX公式为：公式为：p1/Tg = W1/Tg1 +W2/Tg2 +Wn/Tgn =Wi/Tgi1/Tg = W1/Tg1 +W2/Tg2 +Wn/Tgn =Wi/Tgip 实际应用中，还往往通过交联改性来满足不同设计实际应用中，还往往通过交联改性来满足不同设计(shj)(shj)要求。如使用交联剂等

27、。要求。如使用交联剂等。第35页/共46页第三十六页，共47页。2007-4-82022-6-2437聚合(jh)原理而可使用(shyng)的 类别很多，如丙烯酸已酯、丁酯、辛酯，甲基丙烯酸甲酯等，可选择使用(shyng)。CH2CHCOOR第36页/共46页第三十七页，共47页。2007-4-82022-6-2438p嵌段、接枝共聚物或高分子弹性体的选用：嵌段、接枝共聚物或高分子弹性体的选用：p 如：氯磺化聚乙烯、氯丁橡胶、丁氰橡胶、如：氯磺化聚乙烯、氯丁橡胶、丁氰橡胶、ABSABS塑料、塑料、SBSSBS等。等。p快速固化与储存稳定性矛盾的解决：快速固化与储存稳定性矛盾的解决：p 通常，若

28、没有通常，若没有(mi yu)(mi yu)特殊处理措施，该类胶特殊处理措施，该类胶粘剂粘剂2020下不能保存半年下不能保存半年, ,必须进行处理。必须进行处理。p 向体系加入向体系加入264-264-抗氧稳定剂，其用量为总量的抗氧稳定剂，其用量为总量的0.01-10%0.01-10%（质量），或引发剂：（质量），或引发剂：264-264-抗氧剂抗氧剂=2:1=2:1（质（质量比）量比）. .可很好解决固化速度和储存稳定性的问题。可很好解决固化速度和储存稳定性的问题。第37页/共46页第三十八页，共47页。2007-4-82022-6-2439( (四四).).快固丙烯酸酯结构胶粘剂典型快固丙

29、烯酸酯结构胶粘剂典型(dinxng)(dinxng)配方实配方实例例 组份：组份： A剂剂 B剂剂 甲基丙烯酸羟乙酯甲基丙烯酸羟乙酯 18 22.5 二甲基丙烯酸乙二醇酯二甲基丙烯酸乙二醇酯 15 - 甲基丙烯酸甲基丙烯酸 6 4 ABS树脂树脂(shzh) 25 25 异丙苯过氧化氢异丙苯过氧化氢 8 - 三甲基硫脲三甲基硫脲 - 8 邻苯二酚邻苯二酚 0.1 -第38页/共46页第三十九页，共47页。2007-4-82022-6-2440 1.特点： 1）该类胶粘剂与氧气（空气）接触可长期保存，但隔绝空气时，又能快速固化的一种反应型丙烯酸胶粘剂。 2）常为单组分胶。 3）易湿润渗透，耐环境

30、，耐介质性能好，扭曲强度大。主要(zhyo)用构件的密封锁固等。 第39页/共46页第四十页，共47页。2007-4-82022-6-24411）厌氧聚合性单体(dn t)：厌氧胶的最基本成分，其用量为总重量的80-95%.常用的单体(dn t)有： CH2CCH3COOCH2CH2OHCH2CCH3COOCH2CH2OHn()CH2C CH3C OO C2H4O C OC CH3CH2CH2C CH3C OOCH2CHOHACHOHCH2OCOCCH2CH3第40页/共46页第四十一页，共47页。2007-4-82022-6-2442（2）引发体系引发体系是作厌氧胶的关键，即要考虑胶液稳定性又要厌氧后快速固化，所以(suy)引发体系活性一般不能太大，一般要求引发剂在100下的半衰期必须超过5h，用量为单体质量的2-5%。引发体系常用引发剂和促进剂及助促进剂组成。常用的引发剂为： CCH3CH3OOH第41页/共46页第四十二页，共47页。2007-4-82022-6-2443常用的促进剂为：叔胺类、取代硫脲等物质，如：常用助促进剂为： 糖精、维生素C（抗坏血酸）等。（3）助剂稳定剂：如对苯醌、酚类；硝基(xio j)化合物、多芳环叔胺盐等.增稠剂：PVAc、PVA缩丁醛、聚乙二醇等.触变剂：改性膨润土、硬脂酸铝、气相二