氯丁橡胶(CR) 氯丁胶黏剂的室温固化主要来自于CR的结晶,因此,作氯丁胶黏剂尤其是制鞋用氯丁胶黏剂几乎全部用结晶度高的粘接型氯丁橡胶,为了降低成本,增长黏性保持期,可并用20%~30%的通用型CR。树脂 天然或合成树脂都适于氯丁胶黏剂,重要的有烷基酚醛和萜烯酚醛树脂、松香改性酚醛树脂和古马隆树脂等。加入量一般为氯丁胶量的10%~50%,特殊情况甚至可以加到100%或更多。古马隆树脂和低熔点的松香酯能使氯丁胶黏剂具有较长的粘接保持时间,萜烯酚醛树脂、改性酚醛树脂和较高熔点的松香脂能使胶黏剂具有较短的粘接保持时间,但粘接强度较大。值得注意的是,树脂对氧化作用很敏感,如松香酯和古马隆在较短时间内会引起氯丁胶胶膜发脆。 由于氯丁胶在50℃以上结晶熔化,内聚力大大降低,在制鞋用胶黏剂中,加入热反应烷基酚醛树脂可改进其耐热性和提高高温下的黏着性。烷基酚醛树脂的烷基碳原子可提高树脂在高分子中的溶解度,树脂中的芳香基也有助于改善橡胶的自黏性。加入叔丁基酚醛树脂的氯丁胶模具有高的初始黏度、快速固化和很好的最终强度,但粘接保持时间短。树脂掺用量一般为氯丁胶的45%,过多地使用虽能提高耐热性,但会造成胶层丧失弹性而变脆,不耐曲挠及震动。随着树脂用量增大,剥离强度增加,但当达到最大值之后树脂量在增加,玻璃强度反而下降,且易引起分层。当酚醛树脂用量超过氯丁胶量的50%时,常温和低温的粘接力就开始下降。树脂的用量与用途有关,一般来说,用于非金属与金属材料的粘接、金属本身的粘接,树脂用量要多些(50~100份);而用于非金属材料的粘接,树脂用量要少些(30~50份)。最后应提出注意的是,所用的酚醛树脂的分子量应为600~800,只有这个分子量范围内的树脂才能与氯丁橡胶形成弹性膜和最大的粘接稳定性,另外所用树脂应不含低分子量级分,否则胶液在贮放时容易形成絮凝。氧化镁 氧化镁是氯丁胶黏剂的重要成分,其作用很多,可吸收胶粘剂贮存中缓慢放出的HCI,能防止炼胶时焦烧。所用的氧化镁为细度很小、活性很高的轻质氧化镁或活性氧化镁,其用量对氯丁胶黏剂的性能也有很大影响,随着氧化镁用量增加,粘接强度提高,分层性也会减小,因为有利于形成更多的螯合物,但若超过某一限度,性能反而下降,一般用量以8~12份较为理想。氧化锌 氧化锌也是氧丁胶黏剂中HCI吸收剂,同时是氯丁橡胶的硫化剂。用氧化锌硫化时的主交联反应是顺式1,2-结合产生的叔烯丙基氯引起的。硫化过程中氯化锌与氯丁胶分子链反应,形成醚键交联硫化。
此反应在常温下一般是难于进行的,例如放置两年的试片中的胶膜仍溶于甲苯,说明氧化锌对氯丁橡胶室温没有硫化作用,因此常温下氯丁胶的粘接作用主要是其胶的结晶能力强所致。为此,有人主张减少或取消氧化锌,国外电器用氯丁胶黏剂不加入氧化锌可以提高胶液的透明性。氧化锌的较佳用量为4~5份,用于粘接聚氨酯泡沫塑料可减至2份。时间证明,氧化锌对氯丁橡胶的抗老化性能有不良影响,但这种不良影响可因氧化镁的加入而被克服,在氧化锌5份的情况,使用4~8份氧化镁可获得良好的综合效果。氯丁橡胶含有不饱和键容易老化,须加防老剂,对于使用寿命很短的鞋子,防老剂也可忽略。常用的防老剂D防老效果较好,但有致癌性,还会使胶片变色,应尽量弃用。264防老效果也可以,且无污染性,还可采用防老剂ODA、KY405、防老剂RD、DFC34等。溶剂 溶剂型氯丁胶黏剂的黏度、干燥速度、黏性保持时间、施工性、成本、毒性、安全性、贮存稳定性等都与溶剂密切相关,可以说溶剂是氯丁胶黏剂中不可缺少的重要组分。溶剂选择合适与否,随氯丁胶黏剂的性能有决定性的影响。单一的溶剂很难满足胶液的综合要求,混合溶剂体系具有增强溶解能力、调节干燥速度、降低黏度、降低毒性、防止低温凝胶、降低成本等优点。以甲苯、120#汽油、环己烷、醋酸乙酯、正己烷等溶剂配成的混合溶剂较实用。也有较好的综合性能。
制备氯丁橡胶胶黏剂的关键是设计宜用的配方,还必须注意原材料的变化和特殊要求,以便随时调整,改变配方,提高性能或降低成本。室温固化型氯丁胶黏剂的基本配方为氯丁橡胶100,氧化镁4,氯化锌5,防老丁(甲)0.5~2.0,溶于特定溶剂中形成20%~25%溶液。有时还加入树脂,填充剂、改性剂等。份组分的作用、用量和相互影响对胶黏剂的性能影响很大。以上配方确定后,首先在炼胶机上进行塑炼(也称为薄通,一般辊距0.5mm,辊温为30~40℃),在按防老剂、氧化镁、氧化锌的顺序进行混炼,最后将炼好的胶片剪成小块,溶于一定的溶剂中即成。使用酚醛树脂时可将其直接溶于溶剂中,或与氧化镁进行预反应的再溶于溶剂中,溶胶时间一般为8~10h,最好反应釜用水冷。
除混炼后溶解法外,还有直接溶解法和联合法。直接溶解法在初期粘接力、高温粘接力和软化点方面良好,但溶解性和涂刷性较差。联合法即在部分聚合物内混合配合剂,剩余聚合物以屑片或经素炼后溶解。直接溶解法和联合法可节约劳动力和提高生产效率。溶剂的影响 单一的溶剂很难满足胶液的综合 要求,几种溶剂进行 混合使用可以取长补短,例如可增强溶解能力、调整干澡速度、降低胶黏液度、降低胶液毒性、防止低温凝胶、降低胶液成本等。选用混合溶剂时,首先要考虑混合溶剂的溶解度参数要与氯丁橡胶相近,否则无法溶解形成正常的胶液。其次还要考虑溶剂的挥发速率(挥发度),因为溶剂从胶层中快速挥发会导致温度降低,如果空气潮湿,温度可能低于露点,此时易在待粘面上形成水膜,影响粘接效果。混合溶剂中的非溶剂漆挥发性不能低于溶剂或能互溶或形成共沸的混合物,否则,致使胶膜结团、粗糙、失去黏性。为了增大溶解力,降低成本,在少量卤代烃、芳香烃等良溶剂中加入特定组成的不良和废溶剂是可行的,但良溶剂不得低于50%。溶剂的混合使用还可以降低胶液黏度,提高胶浆浓度。例如采用甲苯:汽油:醋酸乙酯=3:4.5:2.5的混合物溶剂可以很快地溶解粘接型氯丁胶,胶浆浓度达40%以上仍适合于工艺操作。炼胶工艺的影响 生胶经过机械塑炼后分子量降低、黏度下降、可塑性增大,氧的氧化作用对橡胶大分子链断裂的影响时很大的,氧既可以直接与橡胶大分子发生氧化作用,是大分子氧化列解,又可以作为活性自由基的稳定剂使自由基转变为稳定的分子。
低温机械塑炼时,由于分子链中央部分受力最大,伸展也最大,链段的来那个短却仍保持着一定的卷曲状,因此当剪切力达到一定值时,大分子链中央部分便首先断裂。分子量愈大,分子链中央部位所受切应力也愈大,愈容易被切断。由于最大分子量级分将最先断裂得以增加。因此塑炼是橡胶分子量分布变窄。氯丁橡胶塑炼时,辊温不能过高,否则容易黏辊,不易操作,结晶度高的品种,温度可高些,通用型氯丁胶的塑炼温度一般以40℃以下为好。氯丁橡胶用开炼机塑炼一般现在混温30~35℃,以5~6mm辊距通过3~4次,使胶料受热压软,再以3~4mm,辊距通过3~4次,此后以小辊距(≤0.5~1.0mm)薄通10~15min,最后以5~6mm辊距下片。塑炼胶加配合剂进行混炼时辊筒的转速越快,混炼时间越短,生产效率越高,但若转速过高,则操作不安全。一般说来,规格较小的炼胶机,辊筒转速较小。两辊筒间的速比产生剪切作用,促使配合剂在胶料中分散。速比越大,混炼越快,但摩擦生热越多,胶料升温越快,容易引起焦烧。开炼机辊脸时的速比塑炼时小,合成橡胶料混炼时的速比应比天然胶胶料小,用于混炼的开炼机速比一般在1:(1.1~1.2)。
在容量比较合理的情况下,辊距一般为4~8mm。在一定的辊速和速比条件下,辊距越小,辊筒之间的速度梯度越大,对胶料产生的剪切作用越大,混炼效果和混炼速速越大。辊距不能过小,否则会使辊筒上面的堆积胶过多,胶料不能及时进入辊缝,反而会降低混炼效果。为使堆积胶保持适当,在配合剂不断加入、胶料总容积不断递增的情况,辊距应不断放大,以求相适应。混炼过程中必须不断通入冷水冷却,是辊筒表面温度保持在50~60℃,合成胶辊温要适当低些,一般咋40℃以下。在保证混炼均匀的前提下,可适当缩短混炼时间,时间过短混炼不均匀,时间过长不仅会降低生产效率,而且容易产生胶料过炼现象,降低胶料物理力学性能。合理的装胶量根据胶料全部包覆前辊筒以后,并在两辊筒的上面存有一定数量的积胶来确定。填充量较大、密度较大的胶料,装胶量可适当减小,母胶混炼,装胶量可适当增大。为提高混炼效果,一开始就应当把配合剂加足,以相应缩短混炼时间。一般来说,配合量较小而且难以分散的先加,用量多而容易分散的后加,硫化剂和促进剂分开加,硫化剂最后加入。氯丁橡胶混炼时,产生热量大、升温度速度快、易黏辊、易焦烧、配合剂分散较慢。因此,混炼时间要短,辊温要低(40~50℃),容量宜小(为天然胶容量的70%左右),辊筒速比也不宜大,加料顺序为氧化镁、防老剂丁、氧化锌,氧化镁一定要先加,以防焦烧。氯丁橡胶对温度很敏感,70℃下呈弹性态,利用弹性相的剪切力,可使填充剂分散良好胶料不黏辊,下片方便;高于70℃时氯丁胶呈松散的粒状相,胶的内聚力减弱,表面出现裂口,黏辊严重,不便下片。混匀后的氯丁胶应尽快溶于溶剂中制成胶液,否则,混炼胶片,可能发生硫化或返原以制报废。当表面局部变色,厚度变化,无法溶匀或溶制的胶液拉丝太长时间,说明混炼胶片变坏了。
酚醛氯丁胶黏剂 溶剂的性质与树脂与氧化镁预反应的效果影响很大,混合溶剂往往比单一溶剂效果更好,尤以甲苯:环己烷=3:2(质量比)为佳。叔丁基酚醛树脂分子量低于500时就要分层,含有10%~15%低分子物胶液就有分层倾向。低分子物过多也不易于氧化镁发生螯合反应,用非水催化剂代替水可得胶理想的效果。氯丁多异氰酸酯胶黏剂 常用的多异氰酸酯有4,4’,4”-三苯基甲烷三异氰酸酯的氯苯或二氯甲烷溶液(JQ-1胶)、硫化磷酸三(4-异氰酸酯基)苯酯(JQ-4胶)、四异氰酸酯如二甲基三苯基甲烷四异氰酸酯(7900胶)、七异氰酸酯、苯基多亚甲基多异氰酸酯(PAPI)。接枝氯丁胶黏剂 利用氯丁橡胶与甲基丙烯酸甲酯等单体进行接枝聚合生成的胶液对聚氯乙烯等材料的粘接强度比普通或酚醛树脂、氯化橡胶、多异氰酸酯等改性的氯丁胶黏剂高的多,其中甲基丙烯酸甲酯是最为常用的接枝单体。为适应更为广泛的粘接要求,相继开发了三元接枝胶合四元接枝胶等,如氯丁胶-丁苯/甲基丙烯酸甲酯三元接枝胶适用于EVA、SBS、PVC、PU等材料,其粘接性能优于普通氯丁胶及二元接枝胶。氯丁胶/甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸(AA)三元接枝胶引入了活性基团AA,它与固化剂直接作用,能缩短晾干和固化时间,对PVC、PU的粘接强度可提高60%以上。氯丁胶/甲基丙烯酸甲酯-醋酸乙烯三元接枝胶中引入CAc单体,成本低,与PVC相容性好,能吸收和抵抗增塑剂,用于粘接PVC、PU等材料。氯丁胶-氯化聚乙烯/甲基丙烯酸甲酯三元接枝胶引入含氯量50%以上的CPE,CPE的化学组成PVC相似,具有于PVC、皮革的粘结力强,初黏性好,耐候、耐老化的优点。氯丁胶-丁苯胶/甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸四元接枝胶在粘接时固化时间缩短,初黏力提高,与难粘材料涂SBS、TPR(热塑性弹性体)等可直接涂胶而不需先表面处理,简化了生产工艺。复合氯丁橡胶胶黏剂 当氯丁橡胶与其它橡胶配合使用时,可引入其它橡胶的特殊性能,有时还可降低产品成本。例如用氯化橡胶代替30%~40%氯丁橡胶时,粘接强度可以提高15%~20%,氯化橡胶与氯丁胶的最易比例为1:1到1:2。水基氯丁胶黏剂 水基氯丁胶黏剂以水为分散体,当前所用的主要品种是氯丁胶乳,国内应用的主要是阳离子型胶乳,它的重要特点是高凝胶型,苯不溶凝胶聚合物分子含量达70%~80%。这一特性使它具有内聚力大、初黏性好。乳鞥迅速结晶,粘接力大,纯胶粘接帆布-帆布时剥离强度≥58.8N/cm。 氯丁胶乳是一种相对稳定体系,在贮存于运输过程中,随着时间推移,外界条件变化,可能发生性能变异,因此,胶乳中通常还要加入稳定剂等助剂。为了防止氯丁胶乳中聚合物分子链中少量1,2-加成结构上的活性氯原子在贮存过程中水解出氯化氢,使胶乳的pH不断下降,引起保护乳胶的松香皂的破坏,导致胶乳的不稳定性,必须保持胶乳的pH为10~11。 爱游戏老版本下载
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