鄒麗霞 曾蘭萍(華東地質學院應化系,臨川,344000)(南昌職業技術學院應化系)
1 前言
聚丙烯是目前生產量較大、應用較廣的通用塑料之一。但聚丙烯分子中不存在極性基因,材料表面吸附能力很差;表面張力小,難于粘接。據報道,目前適于聚烯烴的粘接劑有:ＥＶＡ熱熔膠、丙烯酸壓敏膠、改性乙烯基橡膠類等。本實驗通過以低含氯量氯化聚丙烯與含極性基團的單體進行接枝共聚反應,制得粘接劑。屬單組分,可加熱或常溫固化,生產工藝簡單,使用方便,粘接能力強。
2 原理
氯化聚丙烯具有良好的耐老化、耐燃、耐腐蝕等性能,溶于苯、甲苯等溶劑中。當與聚丙烯材料接融時,聚丙烯表面發生有限溶脹而以相同化學結構結晶的結晶間力相吸引,從而顯示出粘接性能。此時,原來結晶度很高的聚丙烯引入氯原子形成氯化聚丙烯后,其結晶降到4%以下,熔點降低,但機械強度也因內聚力降低而相應降低。為提高內聚力,可引入單體對氯化聚丙烯進行接枝共聚[2]。本實驗采用帶強極性基團的丙烯腈與丙烯酸苯酰氧甲基乙酯對氯化聚丙烯在溶劑中通過引發劑接枝共聚,再加適當添加劑制得粘接劑,對聚丙烯、鋼、鋁等材料具有良好粘接效果。
3 實驗部分
3.1 原料
聚丙烯、丙烯腈、四氯化碳、二甲苯、甲苯(均為化學純),丙烯酸苯酰氧甲基乙酯(簡稱“丙酯”,自制)、過氧化二特丁基醚(分析純)。
3.2 氯化聚丙烯溶液制備
用低分子量聚丙烯在四氯化碳或水中懸浮氯化制得。控制含氯量在30%～40%。溶于二甲苯中而得氯化聚丙烯溶液。
3.3 接枝共聚膠粘劑制取
在裝有電動攪拌器、回流冷凝管、溫度計、滴液漏斗的反應瓶中,加入含100ｇ氯化聚丙烯的溶液,再加二甲苯至300ｍＬ左右,緩慢加熱,在回流溫度及攪拌條件下滴加一定量配比的接枝單體和適量引發劑的甲苯溶液,再緩慢升溫至100～120℃,回流下反應2.5～3ｈ,再加入適量增粘劑及填料,即為本實驗產品。
4 粘接材料的表面處理及粘接固化
4.1 聚丙烯材料試片的表面處理
將聚丙烯材料的試片用細砂紙磨平、粗化后浸入70℃鉻酸氧化液中5～10ｍｉｎ,取出用蒸餾水沖洗,濾紙吸干水分,干燥后待用。
4.2 鋼材試片表面處理
(1)脫脂。用化學純丙酮、三氯乙烯擦拭。(2)除銹粗化。用細砂紙磨平粗化,再清水沖洗,熱風吹干。(或100℃以下烘干)。
4.3 試片粘接與固化
在已處理好的試片表面上,分別均勻涂布適量膠液,膠層厚度約0.01ｃｍ,室溫下涼置4～10ｍｉｎ,將兩試片夾緊。可在室溫固化3～5天,也可在100～130℃固化3ｈ,冷卻后,測剪切強度。
5 實驗結果與討論
5.1 單體比例對膠粘劑粘接聚丙烯材料的影響
在100ｇ氯化聚丙烯中加入不同比例的單體3ｇ,制成膠粘劑,粘接聚丙烯,剪切強度見表1。
從表1可看出單體合適比例為丙烯腈:丙酯=1:2～6時,聚丙烯材料的粘接性>52ｋｇ/ｃｍ2。
5.2 單體用量對粘接性能影響
在100ｇ氯化聚丙烯中加入配比為1:4的不同量的單體,其剪切強度列于表2。從表2可看出當單體加入量為3ｇ時,粘接聚丙烯材料,剪切強度最大;當單體用量為2ｇ時,粘接鋼的剪切強度最大。
總之,隨著單體用量增加,粘接強度增加;但單體增加到一定程度時,粘接強度呈下降趨勢。主要原因可能是單體用量增加,支化程度升高,支鏈結構復雜,對其使用性能影響較大,易脆裂,使剪切強度降低。
6 結論
(1)本實驗在氯化聚丙烯上引入丙烯腈及丙酯單體制得膠粘劑。可用于聚烯烴、鋼等材料的粘接。(2)粘接劑對不同材料有不同最佳配比,一般為100ｇ氯化聚丙烯與ｍ(丙烯腈):ｍ(丙酯)=1:2～5單體、用量為1～6ｇ為合適比例。粘接聚丙烯材料的剪切強度達52ｋｇ/ｃｍ2以上。(3)該膠粘劑為單組分溶劑型,使用方便,還可對鋁、纖維、合成革、木材有很好粘接性。
