鄒麗霞 曾蘭萍(華東地質(zhì)學(xué)院應(yīng)化系,臨川,344000)(南昌職業(yè)技術(shù)學(xué)院應(yīng)化系)
1 前言
聚丙烯是目前生產(chǎn)量較大、應(yīng)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(jù)報(bào)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(shí)驗(yàn)通過以低含氯量氯化聚丙烯與含極性基團(tuán)的單體進(jìn)行接枝共聚反應(yīng),制得粘接劑。屬單組分,可加熱或常溫固化,生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單,使用方便,粘接能力強(qiáng)。
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(dāng)與聚丙烯材料接融時(shí),聚丙烯表面發(fā)生有限溶脹而以相同化學(xué)結(jié)構(gòu)結(jié)晶的結(jié)晶間力相吸引,從而顯示出粘接性能。此時(shí),原來結(jié)晶度很高的聚丙烯引入氯原子形成氯化聚丙烯后,其結(jié)晶降到4%以下,熔點(diǎn)降低,但機(jī)械強(qiáng)度也因內(nèi)聚力降低而相應(yīng)降低。為提高內(nèi)聚力,可引入單體對(duì)氯化聚丙烯進(jìn)行接枝共聚[2]。本實(shí)驗(yàn)采用帶強(qiáng)極性基團(tuán)的丙烯腈與丙烯酸苯酰氧甲基乙酯對(duì)氯化聚丙烯在溶劑中通過引發(fā)劑接枝共聚,再加適當(dāng)添加劑制得粘接劑,對(duì)聚丙烯、鋼、鋁等材料具有良好粘接效果。
3 實(shí)驗(yàn)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(xué)純),丙烯酸苯酰氧甲基乙酯(簡(jiǎn)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?？刂坪攘吭?0%～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(dòng)攪拌器、回流冷凝管、溫度計(jì)、滴液漏斗的反應(yīng)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(fā)劑的甲苯溶液,再緩慢升溫至100～120℃,回流下反應(yīng)2.5～3ｈ,再加入適量增粘劑及填料,即為本實(shí)驗(yàn)產(chǎn)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(xì)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(xué)純丙酮、三氯乙烯擦拭。(2)除銹粗化。用細(xì)砂紙磨平粗化,再清水沖洗,熱風(fēng)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(cè)剪切強(qiáng)度。
5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
5.1 單體比例對(duì)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(qiáng)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(shí),聚丙烯材料的粘接性>52ｋｇ/ｃｍ2。
5.2 單體用量對(duì)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(qiáng)度列于表2。從表2可看出當(dāng)單體加入量為3ｇ時(shí),粘接聚丙烯材料,剪切強(qiáng)度最大;當(dāng)單體用量為2ｇ時(shí),粘接鋼的剪切強(qiáng)度最大。
總之,隨著單體用量增加,粘接強(qiáng)度增加;但單體增加到一定程度時(shí),粘接強(qiáng)度呈下降趨勢(shì)。主要原因可能是單體用量增加,支化程度升高,支鏈結(jié)構(gòu)復(fù)雜,對(duì)其使用性能影響較大,易脆裂,使剪切強(qiáng)度降低。
6 結(jié)論
(1)本實(shí)驗(yàn)在氯化聚丙烯上引入丙烯腈及丙酯單體制得膠粘劑?？捎糜诰巯N、鋼等材料的粘接。(2)粘接劑對(duì)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(qiáng)度達(dá)52ｋｇ/ｃｍ2以上。(3)該膠粘劑為單組分溶劑型,使用方便,還可對(duì)鋁、纖維、合成革、木材有很好粘接性。
