氯丁橡胶胶粘剂

    氯丁橡胶胶粘剂 : 112.1 简介
氯丁橡胶胶粘剂是以氯丁橡胶为主体,加入其他助剂而制得。氯 丁橡胶是合成橡胶中的一个重要品种,通常用作制造胶粘剂的多为粘 接型氯丁橡胶(为了降低成本,也常和通用型氯丁橡胶混合使用),其 胶合效果良好。
氯丁橡胶是由氯丁二烯聚合而成,其基本结构为:

氯丁橡胶胶粘剂具有仅次于丁腈橡胶胶粘剂的高极性,故对极性 物质的胶合性能良好。依靠结晶化,在不加热、不硫化的情况下,也能 获得较高的内聚力。它具有优异的耐水、耐气候、耐药物和耐油性,可 以在苛刻条件下使用。可以通过调节分子量和结晶性,使其适应一定 的使用范围。另外,其阻燃性很好,弹性强度、冲击强度和剥离强度较 好。但氯丁橡胶胶粘剂也存在主体氯丁橡胶耐寒性差、密度较大、生 胶稳定性差、不易保存等缺点。
氯丁橡胶胶粘剂按其制造方法不同,可分为溶剂型和乳液型两 种。过去在三聚氯胺纸质塑料板及家具生产中,用得较多的是溶剂型 胶,主要是因溶剂型氯丁橡胶胶粘剂具有特别强的接触黏附力之故。 但溶剂型胶一般固体含量只有25%左右,其余均为有机溶剂,因而成 本较高;而且有机溶剂会引起环境污染,危害操作人员健康,还容易引 发火灾。在配胶时,氯丁橡胶需经较长时间的混炼,工艺也较复杂。 近年来,随着水基乳液型胶粘剂的发展,氯丁乳液胶也得到了较快的 发展,并应用于家具制作和建筑工业中。氯丁乳液胶比溶剂型氯丁橡 胶分子量大,耐高温性能也较好,而且没有有机溶剂污染环境,使用方 便,因此从发展趋势看,乳液型氯丁橡胶胶粘剂将会更有发展前途。
112.2 氯丁橡胶的配制与应用
氯丁橡胶胶粘剂除了以氯丁橡胶作为主要胶着物质外,还需要加 入硫化剂、防老剂、填充剂及其他助剂等,以提高胶合强度和耐久性, 改善操作性能和适应性。对乳液型氯丁胶来说,只要加入各种助剂进 行调制即可使用;而溶剂型氯丁橡胶则要把氯丁橡胶(干片)先塑炼, 然后再与助剂一起经过长时间的充分混炼,再溶于溶剂中使用。其主 要原料有以下几种:
(1)氯丁橡胶
由于氯丁橡胶是胶的主体,因此它的性质对胶的性质起主导作 用,特别是它的分子量和结晶性,对胶的影响更大。
1)一般地说,分子量越大,溶液的黏度越高,炼胶时不易包辊;但 分子量过大,则涂布性能变差,也影响以后的粘接强度。
2)结晶化速度快,则胶的初期胶着力强,但速度太快会使胶的活 性期缩短,胶层的柔软性变差。
(2)硫化剂
硫化剂是促使橡胶(生胶)发生硫化反应(即交联反应)的物质,但 硫化反应的交联密度没有合成树脂固化的密度那么大。硫化后的橡 胶是一种具有网状结构的较疏松的聚合物,因此,硫化后的橡胶一般 尚能溶胀,但已失去流动性,而增加了抗张强度和保留原来的伸长能 力。由于最早橡胶的交联反应用的是硫磺,所以叫硫化反应,但现在 橡胶的硫化反应不一定用硫化物。
目前,常用的硫化剂为氧化镁和氧化锌。氧化锌在常温下就能起 硫化作用;而氧化镁在常温下起防焦剂的作用,避免胶料在混炼过程 中发生烧焦现象,它只在高温下起硫化剂的作用。
此外,氯丁橡胶在变质的过程中,要放出氯化氢气体,而氧化镁和 氧化锌均为氯化氢的接受体,能吸收氯化氢,从而对被胶合物体起保 护作用。但若氧化镁的用量过多,则混炼困难,易引起凝胶化,使胶料 不溶于溶剂,并导致胶着力下降。一般氧化镁的用量为氯丁橡胶量的 4%～8%为宜,常采用4%;而氧化锌的用量常为5%。
(3)防老剂
防老剂在胶中起防止老化的作用。氯丁橡胶不加防老剂也可使 用,但为改善耐老化性能,一般还是加入氯丁橡胶量的2%的防老剂 为宜。
有的防老剂会加速胶液凝结,有的会使胶液变色,在使用前应根 据情况选择。常用的防老剂见下表。

常用的防老剂

名称	污染性	熔点/℃	简称
N-苯基-α萘胺 N-苯基-β萘胺 2,6-二叔丁基对苯二酚 苯乙烯化苯酚 4-甲基-6-叔丁基苯酚 2,5-二叔丁基对苯二酚	有 有 无 无 无 无	50 105 69 液体 120 200	防老剂A(或甲) 防老剂D(或丁) 防老剂BHT 防老剂SP 防老剂NS-6 防老剂NS-7

其中以防老剂A和防老剂D用得较多,特别是防老剂D的防老 效果好,价格又便宜,故用得最多。
(4)填充剂
为了改善操作性能,降低成本和减少体积收缩率,可加入填充剂。 但加入一般的填充剂会引起胶着力下降,所以常用补强性填充剂,如 炭黑、白炭黑(轻质二氧化硅)等。若填充剂用量太大,混炼时会产生 不溶解于溶剂的炭黑凝胶(炭凝现象)。此外,有的填充剂(如白炭黑) 还能提高胶的耐热性。
选择填充剂时应考虑以下几个要求:比重小,工艺性好,使胶的性 能下降小,价格便宜。
常用的填充剂有白炭黑、炭黑、重质碳酸钙、陶土、滑石粉等,其中 重质碳酸钙较好(胶的剥离强度高),用量常为氯丁橡胶量的5%左右。
(5)酚醛树脂
加酚醛树脂能增加胶的极性,提高胶合性能,同时还能提高胶的 耐热性。因为氯丁橡胶加热到50℃以上时,由于结晶熔解,凝聚力会 急剧下降。为了使氯丁胶在60～80℃的温度下仍能保持胶着力,就需 进行硫化或加入反应性的酚醛树脂。酚醛树脂能起到提高耐热性的 作用,主要是由于氧化镁和酚醛树脂先进行预反应,生成了熔点在 250℃以上的螯合物的缘故。而预反应的效果与酚醛树脂的品种、溶 剂成分、反应时间及温度等有关。
1)酚醛树脂的种类。通常采用烷基或萜烯改性的酚醛树脂,两者 比较,以烷基酚醛树脂较好。目前用得较多的为对位叔丁基酚醛树脂 和松香改性酚醛树脂。
2)预反应。
原料 用量/kg
酚醛树脂 100
氧化镁 10
水 1
溶剂 适量
将酚醛树脂溶于溶剂中,再加入氧化镁,搅拌下进行反应。
3)酚醛树脂的用量。适量的酚醛树脂能提高氯丁橡胶在高温下 的凝聚力,但若加入量过多,会使胶膜变硬,挠曲性变差。当酚醛树脂 用量超过氯丁胶质量的50%时,常温和低温下的胶着力就开始下降; 而用量在80%时,耐热性最好。故综合考虑还是加50%为宜。
(6)溶剂
溶剂的作用是使胶液具有合适的工作黏度和固体含量。一般胶 液的固体含量为20%～35%。
氯丁橡胶可溶于芳香族溶剂(如苯、甲苯、二甲苯)、氯化物溶剂 (如三氯乙烯、四氯化碳)和某些酮类溶剂(如甲酮、乙酮),半溶于丁 酮。不溶于丙酮、脂肪烃(如己烷、汽油)及酯类(如醋酸甲酯、醋酸乙 酯)等溶剂中,但溶于它们以一定比例混合的溶剂中,如醋酸乙酯和汽 油以2:1混合,则能完全溶解氯丁橡胶。
由于采用不同的溶剂对胶粘剂的制造和性能有不同的影响,故在 选择溶剂时应考虑以下几点:对氯丁橡胶的溶解能力大,能使胶液有 合适的黏度,挥发速度能适应工艺要求,胶液胶合强度高,无毒性等。 此外,尚需考虑成本及原料来源问题。综合考虑这些因素,常采用混 合溶剂,如甲苯与正己烷、环己烷、三氯乙烷、四氯化碳中的一种以7:3 混合,甲苯与汽油以2:1混合,醋酸乙酯与汽油以2:1混合,等等。
氯丁橡胶胶粘剂由于具有前述的性能,故有“万能胶”之称,它可 用于金属、皮革、织物、塑料及木材等的胶合,现在已广泛用于汽车、建 筑、电缆、制鞋等行业。自人造板的二次加工迅速发展以来(由于其使 用快捷方便,设备简单,生产效率高等突出优点),国内曾研究用氯丁 橡胶胶粘剂来把三聚氰胺纸质塑料板和其他装饰材料胶贴到人造板 基材上,试验结果良好。由于氯丁橡胶胶粘剂是一种压敏性胶,被粘 接的两物体经施胶干燥后,一旦互相接触立即就能胶接在一起,因此 可以采用辊压机加压,以实现机械化、连续化生产,大大提高生产率。 同时,由于是常温胶合,可以避免基材翘曲,还能保持装饰板光洁 平整。