一種冷粘型橡膠膠粘劑配方的研制

姬燕飛 原曉城

（天津市橡膠工業(yè)研究所有限公司 天津 300384）

膠粘劑在人們的生產(chǎn)生活中發(fā)揮著重要作用，廣泛應(yīng)用于木材加工、航空航天、汽車制造、電工電子、土木工程、制鞋、船舶和醫(yī)療等行業(yè)①。我公司的產(chǎn)品由于需要粘合的部位有很多為不規(guī)則粘接面或者不適合模具加熱硫化的工況，因此開發(fā)一種可以常溫自硫化的膠粘劑變得迫在眉睫，基于上述原因我們展開了試驗工作。

氯丁橡膠膠粘劑是橡膠型膠粘劑中產(chǎn)量最大應(yīng)用最為廣泛的一個品種，其主體材料結(jié)構(gòu)單元分子式｛-CH2-CCl=CH-CH2-｝n,多數(shù)為反式1,4結(jié)構(gòu)，結(jié)晶性大，分子結(jié)構(gòu)中帶有強極性基團氯，粘接性能優(yōu)異，耐老化性能極佳。根據(jù)氯丁膠的特點制成的膠粘劑還具有耐酸堿、阻燃、結(jié)晶速度快內(nèi)聚能高等優(yōu)異性能。對金屬、非金屬均有滿意的粘接效果②。作為粘接型氯丁橡膠我們一般選用反式1,4 結(jié)構(gòu)多的基材，其特點是分子排列緊密，結(jié)晶速度快、彈性較低粘接力強，選用商品名稱CR-244 型橡膠。

1 試驗部分

1.1 主要原材料及設(shè)備

CR244 山納合成橡膠有限責任公司，活性氧化鎂以色列ICL 集團下屬DSP 公司，氧化鎂上海敦煌化工廠，防MB 浙江黃巖華星化工廠，硬脂酸博興華潤油脂，N660/N330 天津卡博特，2402增粘樹脂工業(yè)級，白炭黑青島羅地亞公司，氧化鋅大連氧化鋅廠，NA-22 浙江超微細、PAPI、促進劑H、促進劑CZ 河北武強東北助劑化工有限公司。

6 吋開煉機； 日本島津門尼粘度儀；650 千牛電熱平板硫化機 上海西偉馬利橡膠設(shè)備有限公司；1000 千牛電子拉力試驗機 長春科新儀器設(shè)備有限公司。

1.2 試樣制備

其他組分為PAPI，淺色膠粘劑不使用炭黑，黑色使用N330，N660 適量。

混煉膠及試片硫化 先將氯丁膠進行塑煉30遍，每10 遍間隔時間≥12 小時③。標準配方比例進行小試配方配料，在6 吋開煉機上進行混煉，不同膠種摻用的先將膠料進行混合均勻，輥溫50±5℃，依次加入氧化鎂，促進劑、防老劑、增粘樹脂，炭黑等小料，清盤兩次，左右割刀各3次，將藥粉混煉均勻后加入氧化鋅和NA-22，混煉均勻薄通三包兩卷，下片。停放12 小時以上進行下片混合溶劑溶解。

生膠與二甲苯為1:4，溶脹12 小時后將膠漿攪 拌 均 勻 。 粘 合 樣 品 基 材 使 用3.5mm×250mm×250mm 氯丁膠布。涂刷在經(jīng)表面處理的粘接物粘接面上（動態(tài)使用粘接面可在膠漿中1:2 摻加多元異氰酸酯進行勾兌攪拌均勻以加快膠漿反應(yīng)速率）室溫干燥30min 后再涂刷第二遍膠漿，室溫干燥30min 后，膠布從一條邊對齊逐漸粘合，以便排氣。貼合過程中用木槌砸實，使用未加熱的電熱平板進行冷壓處理，6MPa×5min，取出樣品重物加壓停放48 小時。進行粘合強度的剝離測試試驗。

1.3 分析與測試

每個配方混煉完畢后硫化儀測試參照GB/T1233.1-2000 使用臺灣高鐵硫化儀測試，力學(xué)性能參照 GB/T3690-94 ， 粘合性能參照GB/T18946-2003 長春科新儀器設(shè)備有限公司1000 千牛電子拉力試驗機測試。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同硫化體系對硫化儀性能和力學(xué)性能的影響

下表為配方的硫化儀性能：(151℃×60min)

由于配方設(shè)計基于冷粘設(shè)計，熱硫化過程中促進劑CZ 和H 的加入及不加這兩種促進劑對高溫硫化性能的影響差別不是很大，因此不做深入分析考量。

表二 配方膠料硫化儀及力學(xué)性能

氯丁橡膠硫化對溫度敏感所以混煉加工過程中盡量縮短加工時間和煉膠溫度，以保證膠料加工過程中的安全性性。在氯丁橡膠配方體系中T10直接關(guān)系膠料加工儲運過程的安全問題，所以要考慮膠料有恰當?shù)慕篃龝r間。由上表看出添加防焦劑CRX 的配方焦燒時間明顯比不加的時間長至少1 分鐘；從扭矩看，促進劑并用后不如單獨使用一種促進劑交聯(lián)程度高；隨著活性氧化鎂使用份數(shù)增加扭矩未出現(xiàn)明顯增加現(xiàn)象，但看加入高活性氧化鎂的配方硫化速度要比普通氧化鎂的時間短，說明活性氧化鎂能增加提高配方的交聯(lián)反應(yīng)速度。

2.2 硫化體系對膠粘劑粘合強度的影響

氯丁橡膠的硫化劑分為室溫型和加熱型。室溫下硫化氯丁膠粘劑通常使用氧化鋅和氧化鎂等金屬氧化物。單獨使用氧化鋅或氧化鎂室溫硫化速度緩慢，膠膜仍能溶解在原溶劑中且膠膜強度主要靠結(jié)晶產(chǎn)生，測試數(shù)據(jù)顯示加入高活性氧化鎂可以較快的增大粘合強度，但隨著時間的增加，粘合強度趨于平穩(wěn)，超不過10 KN/m。

表四 配方膠料的強伸性能

從表四看出：

⑴粘合試樣制作完成停放1 天后測試，粘合強度均未達到預(yù)期值，但加入活性氧化鎂的組分粘合強度明顯高于對比組；

⑵粘合強度隨時間推移各試驗組在第七天達到8 KN/m；

⑶兩周后測試強度均趨于穩(wěn)定，雖雖略有增加，但也增加不多；

⑷30 天后測試，粘合強度均不再增大。

3 結(jié)論

通過試驗數(shù)據(jù)分析得出結(jié)論：

在氯丁橡膠冷粘膠粘劑配方中活性氧化鎂的加入可以加快粘合性能穩(wěn)定時間；

加入CR-X 防焦劑可以使混煉膠有較長T10，

加工儲運安全性好；

冷粘膠漿使用后試樣在一周左右粘合強度達

到穩(wěn)定效果，隨時間增加粘合強度增加不大。

綜上，從加工安全型及經(jīng)濟成本考慮建議使用L6 號配方作為生產(chǎn)配方，兼具良好的加工性能提高勞動生產(chǎn)率、降低單位能耗，具有良好的經(jīng)濟效益。