攪拌工藝對(duì)厭氧膠穩(wěn)定性的影響

楊 琪，趙 瑩

厭氧膠是一種無溶劑的膠黏劑，又稱絕氧膠，它能在無氧情況下使不同材料快速固化而起到粘接的作用，因此被廣泛地用于電子[1]、軌道車輛[2]等領(lǐng)域，一般厭氧膠配方由單體、引發(fā)劑、穩(wěn)定劑、促進(jìn)劑等其他助劑組成，各組分配比不同其性能會(huì)發(fā)生很大變化[3]。因此很多研究室、公司等花大量精力研究厭氧膠配方，而對(duì)于工藝對(duì)厭氧膠穩(wěn)定性影響的文獻(xiàn)、專利報(bào)道卻很少。厭氧膠因能快速固化而被廣泛應(yīng)用，但是快速固化的厭氧膠穩(wěn)定性差，儲(chǔ)存時(shí)間很短，而穩(wěn)定性好的厭氧膠固化慢，因此穩(wěn)定性是厭氧膠一個(gè)極其重要的指標(biāo)。因此，本文著重探討了攪拌時(shí)間、溫度、速度對(duì)厭氧膠穩(wěn)定性的影響。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

甲基丙烯酸羥乙酯，工業(yè)級(jí)，GEO;異丙苯過氧化氫(CHP)，阿拉丁試劑有限公司；1-乙酰-2-苯肼(APH)，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司; 鄰苯甲?；酋啺罚⊿A），上海福新有限公司;EDTA鈉鹽，濟(jì)南試劑廠；對(duì)苯醌，上海裕名實(shí)業(yè)有限公司。

1.2 試驗(yàn)儀器

單軸攪拌器，IKA公司，TURASTAR 60; 電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱，上海愛斯佩克環(huán)境設(shè)備有限公司, LC-213; 加熱油浴鍋，德國美爾特，WNE型；

1.3 試驗(yàn)配方

按照配方要求( 見表1 ) ，首先將甲基丙烯酸羥乙酯、二甲基丙烯酸酯、對(duì)苯醌攪拌混合均勻，然后再加入1-乙酰-2-苯肼、鄰苯甲酰磺酰亞胺、EDTA鈉鹽繼續(xù)攪拌，至鄰苯甲酰磺酰亞胺徹底溶解，然后再加入異丙苯過氧化氫繼續(xù)攪拌一段時(shí)間，使溶液攪拌均勻后出料。

表1 厭氧膠配方Table 1 Anaerobic formulation

1.4 穩(wěn)定性測(cè)試

（1）高溫老化測(cè)試: 將厭氧膠膠液放入直徑10mm、高度100mm 的玻璃試管中，裝入玻璃試管約2/3的高度，然后放入(82±1)℃油浴鍋中。每隔1h觀察是否有凝膠現(xiàn)象。

（2）中溫老化測(cè)試：將配好的20g厭氧膠膠液放入玻璃瓶中，裝滿一整瓶，然后放入55 ℃恒溫箱中老化，每隔1天觀察是否有凝膠現(xiàn)象。

2 結(jié)果與討論

2.1 攪拌時(shí)間對(duì)厭氧膠穩(wěn)定性的影響

為了研究攪拌時(shí)間對(duì)厭氧膠穩(wěn)定性的影響及找出最佳的攪拌時(shí)間，在固定配方及攪拌溫度、攪拌速度相同的情況下，通過DOE實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)不同的攪拌時(shí)間，攪拌制成不同的樣品。同時(shí)為了排除其他因素干擾測(cè)試結(jié)果，對(duì)不同厭氧膠樣品分別測(cè)試高溫和中溫穩(wěn)定性，為了消除偶然性，測(cè)試高溫和中溫穩(wěn)定性時(shí)，同時(shí)取樣。測(cè)試結(jié)果見表2。

表2 不同攪拌時(shí)間對(duì)厭氧膠穩(wěn)定性的影響Table 2 Effect of different mixing time on anaerobic adhesive stability

從表2 中可以分析得知，隨著攪拌時(shí)間的延長，樣品穩(wěn)定性先增長然后略微下降，當(dāng)攪拌時(shí)間在3h～5h 時(shí)，82℃穩(wěn)定性都大于4h，且55℃穩(wěn)定性大于8天。綜合厭氧膠的穩(wěn)定性和初固時(shí)間，可以得出當(dāng)攪拌時(shí)間為3.5h 時(shí)，厭氧膠穩(wěn)定性最佳。因?yàn)楫?dāng)攪拌時(shí)間過短時(shí)，單體和穩(wěn)定劑、絡(luò)合劑等沒有分散均勻，更加容易局部聚合，當(dāng)放入一定溫度下，加速聚合，導(dǎo)致穩(wěn)定性不好; 隨著攪拌時(shí)間的延長，各組分混合均勻，達(dá)到均勻液體，穩(wěn)定性逐漸變佳，當(dāng)攪拌時(shí)間過長時(shí)，引發(fā)劑在攪拌過程中產(chǎn)生更多的自由基數(shù)目，而自由基引發(fā)聚合反應(yīng)[4]，導(dǎo)致穩(wěn)定性略微下降。

2.2 攪拌溫度對(duì)厭氧膠穩(wěn)定性的影響

為了研究攪拌溫度對(duì)厭氧膠穩(wěn)定性的影響及找出最佳的攪拌溫度，在固定配方及攪拌時(shí)間、攪拌速度相同的情況下，通過DOE實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)不同的攪拌溫度，制成不同的樣品。同時(shí)為了排除其他因素干擾測(cè)試結(jié)果，對(duì)不同厭氧膠樣品分別測(cè)試高溫和中溫穩(wěn)定性，為了消除偶然性，測(cè)試高溫和中溫穩(wěn)定性時(shí)，同時(shí)取樣。測(cè)試結(jié)果見表3。

表3 不同攪拌溫度對(duì)厭氧膠穩(wěn)定性的影響Table 3 Effect of different mixing temperature on anaerobic adhesive stability

從表3 中可以分析得知，攪拌溫度的升高，厭氧膠樣品的穩(wěn)定性呈現(xiàn)逐步上升的趨勢(shì)，當(dāng)攪拌溫度在30℃以下時(shí)，高溫和中溫穩(wěn)定性不是很好。當(dāng)攪拌溫度在40℃時(shí)，其穩(wěn)定性達(dá)到最佳。由數(shù)據(jù)分析可知當(dāng)攪拌溫度高于50℃時(shí)，其穩(wěn)定性開始下降。這可能是因?yàn)楫?dāng)攪拌溫度過低時(shí)，攪拌效果差，且溫度低，同樣條件下其絡(luò)合反應(yīng)速度慢，在相同的時(shí)間內(nèi)絡(luò)合反應(yīng)未完全，因此穩(wěn)定性不好; 當(dāng)攪拌溫度高時(shí)，攪拌效果好，且高溫下絡(luò)合反應(yīng)速度快，絡(luò)合反應(yīng)完全進(jìn)行，因此穩(wěn)定性好[4]。隨著溫度的升高，單體在高溫下呈現(xiàn)聚合的趨勢(shì)，因此溫度高于50℃時(shí)，其穩(wěn)定性下降。隨著溫度的繼續(xù)升高，可能在攪拌過程中已經(jīng)聚合而固在攪拌器內(nèi)。

2.3 攪拌速度對(duì)厭氧膠穩(wěn)定性的影響

為了研究攪拌速度對(duì)厭氧膠穩(wěn)定性的影響及找出最佳的攪拌速度，在固定配方及攪拌時(shí)間、攪拌溫度相同的情況下，通過DOE實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)攪拌速度，配制不同的樣品。同時(shí)為了排除其他因素干擾測(cè)試結(jié)果，對(duì)不同厭氧膠樣品分別測(cè)試高溫和中溫穩(wěn)定性，為了消除偶然性，測(cè)試高溫和中溫穩(wěn)定性時(shí)，同時(shí)取樣。測(cè)試結(jié)果見表4。

表4 不同攪拌速度對(duì)厭氧膠穩(wěn)定性的影響Table 4 Effect of different mixing speed on anaerobic adhesive stability

從表4 中可以得出，攪拌速度提高，厭氧膠樣品的穩(wěn)定性呈現(xiàn)逐步上升的趨勢(shì)，當(dāng)攪拌速度在800r/min以下時(shí)，穩(wěn)定性不是很好。當(dāng)攪拌速度在1000r/min時(shí)，穩(wěn)定性達(dá)到最佳。而當(dāng)攪拌溫度為1200r/min時(shí)，其穩(wěn)定性開始下降。這可能是因?yàn)楫?dāng)攪拌速度過低時(shí)，單體和穩(wěn)定劑、絡(luò)合劑等沒有分散均勻，導(dǎo)致局部濃度高而部分聚合，因此穩(wěn)定性不好; 當(dāng)攪拌速度高時(shí)，絡(luò)合反應(yīng)完全進(jìn)行，引發(fā)劑在聚合過程中容易產(chǎn)生更多的自由基數(shù)目，因此能得到好的穩(wěn)定性[5]。隨著速度的升高，剪切力過大，氫鍵被破壞，同時(shí)釋放更多的自由基，導(dǎo)致聚合加快，其穩(wěn)定性下降。

3 結(jié)論

在其他條件不變的情況下，當(dāng)攪拌時(shí)間3.5～4.5 h，攪拌溫度在30～50 ℃時(shí)，攪拌速度在800～1200 r/min，厭氧膠的穩(wěn)定性達(dá)到最佳值。因此，為了提高厭氧膠黏劑穩(wěn)定性，同時(shí)又不影響初固強(qiáng)度，應(yīng)該控制最佳的工藝參數(shù)。