丙烯酸酯厌氧胶

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丙烯酸酯厌氧胶是聚丙烯酸酯胶黏剂中最重要的一类,是由(甲基)丙烯酸酯、引发剂、促进剂、稳定剂(阻聚剂)、增塑剂、染料和填料等按一定比例配合而成的胶黏剂。厌氧胶的最大特性是与氧气或空气接触时不会固化,一旦隔绝空气后,便很快聚合固化。

合成

(1)单体

聚合单体是厌氧胶的最基本成分,约占总质量的80%~85%。此类单体种类比较多,但在其分子结构上必须具有一个或多个丙烯酸或丙烯酸的α取代物的基团,如丙烯酸基、甲基丙烯酸基,单体分子的其他部分结构可以根据性能的需要而不同。根据单体酯基数量分为单酯、双酯和多酯。低分子量的单酯和一些双酯黏度较小,单酯还能参与交联反应,调节交联度,使厌氧胶的性能满足使用要求。

丙烯酸酯厌氧胶单体一般分为聚醚型丙烯酸酯、聚酯型丙烯酸酯、环氧型丙烯酸酯、带极性基团的丙烯酸酯(如羟乙酯、羟丙酯)、含氨基的丙酸酯基和异氰酸酯的丙烯酸酯等几种类型。

(2)配合剂

①引发剂

丙烯酸酯厌氧胶在隔绝空气后靠引发剂产生自由基,引发单体聚合。如果不用引发剂,大多数厌氧胶是不能产生粘接强度的,因此引发剂是厌氧胶的重要成分。常用的引发剂主要有:有机过氧化物、过氧化氢、过氧化酮和过羧酸等。

在选用引发剂时应考虑胶液贮存稳定性和隔绝空气后能快速固化,所以引发剂的活性要适中,一般选用在100℃下的半衰期不超过5h的,用量是单体质量的0.1%~10%,通常用量为2%~5%,用量过多会影响贮存稳定性,过少则引发速率太慢。常用异丙苯过氧化氢作为引发剂。

②促进剂和助促进剂

贮存稳定性和快速固化特性是厌氧胶中相互矛盾的问题,常通过添加促进剂和助促进剂来进行调节。只要有引发剂存在,即使不加入促进剂和助促进剂,厌氧液仍可固化,只是需要经历较长的固化时间。为了提高生产效率,常在丙烯酸酯厌氧胶液配制时加入一些既不影响贮存稳定性和粘接强度,又能使胶层快速固化的促进剂。此外,有时还需加入一些能加速促进剂固化作用的助促进剂,但是后者单独使用时并无促进固化作用。

常用的助促进剂有亚胺和羧酸类,如邻苯磺酰亚胺、糖精、邻苯二酰亚胺、三苯基膦、抗坏血酸、甲基丙烯酸等,应用最多的是糖精,甚次是抗坏血酸,其用量一般为0.01%~5%。

③稳定剂

丙烯酸酯厌氧胶中使用的稳定剂是一类既能延长胶的贮存期,又不使胶的各项性能发生变化的化合物。稳定剂能使厌氧胶长期稳定贮存,又不影响使用时的快速固化,解决好这对矛盾是配制此类胶的关键。常用的稳定剂有两类:一类为能与自由基结合而使自由基失去活性的化合物,如酚类、多元酚、醌类、胺类和铜盐等阻聚剂。另一类稳定剂是一些多芳环的叔胺盐、卤代脂肪单羧酸、硝基化合物和金属鳌合剂等。有研究表明:对苯醌的阻聚效果明显,将对苯醌与N,N-二甲基对甲苯胺配合使用,效果较好。

④其他配合剂

丙烯酸酯厌氧胶还常用到下列物质。

增塑剂:可增加胶的塑性,常用的有邻苯二甲酸二辛酯和癸二酸二辛酯。

触变剂:可避免胶在垂直面上发生流淌,如气相二氧化硅。

增稠剂:增加胶的初黏力,常用的有聚醋酸乙烯酯,聚乙烯醇缩丁醛和聚乙二醇等。

染料、颜料:便于识别牌号而加入的物质。

填料:降低成本、减少收缩率。

配方

配方1(质量份):

二缩三乙二醇双甲基丙烯酸酯 930

对苯二酚 适量

EDTA 适量

糖精 15

苯甲酰肼 15

亚甲基蓝 适量

香草醇 10

三正丁胺 5

叔丁基过氧化氢 25

合成工艺:先将二缩三乙二醇双甲基丙烯酸酯加入反应釜,加温至60~90℃,逐步加入EDTA,高速搅拌处理2h,使树脂中的金属离子络合,放入贮槽静置15h后,再吸入反应釜以去掉树脂中的EDTA和金属离子,再升温至40~50℃,加入除叔丁基过氧化氢外的其余材料,混合搅拌2h以上至全部溶解,冷却至室温,最后加入叔丁基过氧化氢,搅拌1h以上至均匀,即可灌装。

配方2(质量份):

309树脂(含阻聚剂) 100

异丙苯过氧化氢(70%) 5

糖精 0.3

丙烯酸 2

三乙胺 2

白炭黑 0.3

固化工艺:隔绝空气,28~30℃固化。

配方3(质量份):

双甲基丙烯酸乙二醇酯 93

异丙苯过氧化氢 2

糖精 1

N,N-二乙基对甲苯胺 1

固化工艺:室温固化。

性能

丙烯酸酯厌氧胶有如下一些性能特点。

(1)单组分,黏度低,容易浸润渗透。

(2)无溶剂,固含量高,毒性小。

(3)使用方便,用途广泛,适用于粘接、密封、锁紧、固定等。

(4)常温快速固化,强度高;耐低温性好,在-10℃仍能快速固化。

(5)密封性好,耐高压(可达30MPa)。

(6)性能优异,具有较好的耐热、耐溶剂、耐酸、耐碱性能。

(7)固化后可拆卸,且残胶容易清除。

(8)贮存稳定,适用期长。

应用

丙烯酸酯厌氧胶可用于密封、粘接、紧固、防松等方面,如管道螺纹、法兰面及机械箱体结合面的密封防漏;螺栓的锁固防松;轴承等轴套、齿轮与轴、插件、嵌件等的装配固定;铸件、焊件砂眼和气孔的渗入填塞,以及各种产品零件的结构粘接等。

(1)机械紧锁

在机械零部件锁紧的接触面上,由于接触面积小,机械在使用时很容易由于振动而引起位移,造成松脱、磨损等,导致机械的损坏,甚至造成事故,用厌氧胶来锁固可提高接触面积,保证装配质量。因此,锁固厌氧胶已经广泛地应用于机械装配工业。如用于螺纹的紧锁,可以将丙烯酸酯厌氧胶涂在螺杆上,紧固后就可以固化,从而达到增加强度、减小松动的目的。

(2)密封防漏

在工业生产中,由于管路接头的密封问题所造成的泄漏每年都造成很大的损失,丙烯酸酯厌氧胶则是一种理想的管路密封胶,通过调节其黏度可以对各种泄漏孔进行密封。此外还可以用丙烯酸酯厌氧胶制成液体垫片,使用方便,可以克服纸垫、石棉垫等垫片的缺点。

(3)定位装配

齿轮、轴承等和轴、轴套之间的传统配方法是压配合,它取决于金属间的相互作用力,这就需要严格地控制各部件间的精度,由于金属表面微观上的凹凸不平而使得有效接触只占总面积的30%以下,而采用厌氧胶装配,其接触表面可达90%,这样可以降低加工精度要求,又提高了可靠性。

(4)浸渍防漏

冶金铸造件经常因砂眼等缺陷而报废,而丙烯酸酯厌氧胶的黏度可从0.1~500Pa·s之间进行调节,低黏度密封胶能对多孔压铸片、粉末冶金制片等工件内部的孔隙进行有效的浸渗密封。