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氯化聚丙烯与丙烯酸苯酰氧甲基乙酯接枝共聚胶粘剂研究

  邹丽霞        曾兰萍(华东地质学院应化系,临川,344000)(南昌职业技术学院应化系)



1 前言
聚丙烯是目前生产量较大、应用较广的通用塑料之一。但聚丙烯分子中不存在极性基因,材料表面吸附能力很差;表面张力小,难于粘接。据报道,目前适于聚烯烃的粘接剂有:EVA热熔胶、丙烯酸压敏胶、改性乙烯基橡胶类等。本实验通过以低含氯量氯化聚丙烯与含极性基团的单体进行接枝共聚反应,制得粘接剂。属单组分,可加热或常温固化,生产工艺简单,使用方便,粘接能力强。

2 原理
氯化聚丙烯具有良好的耐老化、耐燃、耐腐蚀等性能,溶于苯、甲苯等溶剂中。当与聚丙烯材料接融时,聚丙烯表面发生有限溶胀而以相同化学结构结晶的结晶间力相吸引,从而显示出粘接性能。此时,原来结晶度很高的聚丙烯引入氯原子形成氯化聚丙烯后,其结晶降到4%以下,熔点降低,但机械强度也因内聚力降低而相应降低。为提高内聚力,可引入单体对氯化聚丙烯进行接枝共聚[2]。本实验采用带强极性基团的丙烯腈与丙烯酸苯酰氧甲基乙酯对氯化聚丙烯在溶剂中通过引发剂接枝共聚,再加适当添加剂制得粘接剂,对聚丙烯、钢、铝等材料具有良好粘接效果。

3 实验部分
3.1 原料
聚丙烯、丙烯腈、四氯化碳、二甲苯、甲苯(均为化学纯),丙烯酸苯酰氧甲基乙酯(简称“丙酯”,自制)、过氧化二特丁基醚(分析纯)。

3.2 氯化聚丙烯溶液制备
用低分子量聚丙烯在四氯化碳或水中悬浮氯化制得。控制含氯量在30%~40%。溶于二甲苯中而得氯化聚丙烯溶液。

3.3 接枝共聚胶粘剂制取
在装有电动搅拌器、回流冷凝管、温度计、滴液漏斗的反应瓶中,加入含100g氯化聚丙烯的溶液,再加二甲苯至300mL左右,缓慢加热,在回流温度及搅拌条件下滴加一定量配比的接枝单体和适量引发剂的甲苯溶液,再缓慢升温至100~120℃,回流下反应2.5~3h,再加入适量增粘剂及填料,即为本实验产品。

4 粘接材料的表面处理及粘接固化
4.1 聚丙烯材料试片的表面处理
将聚丙烯材料的试片用细砂纸磨平、粗化后浸入70℃铬酸氧化液中5~10min,取出用蒸馏水冲洗,滤纸吸干水分,干燥后待用。

4.2 钢材试片表面处理
(1)脱脂。用化学纯丙酮、三氯乙烯擦拭。(2)除锈粗化。用细砂纸磨平粗化,再清水冲洗,热风吹干。(或100℃以下烘干)。

4.3 试片粘接与固化
在已处理好的试片表面上,分别均匀涂布适量胶液,胶层厚度约0.01cm,室温下凉置4~10min,将两试片夹紧。可在室温固化3~5天,也可在100~130℃固化3h,冷却后,测剪切强度。

5 实验结果与讨论
5.1 单体比例对胶粘剂粘接聚丙烯材料的影响
在100g氯化聚丙烯中加入不同比例的单体3g,制成胶粘剂,粘接聚丙烯,剪切强度见表1。



  从表1可看出单体合适比例为丙烯腈:丙酯=1:2~6时,聚丙烯材料的粘接性>52kg/cm2。

5.2 单体用量对粘接性能影响
在100g氯化聚丙烯中加入配比为1:4的不同量的单体,其剪切强度列于表2。从表2可看出当单体加入量为3g时,粘接聚丙烯材料,剪切强度最大;当单体用量为2g时,粘接钢的剪切强度最大。



  总之,随着单体用量增加,粘接强度增加;但单体增加到一定程度时,粘接强度呈下降趋势。主要原因可能是单体用量增加,支化程度升高,支链结构复杂,对其使用性能影响较大,易脆裂,使剪切强度降低。

6 结论
(1)本实验在氯化聚丙烯上引入丙烯腈及丙酯单体制得胶粘剂。可用于聚烯烃、钢等材料的粘接。(2)粘接剂对不同材料有不同最佳配比,一般为100g氯化聚丙烯与m(丙烯腈):m(丙酯)=1:2~5单体、用量为1~6g为合适比例。粘接聚丙烯材料的剪切强度达52kg/cm2以上。(3)该胶粘剂为单组分溶剂型,使用方便,还可对铝、纤维、合成革、木材有很好粘接性。