雙組份水性氯丁膠粘劑的制備及其在軟體材料行業(yè)中的應(yīng)用研究

李滿林

摘要：采用共混法制備了一種雙組分水性氯丁膠粘劑。主要研究了雙組份水性氯丁膠粘劑申的氯丁膠乳組分的pH值、氯丁膠乳（A組分）與凝結(jié)劑（B組分）的配伍比、噴涂在軟體基材上的含水率對軟體材料應(yīng)用性能的影響。結(jié)果表明，氯丁膠乳組分的pH值在9-13，氯丁膠乳組分與凝結(jié)劑組分的配伍比為（2.5-3.5）：1，水性氯丁膠粘劑噴涂在軟體基材上的含水率在20%-30%時，雙組分水性氯丁膠粘劑應(yīng)用在軟體材料行業(yè)中性能達到最佳。

關(guān)鍵詞：軟體材料;雙組分;水性;氯丁;膠粘劑

中國分類號：TQ333.5文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1001-5922（2019）06-0072-04

1 引言

因柔軟性、耐彎曲性好，接觸性能優(yōu)異，粘接操作時適用期適度，并且不用特殊設(shè)備粘貼后即能顯示較高的初始粘合強度，長期以來，氯丁橡膠（下簡稱CR）膠粘劑一直在從橡膠、皮革、樹脂等軟材料到金屬等硬材料各種被粘物上得到廣泛應(yīng)用。但是受國家環(huán)保政策影響，目前國內(nèi)溶劑型CR膠粘劑用量卻在逐漸下降。特別是2016年以來，全國已經(jīng)有24個省市相繼推出膠粘劑、涂料揮發(fā)物（VOCs）排放限值規(guī)定，“油”改“水”勢在必行。目前國內(nèi)外一些大的膠粘劑公司已開始推出水性CR膠粘劑，主要以雙組份水性CR膠粘劑為主，即以氯丁膠乳為主體成分，加上增粘乳液、膠凝劑等助劑同時使用。當(dāng)膠凝劑和氯丁膠乳接觸時，氯丁膠乳瞬間產(chǎn)生破乳現(xiàn)象，形成凝膠產(chǎn)生粘合力。目前市場上的雙組份水性CR膠粘劑，主要應(yīng)用于軟體材料行業(yè)中，如床墊、沙發(fā)、轉(zhuǎn)椅、枕頭等家具制造業(yè)，也廣泛應(yīng)用于汽車內(nèi)飾、航空、高鐵座椅等交通工具制造業(yè)。本文通過共混方法制備了一種環(huán)保性能優(yōu)異的雙組分水性氯丁膠粘劑，并對雙組份水性CR膠粘劑中的氯丁膠乳組分的pH值、配伍比例、含水率等因素對軟體材料行業(yè)應(yīng)用性能影響進行了探討。

2 實驗材料和方法

2.1試驗原料

聚氯丁二烯膠體分散體，工業(yè)級，科思創(chuàng)聚合物（中國）有限公司;苯丙乳液，工業(yè)級，德國巴斯夫（中國）有限公司;增粘乳液，工業(yè)級，科思創(chuàng)聚合物（中國）有限公司;防老劑水溶液，工業(yè)級，蘭州石化橡膠廠;金屬氧化物水溶液，工業(yè)級，遼寧鑫隆化工公司;增稠劑，化學(xué)純，廣州化學(xué)試劑廠;甘氨酸，化學(xué)純，廣州化學(xué)試劑廠;檸檬酸，化學(xué)純，廣州化學(xué)試劑廠;抗氧化劑，化學(xué)純，廣州化學(xué)試劑廠;去離子水，自制。所有原料如未說明，均不須純化即可直接使用。

2.2雙組分水性氯丁膠粘劑的制備

表1為雙組分水性氯丁膠粘劑的基本配方。所述質(zhì)量百分比為占所稱取膠粘劑總質(zhì)量的百分比。配膠方法：步驟a：按配方稱量水性氯丁膠乳、苯丙乳液、增粘乳液、E-mulvin w、防老化劑水溶液、金屬氧化物水溶液、增稠劑，混合均勻，得到CR膠乳A組分;步驟b：按配方稱量甘氨酸、檸檬酸、抗氧劑、去離子水，混合均勻，得到B組分。步驟c：在施膠應(yīng)用過程是使用雙組分水性噴槍，將A、B組分按一定比例進行噴霧混合，達到粘結(jié)作用。

2.3測試方法

2.3.1穩(wěn)定性測定

在500mL的聚乙烯瓶中裝滿待測樣品，蓋上蓋，于室溫下（25℃，50%濕度）放置。用目視法觀察樣品的穩(wěn)定性。在測定時間內(nèi)試樣如果沒有沉淀或凝膠生成，則認(rèn)為是穩(wěn)定的。

2.3.2粘接性能測試

粘接材料：鋁合金（LYl2-CZ）試片，帆布試片，帆布符合GB/T2909的規(guī)定。涂布方法：被粘物表面處理后，在粘接面上分別用噴槍將膠水噴涂均勻，膠水用量3g+0.5g，噴涂均勻后晾置5min，對準(zhǔn)粘接位置進行粘合。在粘接部位施壓0.4MPa壓力，時間5min。卸壓后，將試件自然晾置30min和48h，按GB/T2790-1995分別測試初粘剝離強度和終粘剝離強度σ（KN/m）。

粘接材料：泡沫塑料（海綿基材）試片，符合GB/T10802-2006的規(guī)定。涂布方法：在海綿粘接面上，用噴槍噴涂長度為15cm，噴膠2次，將兩塊海綿的噴膠部位粘合并對其施以0.4MPa的壓力，保持5s。泄壓后將試樣室溫放置24h。參照CB/T27561-2011測試T剝離強度。

2.3.3含水率、潤濕性、霉變性能的測試

含水率：海綿基材，用SK-100水分儀，在噴涂膠后25-30min內(nèi)進行含水率測試。潤濕性：海綿基材，噴槍噴涂膠后，用手指按壓測試海綿基材表面潤濕效果。霉變性：海綿基材，噴槍噴涂膠后，自然放置，觀察海綿基材霉變情況。

3結(jié)果與討論

3.1雙組份水性CR膠粘劑膠乳組分的pH值對軟體材料應(yīng)用性能影響

水性CR膠粘劑CR膠乳組分出于貯存和運輸?shù)姆€(wěn)定性需要，pH值通常在13左右。若直接應(yīng)用在軟體材料（如家私行業(yè)沙發(fā)制品）使用過程中，極容易施膠管道的腐蝕，造成泄漏或環(huán)境風(fēng)險，同時對軟體基材（如海綿、橡塑材料）也會有一定的滲透侵蝕作用，造成產(chǎn)品質(zhì)量缺陷。因此，需要通過pH調(diào)節(jié)劑來調(diào)節(jié)膠乳的pH值。而當(dāng)pH值調(diào)節(jié)范圍不同時，會造成CR膠乳穩(wěn)定性和膠黏劑本身的粘接效果受到影響。因此，確定合適的水性CR膠乳組分pH范圍，是雙組份水性CR膠粘劑產(chǎn)品應(yīng)用到軟體材料中最基本的前提條件。雙組份水性CR膠乳組分的pH值范圍對軟體材料的粘接性能、膠乳穩(wěn)定性影響如表2所示。

粘接基材：帆布、鋁合金試片初粘測試干燥條件：噴涂后晾置30min

從表2可知，CR膠乳組分pH值在7-13范圍時，水性CR膠粘劑的初粘剝離強度較好，CR膠乳組分pH值在9-14范圍時，水性CR膠粘劑的穩(wěn)定性較佳。因此，CR膠乳組分的pH值最佳范圍在9-13時，膠乳相對穩(wěn)定，且初粘剝離強度在1.3-1.4KN/m范圍。

3.2AB組分的配伍比對軟體材料應(yīng)用性能的影響

雙組份水性CR膠粘劑在應(yīng)用過程中是通過雙組份水性膠專用噴槍將CR膠乳（A組分）和膠凝劑（B組分）進行噴霧混合，通過加速乳化物凝膠化，增強初始粘合強度的方法。因此，選擇合適的A、B組分伍配比例，在雙組份水性CR膠粘劑中至關(guān)重要。雙組份水性CR膠粘劑A、B組分伍配比例不同，會對軟體材料粘接的初粘剝離強度（30min）、終粘剝離強度（48h）均產(chǎn)生明顯影響，結(jié)果如表3所示。由表3可知，A：B配伍比在（1-3.5）：1范圍時，初粘剝離強度在1.5-1.8KN/m，初粘效果較好;A：B配伍比在（2.5-5）：1范圍時，終粘剝離強度（48h）在2.6-3.2KN/m，終粘效果較佳。因此，雙組份水性CR膠粘劑的A：B組分配伍比最佳范圍是（2.5-3.5）：1時，初粘強度可達到1.6-1.8KN/m，同時，終粘剝離強度也達到2.8-3.2KN/m。

粘接基材：帆布、鋁合金試片終粘測試干燥條件：噴涂后晾置48h

3.3雙組份水性CR膠粘劑含水率對軟體材料應(yīng)用性能的影響

水性CR膠粘劑，是氯丁膠乳同時配伍一定量的水性增粘樹脂、穩(wěn)定劑、緩沖劑、交聯(lián)劑及凝結(jié)劑等組成水性CR膠粘劑體系。水性CR膠粘劑產(chǎn)品噴涂在軟體基材上的含水率會直接影響軟體材料應(yīng)用過程中施工的可操作性及最終產(chǎn)品質(zhì)量性能。噴涂后基材含水率過高，會導(dǎo)致噴涂后，產(chǎn)品粘合面水分揮發(fā)慢，影響用戶施工效率，甚至?xí)?dǎo)致軟體基材霉變。噴涂后基材含水率過低，導(dǎo)致水性CR膠粘劑在軟體基材上的潤濕性不好，影響大面積粘接效果，且制造成本大幅增加。因此，如何選擇最合適的含水率，對雙組份水性CR膠粘劑應(yīng)用在軟體材料行業(yè)中非常重要。以25kg/m³海綿基材，用SK-100水分儀，在噴涂后25-30min內(nèi)進行測試含水率。通過試驗發(fā)現(xiàn)，雙組份水性CR膠粘劑噴涂在軟體基材上的含水率大小同樣對軟體材料的潤濕性、霉變性和T剝離強度產(chǎn)生明顯影響，如表4所示。

由表4可知，水性CR膠粘劑產(chǎn)品噴涂在軟體基材（海綿）上的含水率在15%以下時，潤濕性差，且基材粘合開膠，無法施工。含水率在35%以上時，基材出現(xiàn)霉變。含水率在40%以上或15%以下，均會出現(xiàn)開膠情況。因此，最合適的含水率在20%-30%范圍。

4 結(jié)論

采用共混法制備了一種雙組分水性氯丁膠粘劑。雙組份水性CR膠粘劑中的氯丁膠乳組分的pH值、氯丁膠乳組分與凝結(jié)劑組分的配伍比、噴涂在軟體基材上的含水率等因素均會影響軟體材料應(yīng)用過程中的性能。在最佳條件下制備的膠粘劑對PVC人造革、SBS橡膠、帆布、海綿具有良好的粘接性能，在軟體材料領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。