氯丁膠粘劑存在的問題分析與改進措施

朱俊杰，陳炳耀，李 軍

(1.廣東順德三和化工有限公司，廣東 佛山 528325；2.廣東三和化工科技有限公司，廣東 中山 528429)

氯丁橡膠粘合劑是一種具有優(yōu)異綜合性能的橡膠粘合劑，廣泛用于工業(yè)和民用領(lǐng)域的各個領(lǐng)域。目前，溶劑型氯丁橡膠粘合劑仍占有非常重要的地位，但仍然存在剝離強度低，干燥速度慢，分層和沉淀，粘性保持期短，低溫凝膠，變色，容易著火等問題。

1 剝離強度低

氯丁橡膠粘合劑的剝離強度是最重要的性能指標。這與配方，工藝和用途有關(guān)。一般氯丁橡膠粘合劑需要添加酚醛樹脂。改善金屬，玻璃，熱固性塑料和其他堅硬致密物質(zhì)的粘合力。隨著樹脂用量的增加，剝離強度會增加，過量時，剝離強度反而會下降，因此，太多或太少的2402樹脂都會導(dǎo)致剝離強度降低。

混煉氯丁橡膠后，相對分子量降低，膠的粘度小，潤濕性好，剝離強度提高。

當使用氯丁橡膠粘合劑無孔粘合時，涂布后的干燥時間不應(yīng)太短；否則，溶劑無法完全揮發(fā)出來，從而降低剝離強度。此外，必須將其壓實并排出空氣。否則，剝離強度也會降低。氯丁橡膠粘合劑的突出特點是初始強度高，但是要達到最大強度需要5到7天，因此要花足夠的時間來使用和評估強度。

總而言之，為了制造具有高剝離強度的氯丁二烯粘合劑，必須添加一定量的2402樹脂，優(yōu)選40至50份。為了使膠水具有良好的潤濕性，必須適當煉膠。

2 干燥速度慢

氯丁橡膠粘合劑的干燥速率與許多因素有關(guān)，例如氯丁橡膠的類型，溶劑的性質(zhì)，金屬氧化物的量，環(huán)境溫度的使用，粘合劑的性質(zhì)等。必須說對溶劑和溫度的影響最大。氯丁橡膠粘合劑的良好溶劑是甲苯，該溶劑具有良好的溶解性，但是由于高沸點和低揮發(fā)速率，膠的干燥速度太慢，特別是在冬天。有些使用混合苯來降低成本。盡管苯的初始揮發(fā)速率較快，但含10%至20%的高沸點二甲苯很難揮發(fā)，這使膠液的干燥速率變慢，特別是在裝飾行業(yè)中，最重要的是較高的初始粘合強度，這要求膠水快速干燥。顯然，不可能單獨使用甲苯作為溶劑。應(yīng)該使用混合溶劑和一些低沸點溶劑，例如丙酮，環(huán)己烷，乙酸乙酯，二氯甲烷，1,1-二氯乙烷，正己烷，6#汽油溶劑等。考慮到溶解度，揮發(fā)速率，毒性和成本的綜合考慮，使用甲苯/環(huán)己烷/溶劑汽油，甲苯/1,1-二氯乙烷/溶劑汽油，甲苯/正己烷的配合比較適當，甲苯含量不少于20%。

輕質(zhì)氧化鎂可以加速氯丁橡膠粘合劑中的溶劑釋放。適當增加劑量可以加快膠水的干燥速度。通常，8至10份，最多20份。

3 分層和沉淀

分層也稱為相分離。沉淀意味著金屬氧化物不均勻地分散并沉入底部。分層和沉淀是相互關(guān)聯(lián)的。

氯丁橡膠粘合劑相分離的主要原因是氧化鎂，酚醛樹脂和樹脂酸(松香酸等)形成絡(luò)合物，該絡(luò)合物幾乎不溶于常用的溶劑中，并且還引起懸浮在粘合劑中的一些不溶性絡(luò)合劑沉降，導(dǎo)致相分離。

2402樹脂對粘合劑的分層有很大的影響。當?shù)头肿恿繕渲牧砍^10份時，直接添加到粘合劑中將基本上引起分層。如果樹脂事先與氧化鎂反應(yīng)，則可避免分層。然而，也存在預(yù)反應(yīng)液分層，并且大量的氧化鎂沉淀。原因是該樹脂不能與氧化鎂很好地反應(yīng)并且螯合物的形成非常小。因此，樹脂與氧化鎂之間先前反應(yīng)的完整性至關(guān)重要。這就要求氧化鎂輕而細，并具有高活性。不要吸收水分或吸收二氧化碳。添加量不大于樹脂量的1/10。

混合溶劑混合不良也會引起分層，特別是對于甲苯含量較小的混合溶劑。

如果初始溫度低于15℃，則氯丁橡膠將無法完全溶解，似乎已經(jīng)溶解，并且仍有小的橡膠晶體，它們會立即分層。因此，當冬天沒有供熱時，應(yīng)對其進行加熱以促進氯丁橡膠的溶解，直到系統(tǒng)升溫至約30℃，然后可以停止加熱，才不會分層。含羧基CR(AF型)的氯丁橡膠粘合劑不易分層。為了增加粘度并降低成本，有些添加了填充劑，例如輕質(zhì)碳酸鈣，超細滑石粉等。即使沉淀的二氧化硅顆粒是微細的，如果pH值小于7，也會沉淀，因此在添加二氧化硅時應(yīng)嚴格控制pH值。

對于已分層和沉淀的氯丁橡膠粘合劑，可加入少量氫氧化鈉進行處理。均勻混合后，將不再分層，效果更加明顯。

4 粘性保留期短

粘性保留期是指在規(guī)定的溫度和濕度條件下將膠涂布后可以保持黏的時間，這對于實際應(yīng)用非常重要。一些氯丁橡膠粘合劑的粘性保留期較短。對于使用手動刷子粘接的較大區(qū)域，正面干燥，背面潮濕，粘接后有些東西不會粘住，有些不能很好地粘住。這樣可以延長粘性保留時間和粘結(jié)時間，從而保證質(zhì)量。希望氯丁橡膠粘合劑的干燥速度快，并且需要較長的

粘性保持期。看起來很矛盾，但是可以解決。顯然，不希望添加高沸點的溶劑，從而使膠液的干燥速度變慢。而添加合適的樹脂來調(diào)節(jié)它最好既不影響干燥速度，又延長粘性保持時間，少量的萜烯樹脂(中軟化點)具有這種效果。

5 粘度增加

自氯丁橡膠粘合劑問世以來一直存在的問題之一是粘度隨時間增加。盡管已基本解決，但如果不合適，它仍然會不可避免地出現(xiàn)。

粘度增加主要是由于氯丁橡膠本身的緩慢硫化。它受氯丁橡膠類型，樹脂用量和橡膠混合過程等因素的影響。為了降低成本并改善低溫性能，經(jīng)常使用一定比例的通用氯丁橡膠，例如家用CR1223。當其用量達到氯丁橡膠總量的30%時，夏季3個月后粘度將顯著增加。通用氯丁橡膠使用硫作為改性劑。它可以沿著SS鍵分解成自由基，并且可以與雙鍵或α-亞甲基反應(yīng)引起聚合。實驗表明，通用氯丁橡膠比例不應(yīng)超過20%。盡量不要使用過期的氯丁橡膠。由于通用氯丁橡膠易于燃燒，因此在橡膠混合過程中必須添加0.5份乙酸鈉(抗皺劑)。并嚴格控制溫度不能太高，時間不能太長。當氯丁橡膠組合使用時，最好使用硫醇調(diào)節(jié)型。

通用氯丁橡膠制成的粘合劑，隨著樹脂2402數(shù)量的增加，粘度增加的時間縮短，可能是因為酚羥基含量相對增加，從而加速了自然硫化過程。實驗發(fā)現(xiàn)，用石油樹脂代替某些2402樹脂不僅不會影響性能，而且不會增加粘度。

6 低溫凝膠

當環(huán)境溫度低于0℃時，膠會變稠并凍結(jié)。盡管可以重置溫度，性能不會改變，但是使用不方便。氯丁橡膠是一種結(jié)晶橡膠。當溫度低時，結(jié)晶的趨勢更強并且凝膠在低溫下更容易出現(xiàn)。然而，通過適當?shù)幕旌?，可以獲得在-20℃下不會凍結(jié)的粘合劑，一種方法是使用適量的低結(jié)晶度氯丁橡膠，例如美國的杜邦A(yù)F型和中國制造的CR1223。第二種方法是添加10到15份合成橡膠，例如順丁橡膠和天然橡膠，以削弱氯丁橡膠的結(jié)晶度，從而使凝膠溫度降低。

溶劑對氯丁橡膠粘合劑的凝膠溫度有很大影響。甲苯完全用作溶劑。該膠溶液在30℃下不會膠凝，但是缺乏實用性。由丙酮，乙酸乙酯等含氧溶劑與少量甲苯制得的膠液在-5℃會發(fā)生膠凝，因此不宜使用。實踐表明，由甲苯/二氯乙烷/汽油溶劑作為混合溶劑制成的膠粘劑在低于-20℃的溫度下不會膠凝，其他性能也不會受到影響。

7 膠水變色

在儲存過程中，某些氯丁橡膠粘合劑的顏色會變深。在嚴重的情況下，它會從淺黃色變?yōu)樯钭厣蚝诩t色。除了外觀差之外，其性能也變差。膠的變色主要是由于與鐵和樹脂接觸的結(jié)果。氯丁二烯粘合劑會在存儲過程中緩慢釋放氯化氫，與鐵反應(yīng)形成氯化亞鐵和氯化鐵，然后與二硫秋蘭姆改性劑反應(yīng)形成常見的黑色硫化鐵化合物。包裝膠必須使用錫罐。同時，不能使用含銹的輕質(zhì)水性溶劑。 2402樹脂的游離酚含量太高或酚結(jié)構(gòu)樹脂太多，不僅使膠水變黑和變紅，而且大大降低了粘合強度。

8 耐熱溫度不高

氯丁橡膠粘合劑通過其自身的結(jié)晶而產(chǎn)生粘附力，但在較高的溫度下也易于去結(jié)晶，因此普通粘合劑的耐熱溫度約為80℃。如果需要提高耐熱性，則可以采取以下措施：加熱加壓硫化，保持140℃30min，耐熱溫度可達到150℃。增加2402樹脂的用量(90～100份)并完成與氧化鎂的先前反應(yīng)，該膠粘劑層可以在100℃下長時間使用。通過添加硅烷偶聯(lián)劑總量的1%至3%，耐熱性顯著提高。

9 容易著火

氯丁橡膠粘合劑的溶劑含量很大，大多數(shù)易燃，并在明火中迅速燃燒。改用不可燃的氯化溶劑可以制成阻燃膠，但對大氣環(huán)境構(gòu)成威脅。尋找環(huán)保溶劑將是一個重要的主題。

10 危害健康

氯丁橡膠粘合劑中使用的苯溶劑具有致癌性，并且極為有害，應(yīng)予以禁止。一些氯化溶劑有劇毒大，應(yīng)謹慎使用。無毒或低毒溶劑可用于替代高毒溶劑。必須制造不含苯的氯丁粘合劑，而且它們還必須真正無毒。

11 環(huán)境污染

氯化溶劑揮發(fā)后會破壞大氣中的臭氧層，必須使用不含氯的環(huán)保溶劑來生產(chǎn)氯丁橡膠粘合劑。同時，增加氯丁橡膠粘合劑的固含量，減少VOC排放并幫助保護環(huán)境。

12 結(jié)語

只有采取有效措施，氯丁橡膠膠粘劑才能具有高剝離強度，快干速度，較長的粘性保持期，良好的儲存穩(wěn)定性，高耐熱性，安全性。