丙烯酸酯厌氧胶配方技术

一、 背景

厌氧胶是一种单组分无溶剂的胶黏剂，当有氧气存在时，处于液态；一旦隔绝氧气，在表面金属元素的催化下，能迅速固化，形成牢固的粘接界面。厌氧胶具有使用方便、室温固化、耐热、耐溶剂、耐酸、耐碱性能较好、无溶剂挥发等特点，因此，广泛用于密封、紧固、防松等工艺过程，在电器、电子等领域有着广泛的应用，成为当今胶黏剂研究领域的一个热点。

1953年美国G.E.公司发表了最早的厌氧胶专利。六十年代初期美国乐泰公司将该粘合剂商品化，商品名为“Loctite”。至今已成为世界上最大的生产公司，拥有29个分公司，占据世界厌氧胶市场的85%。七十年代英、日、西德及苏联等国先后开始生产各种厌氧胶，目前已发展至第三代甚至第四代产品。生产厌氧胶的主要公司除乐泰外还有Broadview、Henkel、Three Bond、日本电气化工业、三菱人造丝等公司。该粘合剂虽以机械用产品起家，但近年来，用于工程结构方面胶量也有所增长，占总量的30%，厌氧胶的年增长率为25%。

二、 丙烯酸酯厌氧胶

2.1分类

2.1.1从强度可分为四种：

2.1.2从单体结构划分，主要有多元醇型、酸酐型、双酚A型、聚氨酯型。

2.1.3按技术性能可分为通用型、快速型、油面型、可拆型、耐温型、填隙型、弹性型等。

2.1.4按应用方式可分为气溶胶型、低粘度型、触变型、塑流型、胶片型、压敏型、微胶囊型、水溶型、浸渍型、混合固化型等。

2.2丙烯酸酯厌氧胶的组成

丙烯酸酯厌氧胶主由基材、催化剂、促进剂-助促进剂、稳定剂，以及其它（如增稠剂、着色剂等）物质，以一定的方式与比例配制而成的一种单液型常温固化粘接剂。

2.2.1厌氧性粘接剂基材

在作为厌氧粘接剂基材的物质分子结构中必须含有丙烯酰氧基或甲基丙烯酰氧基，而其余部分的分子结构，大致可分为（1）醚型；（2）酯型，具有这类结构的物质有：多元醇的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯，如：1,4-丁二醇双甲基丙烯酸酯；带有芳酯结构的甲基丙烯酸酯或丙烯酸酯，如邻苯二甲酸酐与多元醇及甲基丙烯酸酯直接酯化的产物、用环氧化合物与邻苯二甲酸酐及甲基丙烯酸进行酯化的产物；（3）环氧丙烯酸酯型，以环氧树脂为基材，将端基导入丙烯酸或甲基丙烯酸，而得到丙烯酸或甲基丙烯酸环氧酯；（4）聚氨酯型，丙烯酸或甲基丙烯酸的聚氨酯衍生物，可以作为厌氧胶基材的有：丙烯酸或甲基丙烯酸羟丙酯与甲苯异氰酸酯合成的单体、二官能度聚醚和丙烯酸或甲基丙烯酸羟丙酯，与甲苯二异氰酸酯合成的聚氨酯、三官能度聚醚和丙烯酸或甲基丙烯酸羟丙酯，与甲苯二异氰酸酯合成的聚氨酯、聚酯多元醇与丙烯酸或甲基丙烯酸羟丙酯，与甲苯二异氰酸酯合成的聚氨酯；（5）其它类型，如间苯二酚与缩水甘油甲基丙烯酸酯的反应生成物等。

在合成这类厌氧性单体或高聚物时，如果采用苯甲酸等一元羧酸来部分地取代丙烯酸或甲基丙烯酸，粘接剂的强度将会随着固化后高聚物交联密度的降低而降低；如果采用长链的一元脂肪酸来部分地取代丙烯酸或甲基丙烯酸，将会显著地提高粘接剂的韧性。一些分子量较小、粘度很低的厌氧性单体，其本身既可作为厌氧性粘接剂基材来加以使用，也可作为配制胶液的活性稀释剂来加以使用。分子量太大，常温下粘度太高的厌氧性聚合物的使用价值，也只有借助于一些低粘度的厌氧性活性稀释剂来加以提高。然而，分子量过大，常温下粘度过高的厌氧性聚合物的使用价值是有限的。

2.2.2催化剂

在常温下，能分解出游离基，而引发厌氧性单体或聚合物进行聚合反应的物质，称为催化剂。这些物质大都是氢化过氧化合物，如异丙苯过氧化氢、叔丁基过氧化氢、对甲基异丙苯过氧化氢都可作为厌氧胶的催化剂。当采用瞬间游离基浓度大的过氧化苯甲酰等催化剂时，配制成的胶液是极不稳定的。但是，也可以利用这一特点制成一种双组分的速凝粘接材料。

2.2.3促进剂与助促进剂

为了在常温下加速氢化过氧化物的分解，需加入一种提高氢化过氧化物分解活性的物质，这种物质称为促进剂。促进剂一般都具有还原性能。它与催化剂组成引发聚合反应中的氧化还原体系，以增进厌氧粘接剂的固化速度。常用物质有四氢喹啉、四甲基硫脲、三乙胺、三正丁胺、N，N-二甲基对甲苯胺、N，N-二甲基对甲苄胺。

促进剂的效果，一般与促进剂的性质和用量有关。当确定某一物质作为促进剂时，为了增加促进剂的效果，就得增加其用量。而促进剂的用量增加，常会显著降低厌氧胶的贮存性能。适当地选择一种物质，加入到胶液中就能兼顾到胶液的固化速度及贮存性能，这种物质称为助促进剂。助促进剂只有与叔胺类等促进剂并用，才能表现出实际的效果。如邻苯甲酰磺酰亚胺、丙烯酸、氯乙酸等，都是有效的助促进剂。

2.2.4稳定剂

为了防止厌氧胶的贮存过程中粘度逐渐增加而固化的现象，需要在胶液中加入延缓游离基聚合的物质，这就是稳定剂。稳定剂应该起到使胶液在贮存过程中稳定，而又不妨碍胶液在使用过程中迅速固化的作用。应当根据厌氧胶基材的性质选择最适宜的稳定剂。最常用的有对苯二酚、1,4-苯醌、1,4-萘醌、2,5-二苯基对苯醌等。

2.2.5其它配合剂

在配制厌氧胶时最为常用的配合剂为增稠剂与着色剂等。有时为了需要，要求胶液有较大的流动性与渗透性，但有时为了需要，则要求胶液要有较大的粘度。虽然厌氧胶本身的粘度变化范围很大，但一定粘度的厌氧胶总是代表了一定的物理与化学性质。因此，有必要采取使一些性能一定的低粘度的胶液增稠的方法，主要是加入定量的既能溶于胶液，又不降低其性能的聚合物。分子量一定的聚酯、聚苯乙烯、聚氯乙烯，都可作为增稠剂。有时在密封接触面比较粗糙、缝隙较大的部件时，也可以采用低粘度的胶液，将一些铁粉、氧化铜粉等活性填料调成糊状的方法，来达到密封盒粘结的目的。另外，还可以加入着色剂，使各种规格的厌氧胶具有不同的颜色。

三、 应用

厌氧胶能广泛地应用于钢铁、铜、铅等金属和其它非透气性非金属材料的粘接。

1. 如在螺旋部位使用厌氧胶，就不需要各种垫圈、制动螺母、开尾销等紧固件。

2. 采用厌氧胶可不需键槽、滚花加工、热压或冷压配合、定位螺钉等。

3. 工件配合时一般采用“过渡配合”或“过盈配合”方式，这样就要求非常高的加工精度。如果采用厌氧胶就能代替“过渡配合”或“过盈配合”，改用间隙配合，这样就能降低加工精度。

4. 工件有时可粘接一起进行加工，工作效率可以显著提高。

5. 工件在作“过盈配合”时，能放宽误差允许范围，减少废品率。

四、 配方举例

1. 高强度环氧型厌氧胶

2. 中强度醚型厌氧胶