厭氧膠復配促進劑的研究及應用

劉永剛，洪 建，孫雨聲，黃 異，高 州，雷木生（武漢雙鍵開姆密封材料有限公司，湖北 武漢 430040）

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厭氧膠復配促進劑的研究及應用

劉永剛，洪 建，孫雨聲，黃 異，高 州，雷木生
（武漢雙鍵開姆密封材料有限公司，湖北 武漢 430040）

摘要：以雙酚A型環氧甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸羥乙酯單體為主要材料，分析了乙酰苯肼和N,N-二甲基對甲苯胺2種促進固化體系在不同溫度下的固化特性；實驗結果表明將2種促進體系按m（乙酰苯肼）：m（N,N-二甲基對甲苯胺）=1：3配合、總體用量為2%時，制備的厭氧膠在-10～30 ℃條件下，15～60 min可快速初固，破壞力矩大于30 N·m，貯存穩定性較好。

關鍵詞：厭氧膠；復配促進劑；低溫固化

厭氧膠在隔絕空氣條件下能迅速交聯固化，固化后強度較高，且具有優異的耐溶劑、耐酸和耐堿性能，在機械、汽車行業得到了廣泛應用。但目前市售厭氧膠在高低溫下（-10～30 ℃）固化速率變化較大，尤其在0 ℃以下，固化速率較慢。促進劑能在厭氧膠引發聚合時加速固化[1]，并對厭氧膠的固化速率及固化后強度起著決定作用。針對厭氧膠促進體系中應用較為廣泛的有機取代肼-糖精[2～3]及叔胺-糖精[4]，研究了以乙酰苯肼、N,N-二甲基對甲苯胺為促進劑，糖精作助促進劑的厭氧膠特性，并將2種促進劑復配使用，提高了低溫固化速率及固化后強度。

1　實驗部分

1.1 實驗原料及儀器

雙酚A型環氧甲基丙烯酸酯，工業級，沙多瑪公司；甲基丙烯酸羥乙酯，工業級，鹽城安順化工有限公司；乙二胺四乙酸鈉，工業級，鄭州金邦化工有限公司；乙酰苯肼，工業級，湖北巨勝科技有限公司；N,N-二甲基對甲苯胺，工業級，衢州新騰化工有限公司；糖精，工業級，上海寧溶化工有限公司；異丙苯過氧化氫，工業級，阿克蘇諾貝爾公司。

QL-1100型強力分散機，佛山市金銀河智能裝配股份有限公司；數顯扭矩扳手，上海高致精密儀器有限公司；YB-40-80LA型低溫冰箱，上海億倍實業有限公司；101型電熱鼓風干燥箱，武漢亞華電爐有限公司。

1.2 厭氧膠的制備

配方比例：雙酚A型環氧甲基丙烯酸酯66份，甲基丙烯酸羥乙酯25份，乙二胺四乙酸鈉2份，促進劑2份，糖精3份，異丙苯過氧化氫2份，油溶紅0.02份。

制備過程：將雙酚A型環氧甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸羥乙酯、乙二胺四乙酸鈉、促進劑和糖精在高速分散下攪拌至充分溶解，然后加入異丙苯過氧化氫與油溶紅攪拌至膠液均勻即可。

1.3 測試或表征

（1）初固時間：使用丙酮清洗過的鍍鋅螺栓螺母，將厭氧膠均勻涂抹于螺栓上后擰上螺母，測定手擰不動的時間為初固時間。

（2）破壞力矩：按照GB/T 18747.1-2002，采用扭矩扳手測定破壞力矩。

（3）貯存穩定性：將（50±2）g膠液裝入100 mL塑料包裝瓶中，放入（80±1）℃的鼓風干燥箱中，觀察膠液凝膠時間。

2　結果與討論

2.1 不同溫度下乙酰苯肼、N,N-二甲基對甲苯胺促進體系的初固時間分別測試了-10、0、10、20、30 ℃下乙酰苯肼、N,N-二甲基對甲苯胺促進體系下初固時間的變化，結果如圖1所示。

由圖1可知，當溫度低于10 ℃時，使用N,N-二甲基對甲苯胺促進劑的厭氧膠初固時間較使用乙酰苯肼促進體系的更短，固化速率更快；當溫度高于20 ℃時，使用乙酰苯肼促進劑的厭氧膠初固時間較使用N,N-二甲基對甲苯胺促進體系的更短，固化速率更快。以上結果表明，N,N-二甲基對甲苯胺促進體系在低溫下的固化速率較快，乙酰苯肼促進體系在溫度較高時的固化速率較快。

圖1　2種促進體系不同溫度下的初固時間Fig.1 Fixing times for two accelerators at different temperature

2.2 乙酰苯肼與N,N-二甲基對甲苯胺促進體系固化強度及貯存穩定性

乙酰苯肼、N,N-二甲基對甲苯胺2種促進體系下固化強度及貯存穩定性如表1所示。

由表1可知，乙酰苯肼促進體系下的厭氧膠完全固化后的破壞力矩更大，可獲得更高的強度；而N,N-二甲基對甲苯胺促進體系在80 ℃貯存穩定性更好，可達20 h以上。

2.3 乙酰苯肼、N,N-二甲基對甲苯胺的復配

2.3.1 乙酰苯肼、N,N-二甲基對甲苯胺的復配比

乙酰苯肼：N,N-二甲基對甲苯胺按質量比為1：3、2：2、3：1（加量為配方總量的2%）配合后，厭氧膠分別在-10、0、10、20、30 ℃下的初固時間如圖2所示。

表1　不同促進劑體系下厭氧膠破壞力矩及貯存穩定性Tab.1 Failure moment and and storage stability of anaerobic adhesives for different accelerators

圖2　復配促進體系在不同溫度下的初固時間Fig.2 Fixing times for combined accelerators at different temperature

由圖2可知，當m（乙酰苯肼）：m（N,N-二甲基對甲苯胺）=1：3時，厭氧膠在低溫下（-10～10 ℃）的初固時間最短為60 min/10℃，與單獨使用二甲基對甲苯胺時的初固時間相當，當溫度高于20 ℃時，初固時間與另外2種配比相當。以上結果表明，m（乙酰苯肼）：m（N,N-二甲基對甲苯胺）=1：3時，厭氧膠高低溫下（-10～30 ℃）的固化速率均較快，初固時間在15～60 min。

2.3.2 復配促進劑體系下厭氧膠完全固化后的強度及貯存穩定性

乙酰苯肼：N,N-二甲基對甲苯胺按質量比為1：3、2：2、3：1（加量為配方總量的2%）配合后，厭氧膠完全固化后強度及貯存穩定性如表2所示。

表2　復配促進劑體系下厭氧膠完全固化后強度及貯存穩定性Tab.2 Strength after entirely curing and storage stability of anaerobic adhesive containing combined accelerator

由表2可知，在3種配比的促進體系下，厭氧膠完全固化后破壞力矩均可達到30 N·m以上，而在當m（乙酰苯肼）：m（N,N-二甲基對甲苯胺）=1：3時，80 ℃貯存穩定性也較好，達到20 h以上。綜合以上結果，以m（乙酰苯肼）：m（N,N-二甲基對甲苯胺）=1：3配合較佳，這時厭氧膠可獲得更快的高低溫固化速率及完全固化后強度，同時貯存穩定較好。

與市售厭氧膠性能對比結果如表3所示。

通過促進劑復配后的厭氧膠較市售樂泰厭氧膠低溫下固化速率更快，固化后強度更高。

表3　復配促進劑體系下厭氧膠與市售厭氧膠性能對比Tab.3 Performance comparison of anaerobic adhesive containing combined accelerator and Loctite product

3　結語

（1）以雙酚A型環氧甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸羥乙酯單體為主要材料制備的厭氧膠，在使用N,N-二甲基對甲苯胺作促進劑時，具有優異的低溫固化速率及優異的貯存穩定性；以乙酰苯肼作促進劑時，可獲得較高的固化強度。

（2）在使用m（乙酰苯肼）：m（N,N-二甲基對甲苯胺）=1：3作促進劑、用量為2%時，厭氧膠在-10～30 ℃的初固時間為15～60 min，高低溫固化速率較理想，固化后破壞力矩大于30 N·m，強度較高，同時貯存穩定性優良。

參考文獻

[1]張玉龍,邢德林.丙烯酸酯膠黏劑[M].北京:化學工業出版社,2010,101.

[2]RICH R D.Accelerator for curable compositions[P].US:4 287 330,1981-09-01.

[3]RICH R D.Accelerator for curable compositions[P].US:4 321 349,1982-03-23.

[4]MALOFSKY B M.Anaerobic adhesive composition having improved strength at elevated temperature consisting of unsaturated diacrylate monomer and maleimide additive[P].US:3 988 299,1976-10-26.

Research and application of combine accelerator for anaerobic adhesives

LIU Yong-gang, HONG Jian,S UN Yu-sheng, HUANG Yi, GAO Zhou, LEI Mu-sheng
(Wuhan Double-Bond Chemical Co.,Ltd., Wuhan, Hubei 430040, China)

Abstract：In the condition of using bisphenol A type epoxy resin dimethacrylate and hydroxyethyl acrylate as the main materials,t he curing characteristics of two accelerators(acetyl phenyhydrazine and N,N-dimethy toluidine)a t different temperature were analyzed.T he experiment results showed that when the combination ratio of acetyl phenylhydrazine and N,N-dimethy toluidine was 1:3 by weight and the used amount was 2%,t he prepared anaerobic adhesive could quickly and preliminary cure at -10℃～30℃ for 15 min～30 min,th e failure moment of the curd was over 30 N·m,a nd the anaerobic adhesive storage stability was good.

Key words：anaerobic adhesive; combined accelerator;lo w-temperature curing

作者簡介：劉永剛（1986-），男，工程師，主要從事厭氧膠、紫外光固化膠及環氧膠的研發。E-mail：121205938@qq.com。

收稿日期：2015-12-30

中圖分類號：TQ433.4+39

文獻標識碼：A

文章編號：1001-5922（2016）04-0048-03