攪拌工藝對厭氧膠穩定性的影響

楊 琪，趙 瑩

厭氧膠是一種無溶劑的膠黏劑，又稱絕氧膠，它能在無氧情況下使不同材料快速固化而起到粘接的作用，因此被廣泛地用于電子[1]、軌道車輛[2]等領域，一般厭氧膠配方由單體、引發劑、穩定劑、促進劑等其他助劑組成，各組分配比不同其性能會發生很大變化[3]。因此很多研究室、公司等花大量精力研究厭氧膠配方，而對于工藝對厭氧膠穩定性影響的文獻、專利報道卻很少。厭氧膠因能快速固化而被廣泛應用，但是快速固化的厭氧膠穩定性差，儲存時間很短，而穩定性好的厭氧膠固化慢，因此穩定性是厭氧膠一個極其重要的指標。因此，本文著重探討了攪拌時間、溫度、速度對厭氧膠穩定性的影響。

1 實驗部分

1.1 實驗材料

甲基丙烯酸羥乙酯，工業級，GEO;異丙苯過氧化氫(CHP)，阿拉丁試劑有限公司；1-乙酰-2-苯肼(APH)，國藥集團化學試劑有限公司; 鄰苯甲酰磺酰亞胺（SA），上海福新有限公司;EDTA鈉鹽，濟南試劑廠；對苯醌，上海裕名實業有限公司。

1.2 試驗儀器

單軸攪拌器，IKA公司，TURASTAR 60; 電熱恒溫鼓風干燥箱，上海愛斯佩克環境設備有限公司, LC-213; 加熱油浴鍋，德國美爾特，WNE型；

1.3 試驗配方

按照配方要求( 見表1 ) ，首先將甲基丙烯酸羥乙酯、二甲基丙烯酸酯、對苯醌攪拌混合均勻，然后再加入1-乙酰-2-苯肼、鄰苯甲酰磺酰亞胺、EDTA鈉鹽繼續攪拌，至鄰苯甲酰磺酰亞胺徹底溶解，然后再加入異丙苯過氧化氫繼續攪拌一段時間，使溶液攪拌均勻后出料。

表1 厭氧膠配方Table 1 Anaerobic formulation

1.4 穩定性測試

（1）高溫老化測試: 將厭氧膠膠液放入直徑10mm、高度100mm 的玻璃試管中，裝入玻璃試管約2/3的高度，然后放入(82±1)℃油浴鍋中。每隔1h觀察是否有凝膠現象。

（2）中溫老化測試：將配好的20g厭氧膠膠液放入玻璃瓶中，裝滿一整瓶，然后放入55 ℃恒溫箱中老化，每隔1天觀察是否有凝膠現象。

2 結果與討論

2.1 攪拌時間對厭氧膠穩定性的影響

為了研究攪拌時間對厭氧膠穩定性的影響及找出最佳的攪拌時間，在固定配方及攪拌溫度、攪拌速度相同的情況下，通過DOE實驗設計不同的攪拌時間，攪拌制成不同的樣品。同時為了排除其他因素干擾測試結果，對不同厭氧膠樣品分別測試高溫和中溫穩定性，為了消除偶然性，測試高溫和中溫穩定性時，同時取樣。測試結果見表2。

表2 不同攪拌時間對厭氧膠穩定性的影響Table 2 Effect of different mixing time on anaerobic adhesive stability

從表2 中可以分析得知，隨著攪拌時間的延長，樣品穩定性先增長然后略微下降，當攪拌時間在3h～5h 時，82℃穩定性都大于4h，且55℃穩定性大于8天。綜合厭氧膠的穩定性和初固時間，可以得出當攪拌時間為3.5h 時，厭氧膠穩定性最佳。因為當攪拌時間過短時，單體和穩定劑、絡合劑等沒有分散均勻，更加容易局部聚合，當放入一定溫度下，加速聚合，導致穩定性不好; 隨著攪拌時間的延長，各組分混合均勻，達到均勻液體，穩定性逐漸變佳，當攪拌時間過長時，引發劑在攪拌過程中產生更多的自由基數目，而自由基引發聚合反應[4]，導致穩定性略微下降。

2.2 攪拌溫度對厭氧膠穩定性的影響

為了研究攪拌溫度對厭氧膠穩定性的影響及找出最佳的攪拌溫度，在固定配方及攪拌時間、攪拌速度相同的情況下，通過DOE實驗設計不同的攪拌溫度，制成不同的樣品。同時為了排除其他因素干擾測試結果，對不同厭氧膠樣品分別測試高溫和中溫穩定性，為了消除偶然性，測試高溫和中溫穩定性時，同時取樣。測試結果見表3。

表3 不同攪拌溫度對厭氧膠穩定性的影響Table 3 Effect of different mixing temperature on anaerobic adhesive stability

從表3 中可以分析得知，攪拌溫度的升高，厭氧膠樣品的穩定性呈現逐步上升的趨勢，當攪拌溫度在30℃以下時，高溫和中溫穩定性不是很好。當攪拌溫度在40℃時，其穩定性達到最佳。由數據分析可知當攪拌溫度高于50℃時，其穩定性開始下降。這可能是因為當攪拌溫度過低時，攪拌效果差，且溫度低，同樣條件下其絡合反應速度慢，在相同的時間內絡合反應未完全，因此穩定性不好; 當攪拌溫度高時，攪拌效果好，且高溫下絡合反應速度快，絡合反應完全進行，因此穩定性好[4]。隨著溫度的升高，單體在高溫下呈現聚合的趨勢，因此溫度高于50℃時，其穩定性下降。隨著溫度的繼續升高，可能在攪拌過程中已經聚合而固在攪拌器內。

2.3 攪拌速度對厭氧膠穩定性的影響

為了研究攪拌速度對厭氧膠穩定性的影響及找出最佳的攪拌速度，在固定配方及攪拌時間、攪拌溫度相同的情況下，通過DOE實驗設計攪拌速度，配制不同的樣品。同時為了排除其他因素干擾測試結果，對不同厭氧膠樣品分別測試高溫和中溫穩定性，為了消除偶然性，測試高溫和中溫穩定性時，同時取樣。測試結果見表4。

表4 不同攪拌速度對厭氧膠穩定性的影響Table 4 Effect of different mixing speed on anaerobic adhesive stability

從表4 中可以得出，攪拌速度提高，厭氧膠樣品的穩定性呈現逐步上升的趨勢，當攪拌速度在800r/min以下時，穩定性不是很好。當攪拌速度在1000r/min時，穩定性達到最佳。而當攪拌溫度為1200r/min時，其穩定性開始下降。這可能是因為當攪拌速度過低時，單體和穩定劑、絡合劑等沒有分散均勻，導致局部濃度高而部分聚合，因此穩定性不好; 當攪拌速度高時，絡合反應完全進行，引發劑在聚合過程中容易產生更多的自由基數目，因此能得到好的穩定性[5]。隨著速度的升高，剪切力過大，氫鍵被破壞，同時釋放更多的自由基，導致聚合加快，其穩定性下降。

3 結論

在其他條件不變的情況下，當攪拌時間3.5～4.5 h，攪拌溫度在30～50 ℃時，攪拌速度在800～1200 r/min，厭氧膠的穩定性達到最佳值。因此，為了提高厭氧膠黏劑穩定性，同時又不影響初固強度，應該控制最佳的工藝參數。