-
聯(lián)系我們
青島恒達新材料科技有限公司
-
市場銷售部
生產(chǎn)工廠
蓋州恒達化工有限公司
山東恒達硅材料科技有限公司
蓋州恒達化工有限公司
山東恒達硅材料科技有限公司
利用剪切粘接強度、SEM等方法,考察了有機硅烷偶聯(lián)劑的種類和處理方法對丙烯酸酯類膠粘劑,粘接強度的影響。
結(jié)果表明:將偶聯(lián)劑HD-M2133預(yù)處理物體表面及摻入乳液、適當高的固化溫度都能顯著地提高粘接強度。
有機硅烷偶聯(lián)劑是一類在分子中同時具有兩種不同性質(zhì)的反應(yīng)性基團的有機硅化合物,通過偶聯(lián) 劑能使兩種不同性質(zhì)的物質(zhì)很好地“偶聯(lián)”起來,從而形成無機相—偶聯(lián)劑—有機相的結(jié)合層,使各類復(fù)合體系的粘結(jié)強度得到顯著地改善。 丙烯酸酯類膠粘劑廣泛地應(yīng)用于紡織、印染、造紙、涂料、石油化工[1-2]等行業(yè),其粘接強度基本上都能滿足生產(chǎn)使用要求。但在某些特殊場合下,需用偶聯(lián)劑對基材進行表面處理,以增加其粘接強度。本文考察了不同種類偶聯(lián)劑及不同處理方式對丙烯酸酯類膠粘劑的粘接強度的影響,從理論上探討了偶聯(lián)劑的作用機理,同時具有很大的應(yīng)用價值。
1?實驗部分
1.1?原材料 丙烯酸酯乳液(自制),偶聯(lián)劑HD-M2133、HD-M2133(蓋縣化工廠)為工業(yè)品。
1.2?粘接強度測試 拉伸機型號XL-380,拉伸速度25mm/min。同時,有一些鋼片樣品在5%NaCl溶液中浸泡一段時間后取出,再進行測試。
1.3?SEM 用日立S-450測試涂層表面微觀形貌,所有試 樣未噴金。
1.4?偶聯(lián)劑溶液的配制 將2g偶聯(lián)劑溶于98g無水酒精中制得2%的偶聯(lián)劑酒精溶液。
2?結(jié)果與討論
2.1?偶聯(lián)劑作用機理 本實驗所用HD-M2133和HD-M2133都是硅烷類偶聯(lián)劑,
其化學名稱和結(jié)構(gòu)式如下:
HD-M2133:γ-甲基丙烯酸丙酯基三甲氧基硅烷, CH2=C(CH3)COO(CH2)3Si(OCH3)3
HD-M2133:γ-氨丙基三乙氧基硅烷,NH2(CH2)3Si(OC2H5)3 以HD-M2133為例解釋鋼鐵-偶聯(lián)劑-有機涂層之間的作用機理。
首先HD-M2133分子中甲氧基水解成三羥基硅烷中間產(chǎn)物。其中1個羥基與吸附在鋼鐵表面的羥基或氫氧化物起作用,脫去1分子水形成強的硅氧鍵。余下的2個活性基團同時進行分子間脫水反應(yīng),在鋼鐵表面形成一層聚硅氧烷薄膜;同時烴基部分與有機涂層進行聚合反應(yīng),形成互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物,這樣偶聯(lián)劑就像一個個“錨”將有機涂層牢固地吸附在鋼鐵表面上[3]。
2.2?偶聯(lián)劑種類對剪切粘接強度的影響 從表1可以看出用偶聯(lián)劑處理的樣品的粘接強度比未處理樣品的好,并且用HD-M2133預(yù)處理樣品比HD-M2133粘接強度好。HD-M2133和HD-M2133的2%乙醇溶液處理鋼片表面,增加了乳液和鋼片表面的潤濕性。因為HD-M2133中含有不飽和雙鍵,在高溫下或在引發(fā) 劑和促進劑的作用下很容易和丙烯酸酯乳液中殘余的不飽和雙鍵或由于溫度等條件變化而瞬時產(chǎn)生的自由基發(fā)生反應(yīng),形成共聚物,這樣HD-M2133與涂層之間不僅有物理潤濕吸附作用,而且具有較強的化學鍵合,將涂層牢固地吸附在鋼片表面,增加了涂層和基材之間的粘接力;而HD-M2133分子中沒有不飽和雙鍵,它與涂層之間只有物理吸附作用,這樣形成的涂層與基材之間的粘接力沒有HD-M2133作用大。
表1?
偶聯(lián)劑種類和處理方式對剪切粘接強度 (MPa)的影響(5%NaCl溶液中浸泡)浸泡時間,天0137未處理1.911.881.901.78HD-M2133預(yù)處理7.507.006.904.50HD-M2133預(yù)處理3.603.524.002.40HD-M2133摻入乳液 ＊ 5.40 5.00 5.30 3.
50 ??注:樣品在120℃烘30min。 ＊HD-M2133溶液的加入量為乳液的0.5% 2.3?偶聯(lián)劑處理方式對剪切粘接強度的影響 從表1可以看出,將HD-M2133摻入丙烯酸酯乳液中,剪切粘接強度也有較大提高,這個結(jié)果對于工業(yè)化實施具有重大意義。同時可以看到,NaCl溶液中 浸泡以后,剪切粘接強度下降趨勢也以HD-M2133處理樣品的小,這可能是因為HD-M2133處理樣品能夠形成牢固的涂膜,阻止水、Na+ 、Cl- 、空氣對基材的滲透侵蝕作用,這也從側(cè)面反映出HD-M2133的作用。2.4?固化溫度的影響 從表2可以看出,120℃固化樣品的剪切粘接強度大于50℃固化樣品的剪切粘接強度。這可能是因為120℃固化偶聯(lián)劑分子中的不飽和雙鍵與乳液中的不飽和雙鍵起作用,形成有效的牢固的化學鍵使涂層緊密地粘附在鋼片表面。 表2?
固化溫度對剪切強度的影響 固化溫度,℃120
50 未處理1.911.80HD-M2133預(yù)處理7.504.80HD-M2133預(yù)處理3.603.20HD-M2133摻入乳液 5.40 3.
32 2.5?SEM 為了更清楚地觀察偶聯(lián)劑在涂層和基材之間所起的作用,利用SEM對樣品進行掃描觀察結(jié)果示于圖1中
。
圖1?SEM觀察結(jié)果 照片(1)為鋼片涂2層乳液的橫斷面,白色區(qū)域 為涂層,黑色區(qū)域為鋼片基材,可以清楚地看到鋼片表面凹凸不平,而涂層較為流平。 照片(2)為鋼片涂乳液后再浸入丁酮后的樣品的表面,可以看到涂膜除溶脹外,還有部分脫落。照片(3)為鋼片用HD-M2133預(yù)處理后再涂乳液,待形成膠膜后,再將其浸泡于丁酮后的樣品表面,可以看出樣品表面較為平整,未有破壞現(xiàn)象。 對比照片(2)和(3),可以清楚地觀察到偶聯(lián)劑在涂層和鋼片基材之間所起的“橋梁”作用。
3?結(jié)論 HD-M2133預(yù)處理基材(鋼片)后,再涂以丙烯酸酯類膠粘劑,其剪切粘接強度優(yōu)于HD-M2133,將HD-M2133摻入丙烯酸酯類膠粘劑中,樣品的剪切粘接強度也有顯著提高,這對于工業(yè)化實施具有重大意義。適當高的固化溫度(如120℃)對HD-M2133處理(包括預(yù)處理和摻入)的樣品,其剪切粘接強度顯著提高,而對于用HD-M2133處理的樣品,效果不顯著。
版權(quán)所有 ? 2024 青島恒達化工新材料有限公司
