氯丁接枝膠粘劑的研制
1 前 言
近幾年來,冷膠粘接法廣泛用于尼龍帶、帆布帶、阻燃帶的接口和修補(bǔ)。而PVC全塑或橡塑阻燃整芯輸送帶在煤礦井下運(yùn)輸中被大量使用。因目前尚沒有適宜的PVC冷粘膠粘劑,還很少用冷粘法修補(bǔ),以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)接枝氯丁橡膠,并加入防老劑的氯丁接枝膠粘劑,活化溫度低,粘性保持時間長,適應(yīng)性廣。該接枝膠PMMA側(cè)鏈與聚氯乙烯(PVC)表面自由能相近,提高了膠與PVC的相容性,提高了粘接強(qiáng)度。本文對其反應(yīng)機(jī)理,制備工藝及性能等方面進(jìn)行了研究。
2 反應(yīng)機(jī)理
橡膠(R)與單體(M)接枝共聚系按自由基鏈鎖反應(yīng)歷程進(jìn)行。引發(fā)劑(B)分解產(chǎn)生活性自由基(I.):B→2I.I.引發(fā)單體形成單體自由基(M.):I.+M→M.+IM.繼續(xù)進(jìn)攻其它單體形成單體增長鏈自由基(P.):M.+M→P.I.進(jìn)攻橡膠形成橡膠主鏈自由基(R.):I.+R→R.+IP.向橡膠轉(zhuǎn)移形成(R.):P.+R→R.+P單體在R.上增長形成接枝橡膠(R-P):M+R.→R-PR.、P.自聚或共聚產(chǎn)生鏈終止反應(yīng)R.+P.→R-P R.+R.→R-RP.+P.→P-P
3 實 驗
3.1 原料
氯丁橡膠(CR) A—90型甲基丙烯酸甲酯(MMA)工業(yè)級溶劑工業(yè)級引發(fā)劑BPO化學(xué)純阻聚劑HQ化學(xué)純防老劑264工業(yè)級增粘劑工業(yè)級
3.2 工藝
將氯丁膠塑煉后,浸入溶劑中溶解,待溶解完全后置入帶有攪拌器裝置的三頸瓶中,控制溫度85～95℃,加入一定量的引發(fā)劑BPO繼續(xù)攪拌15～20min,滴加溶有剩余BPO的MMA,在1h內(nèi)加完,于90±5℃下進(jìn)行接枝共聚,反應(yīng)1.5～2h后,加入阻聚劑HQ,防老劑264,好后加入增粘劑,攪拌均勻出料。
4 產(chǎn)品性能指標(biāo)
外觀:棕黃色半透明粘稠液粘度:1000～1500CP固含量:18%～20%剝離強(qiáng)度(PVC—PVC):≥8.0(kg/2.5cm)貯存期:半年以上
5 結(jié)果與討論
5.1 單體濃度影響
在接枝反應(yīng)體系中,CR與MMA的濃度比對接枝反應(yīng)和膠液的性能產(chǎn)生決定性的影響,實驗表明,CR/MMA好佳為100/60。
5.2 引發(fā)劑濃度影響
引發(fā)劑用量的確定是控制聚合速率的主要因素,當(dāng)其它條件一定時,聚合速率與引發(fā)劑濃度平方根成正比,引發(fā)劑濃度增大,反應(yīng)速度增加,膠液粘度增加。但當(dāng)用量高于2.4%時,引發(fā)劑用量的增加使聚合物分子量變小,體系粘度下降。
5.3 溫度影響
反應(yīng)溫度對接枝反應(yīng)的影響較大,反應(yīng)溫度低于85℃引發(fā)速率和聚合速率都很低,反應(yīng)溫度高于95℃時,引發(fā)劑引發(fā)過快,有可能引起爆聚或引發(fā)劑過早分解結(jié)束,在低轉(zhuǎn)化率階段即停止聚合。
5.4 對PVC革材料粘接力的影響
從接枝反應(yīng)機(jī)理可以看出,接枝聚合反應(yīng)情況復(fù)雜,膠液的粘接力不僅和單體的聚合率有關(guān),而且亦和單體的接枝效率有關(guān)。實驗表明:膠液的聚合率在40%左右,接枝效率大于50%時,膠液對PVC革材料的粘接力較好。
5.5 提高聚合反應(yīng)接枝率的途徑
基于反應(yīng)機(jī)理,投料前先將CR在不等速煉膠輥上進(jìn)行塑煉,形成一定數(shù)目的鏈自由基CR.,這無疑對提高接枝率是十分必要的。單體MMA的好佳投料時機(jī)為引發(fā)劑加入后約15～20min,且宜采用連續(xù)滴加方式,可有效地減少均聚物PMMA的生成,提高接枝率。
6 結(jié) 語
CR—MMA接枝膠工藝簡單,粘接力強(qiáng),適用性廣,特別是解決了PVC粘接問題?？梢杂米餍迯?fù)磨損PVC整芯輸送帶的帶面保護(hù)膠層,使目前因膠層磨損裸露的PVC全塑或橡塑整芯輸送帶可繼續(xù)使用,達(dá)到節(jié)資的目的。
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