复合金属板用高强度耐腐蚀聚酯型热熔胶的研制

复合金属板用高强度耐腐蚀聚酯型热熔胶的研制 复合金属板用高强度耐腐蚀聚酯型热熔胶 的研制 44一 中国胶粘剂 CHINAADHESIVES 2011年1月第20卷第1期 Vo1.20No.1,Jan.2011 复合金属板用高强度耐腐蚀聚酯型热熔胶的研制 李雅莎,江静华,何辉,马爱斌 (河海大学力学与材料学院,江苏南京210098) 摘要:按照州氯乙烯醋酸乙烯酯(vc—VAc)】:m[二月桂酸二丁基锡(DBTDL)】:m【邻苯二甲酸二丁 酯(DBP)]:m(硬脂酸钙)=50:3:4:1比例配制复合氯醋树脂,然后以此作为聚酯热熔胶的改性剂.结果 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明:当(复合氯醋树脂)=30%(相对于热熔胶而言)时,改性热熔胶的粘接强度为7.6MPa,提高到91.2?; 改性热熔胶在10%醋酸或40%NaOH溶液中浸泡48h后未发生剥离现象,其最大粘接强度分别为6.68MPa 和6.39MPa;经5%NaC1喷雾24h或10%NaCO3溶液浸泡48h后,其性能最接近未浸泡试样;该高性 能热熔胶适用于双金属板的热复合. 关键词:聚酯;热熔胶;氯醋树脂;耐介质性;耐腐蚀 中图分类号:TQ436.4文献标识码:A文章编号:1004—2849(2011)01—0044—05 0前言 聚酯一般由二元羧酸和二元醇缩聚而成,有大 量的酯键,醚键等极性基团存在于分子链中,因而对 纤维制品,金属,塑料,陶瓷和木材等材料均具有良 好的粘接性_】1.用聚酯作基体的热熔胶,其热稳定性 优于聚酰胺热熔胶和EVA(乙烯一醋酸乙烯共聚物) 热熔胶,并且聚酯热熔胶还具有耐冻融循环性能优, 耐热(寒)性好,绝缘性能佳和环境友好等优点,但 其耐介质(酸,碱和盐)性能较差且价格较高.根据聚 酯类型的不同,其熔点在110,170oC范围内,达不到 特殊场合的使用要求,而且聚酯热熔胶加热时熔融 黏度大,操作较困难,限制了其使用范围. 双金属复合板(带)可以按照 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 要求充分利用 每个组元的性能特点,实现各组元材料性能的最优 配合以及单一金属不能满足的性能要求[51,从而达到 在不降低使用效果的前提下节约资源,降低成本的 目的【6I.要实现金属复合材料的上述优异性能,就要 求用于复合的热熔胶膜具有粘接强度高,耐高温性 能优,耐介质性能好及耐候性佳等特点.氯乙烯醋酸 乙烯酯(VC—VAc)与聚酯树脂有良好的混溶性,具 有优异的耐酸(碱)性,不受盐,醇和油的影响,同时 具有优异的抗撕裂性能,而且其成本较低.本研究采 用VC-VAc及其它助剂对聚酯热熔胶进行改性,在 保证粘接性能不降低的同时提高其耐化学腐蚀性能 和耐温性能,降低其生产成本,以拓宽聚酯热熔胶的 应用范围. 1试验部分 1.1试验原料 LR系列聚酯热熔胶,工业级,上海理日化工新材 料有限公司;CP系列氯乙烯醋酸乙烯酯(VC—VAc), 工业级,上海文华化工颜料有限公司;邻苯二甲酸二 丁酯(DBP),分析纯,上海实意化学试剂有限公司; 二月桂酸二丁基锡(DBTDL),硬脂酸钙,分析纯,上 海山浦化工有限公司;NaC1,醋酸,磺酸,NaOH, NaCO,,化学纯,市售. 1_2试验仪器 RGM一4050型微机控制电子万能试验机,深圳 格瑞尔仪器有限公司;STA409PC型热分析仪,德国 耐驰公司;Nicoletisl0型傅里叶红外光谱仪,美国赛 默飞世尔科技公司;YWX一150型盐雾腐蚀试验箱, 上海宏泽试验设备有限公司;$3400一N型扫描电镜, 日本日立公司. 收稿日期:2010—10—25;修回13期:2010—12—02. 作者简介:李雅莎(1986-),女,宁夏吴忠人,硕士,主要从事复合双金属板用高性能热熔胶的研制与应用.E-mail:liyasha04@163.tom 通讯作者:江静华.E—mail:jinghua-jiang@hhu.edu.cn 第20卷第1期李雅莎等复合金属板用高强度耐腐蚀聚酯型热熔胶的研制一45— 1.3试样制备 将VC—VAc(改性剂),DBP(增塑剂),DBTDL(热 稳定剂)和硬脂酸钙等按一定配比混合均匀,然后 加入到熔融的聚酯热熔胶中搅拌均匀,制成复合氯 醋树脂(加热温度控制在210~230?范围内).试样 粘接方式及尺寸如图1所示】. 图1双金属粘接试样结构 Fig.1Bondingsamplestructureofdoublemetalplate 1.4测试与表征 (1)粘接强度:按照GB/rI,7124—2008 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 ,采 用万能试验机进行测定(加载速率为5mm/min). (2)玻璃化转变温度():采用差示扫描量 热(DSC)法进行表征(Nz气氛,流速为10mL/min,样 品质量为6,10mg,升温速率为10~E/min). (3)结构特征:采用红外光谱(Frr—RI)法进行表 征(分辨率为4cm,,扫描次数为16次). (4)耐介质性能:按照ANSI/ASTMD543—2001 标准进行测定. (5)耐盐雾性能:按照KSD9502—2005标准进 行测定. (6)微观形貌:采用扫描电镜(SEM)进行观测. 2结果与讨论 2.1复合氯醋树脂用量对聚酯热熔胶性能的影响 复合氯醋树脂用量(相对于聚酯热熔胶而言)对 聚酯热熔胶粘接强度的影响如表1所示.其中, m(Vc-VAc):m(DBTDL):m(DBP):m(硬脂酸钙)= 50:3:4:1 表1复合氯醋树脂用量对热熔胶粘接强度的影响 rrab.1EffectofcompositeVC—VACcontentsOilbondingstrengthofhotmel tadhesive W(复合氯醋树脂)/%O202530354O455055 粘接强度/MPa7.17.27.47.66.46_35.94.53.4 由表1可知:随着复合氯醋树脂用量的增加,聚 酯热熔胶的粘接强度呈先升后降态势;当W(复合氯 醋树脂)=30%时,粘接强度相对最大.这是因为复合 氯醋树脂虽然可以作为金属材料的胶粘剂,但与聚 酯热熔胶相比,其粘接性能较差;随着复合氯醋树脂 用量的不断增加,其不利于粘接强度的性能特点更 加明显,从而降低了共混热熔胶的粘接性能.综合考 虑,选择W(复合氯醋树脂)=30%时较适宜. 2.2复合氯醋树脂对热熔胶瓦的影响 复合氯醋树脂改性聚酯热熔胶的DSC曲线如 图2所示.由图2可知:聚酯热熔胶的相对最低, 复合氯醋树脂的为80.8?,改性体系的为 91.2oC.大部分交联结构的高聚物,其会随着交 联密度的增加而升高,复合氯醋树脂的加入使改性 热熔胶的明显升高,说明其交联密度有所增加, 这也验证了复合氯醋树脂熔点的上升是因为改性热 熔胶交联点增多的缘故.另外,体系中引入DBTDL 和硬脂酸钙后,可以使复合氯醋树脂在170?时维 持lh不发生分解,这对改性物的提高有一定促 进作用.由此可知,复合氯醋树脂与聚酯热熔胶发生 了交联反应,并形成了互穿聚合物网络结构,故改性 热熔胶的和熔点有所提高. 温度/~C 图2复合氯醋树脂改性聚酯热熔胶的DSC曲线 Fig.2DSCCuITeS0fpolyesterhotmeltadhesivemodifiedbycompositeVC- VAC 2.3改性前后热熔胶的耐介质性能 复合氯醋树脂具有优异的耐介质性能,复合氯 醋树脂改性聚酯热熔胶前后,其耐介质性能如图3 所示,介质浓度和浸泡时间如表2所示. 表2介质浓度与浸泡时间 Tab.2Chemicalmediumconcentrationandimmersingtime 化学试剂醋酸NaOHNaCO磺酸盐雾 浓度10401025 浸泡时间/h4848482424 由图3a可知:随着复合氯醋树脂用量的增加, 试样在醋酸和NaOH溶液中浸泡后的粘接强度呈先 升后降态势,试样在磺酸中浸泡后的粘接强度呈下 降态势.这是因为未改性聚酯热熔胶的耐磺酸性能 较好,但其耐醋酸和耐NaOH性能较差;复合氯醋树 —— 46中国胶粘剂第2O卷第1期 (复合氯醋树脂)/% (a)耐酸碱性(Acidandalkaliresistance) ?(复合氯醋树脂)/% (b)耐盐性(Saltresistance) 图3改性聚酯热熔胶的耐介质性能 Fig.3Chemicalmedium-resistanceofmodifiedpolyesterhotmeltadhesive 脂与聚酯热熔胶反应形成了互穿聚合物网络结构, 使得复合氯醋树脂优异的耐介质性能得以发挥,从 而使改性后的聚酯热熔胶耐酸碱性能有所上升,但 过量加入复合氯醋树脂时,其低粘接强度的性能特 点就会显现,从而使改性热熔胶的粘接性能下降.由 表2,图3a可知:当(复合氯醋树脂)=40%-50% 时,改性热熔胶在10%醋酸或40%NaOH溶液中浸 泡48h后仍未发生剥离现象,并且其粘接强度分别 达到6.68MPa和6.39MPa. 由图3b可知:随着复合氯醋树脂用量的不断增 加,试样经NaC1喷雾后,其粘接强度呈先升后降态 势;而试样在NaCO溶液中浸泡后,其粘接强度呈 先降后升再降态势.这是因为复合氯醋树脂用量过 少或过多时,其低粘接强度特性发挥主要作用,表现 为改性热熔胶的耐介质性能较差;适量的复合氯醋 树脂有利于互穿网络结构的形成,并且其优异的耐 介质性能逐渐发挥作用,使得改性热熔胶的耐介质 性能逐渐提高.由表2,图3b可知:当(复合氯醋 树脂)=35%,40%时,改性热熔胶经5%NaC1喷雾 24h或在10%Na:CO.溶液中浸泡48h后,其性能 最接近未浸泡试样. 改性前后热熔胶的微观结构如图4所示.由图4 可知:复合氯醋树脂改性聚酯热熔胶上出现很多白 色颗粒,并且粒径大小不一.根据复合材料的增强机 理,这些颗粒既能起到弥散强化作用,也能起到颗粒 增强作用,当基体受到应力作用时,这些颗粒能阻碍 基体的位错运动,限制基体变形,从而提高了胶粘剂 的粘接强度;当复合氯醋树脂用量过多时,基体聚酯 对复合氯醋树脂的黏附力减小,而复合氯醋树脂本 身对金属的粘接强度不高,最后导致复合体系粘接 力下降;另外,适量的复合氯醋树脂可与聚酯形成互 穿聚合物网络结构,并在不降低粘接效果的前提下, 使改性热熔胶的耐酸碱性能有较大提高. (a)聚酯热熔胶(Polyesterhotmeltadhesive) (b)改性热熔胶(Modifiedhotmehadhesive) 图4改性前后热熔胶的微观形貌 Fig.4Microstructureofunmodifiedandmodifiedhotmeltadhesive 2.4增塑剂对热熔胶力学性能的影响 复合氯醋树脂中如果不加入增塑剂DBP,虽可 使热熔胶的耐介质性能有所提高,但粘接性能有所 下降,同时使胶粘剂的熔融黏度增大,故需要加入增 塑剂来弥补这些缺陷.复合氯醋树脂的溶解度参 数(为9.38,9.70)与聚氯乙烯较接近,DBP的溶解度 参数为9.1,9.4_8,根据相似相容的原理,DBP增塑 剂与复合氯醋树脂有较好的相容性,增塑效果较好. DBP对热熔胶粘接强度的影响如表3所示.由 第20卷第1期李雅莎等复合金属板用高强度耐腐蚀聚酯型热熔胶的研制一47 表3可知:随着DBP用量的不断增加,聚酯热熔胶 的粘接强度呈先升后降态势,当W(DBP)=15%(相 对于复合氯醋树脂而言)时,粘接强度相对最大.这 主要是因为增塑剂加入太多使得胶粘剂本身的强度 及抗撕裂性能下降所致(适量的DBP可有效提高改 性聚酯热熔胶的粘接强度,并可增加其流动性和润 湿性).综合考虑,选择w(DBP)=15%H,~较适宜. 表3DBP对热熔胶粘接强度的影响 Tab.3EffectofDBPonbondingstrengthofhotmeltadhesive w(DBP)/%粘接强度/MPaW(DBP)/%粘接强度/MPa 04.9157.1 35.6186.6 66.4206.1 106.8 2.5改性热熔胶结构的FT-IR表征与分析 改性热熔胶的Frr—IR曲线如图5所示.由图5 可知:1427-1435cm-为亚甲基剪切扭曲变形的振动 吸收峰,1255cm处为一CH一C—C1一中相邻碳原子 与氯原子连接所产生的摇摆振动吸收峰,1200cm 处为次甲基C—H的伸缩振动吸收峰,663cm一处为 C—Cl的伸缩振动吸收峰,由此说明体系中存在复合 氯醋树脂;1732cm处为醋酸乙烯酯与饱和脂肪族 酯的C=O吸收峰,1735~1750cm区域重合. 波数/cm 图5改性热熔胶的FT—lR曲线 Fig.5Fr—IRcurvesofmodifiedhotmeltadhesive 此外,2860-3072cm为DBP的主要基团特征 吸收峰;1467cm处为一CH,的特征吸收峰, 1382cm处为一CH3的特征吸收峰;1735cm处为 酯羰基吸收峰;1605,l445cm-1处为苯环骨架振动峰: l125cm处为酯基C一0一C的伸缩振动峰;745cm 处为邻苯二取代基的特征峰.DBTDL的主要吸收峰 在2830,2940cm,,1460cm处;硬脂酸钙的主要 吸收峰在2840,2950cm,,1615,1560cm处.由 于氯醋树脂,增塑剂以及热稳定剂在2000cm.’以 下的吸收峰相近,导致吸收峰重叠或者峰面积增大. 综上所述,聚酯热熔胶与复合氯醋树脂发生了交联 反应,并且形成了互穿聚合物网络结构. 3结论 (1)以DBTDL为主稳定剂,DBP为增塑剂和硬 脂酸钙为辅稳定剂,将其加入到VC—VAc中制成热 稳定性较高的复合氯醋树脂.经复合氯醋树脂改性 后的热熔胶,其提高到91.2?. (2)复合氯醋树脂的最佳配方是:m(Vc—VAc): m(DBTDL):m(DBP):m(硬脂酸钙)=50:3:4:1,在热熔 胶中其最佳用量为W(复合氯酸树酯)=30%. (3)改性热熔胶的最大粘接强度为7.6MPa,经 l0%醋酸或40%NaOH溶液浸泡48h后未发生剥离 现象,其最大粘接强度分别为6.68MPa和6.39MPa. (4)改性热熔胶经5%NaC1喷雾24h或10% NazC0溶液浸泡48h后,其耐介质性能最接近未浸 泡试样. (5)适量的增塑剂DBP可有效提高改性聚酯 热熔胶的粘接强度,流动性和润湿性,其最佳用量为 W(DBP)=15%. 参考文献 [1】向明,篮方,陈宁.热熔胶粘剂【M】.北京:化学工业出版 社,2002. [2]郑辉,邸明伟,徐晓沐,等.聚酯热熔胶的共昆改性研 究lJ】.粘接,2003,24(3):7-9. [3]殷锦捷,马海云.聚脂热熔胶的应用及研究进展IJI.中国 胶粘剂,2003,12(2):47—50. 【4J张伟党.聚醋酸乙烯酯胶粘剂的改性与结构表征lJl1.宝鸡文 理学院(自然科学版),2007,27(2):134—137. [5]李宝绵,李兴刚,许光明,等.铜/钢复合材料的研究及应 用IJJ.材料导报,2002,16(2):22-24,30. 【6】井玉安,王晨宇.不锈钢复合板生产技术综述[J].鞍山科 技大学,2007,30(6):590—594. 【7】张向宇.胶粘剂分析与测试技术[MI.北京:化学工业出版 社,2004. [8】杨庆,沈新元,郯志清,等.低温热塑性改性氯醋树脂的 研究[J].现代塑料加工应用,2006,18(6):8-10. 【9]曹祺风,宋文生,朱长春,等.邻苯二甲酸二丁酯研究概 述[J1.中国胶粘剂,2007,16(10):47—49. ( 责任 安全质量包保责任状安全管理目标责任状8安全事故责任追究制幼儿园安全责任状占有损害赔偿请求权 编辑:杨谷沔) —— 48——中国胶粘剂第2O卷第t期 Studyonpreparinghigh——strengthandanti-corrosionpolyesterhotmeltad hesivefor doublemetalplates LIYa-sha,JIANGJing-hua,HEHui,MAAi—bin (CollegeofMechanicsandMaterials,HohaiUniversity,Nanjing210098,Chi na) Abstract:ThepolyesterhotmeltadhesivewasmodifiedbycompositeVC—V AC(vinylchloride/vinyl acetateresin),whichwaspreparedwhenmassratioofm(VC-VAc):m(dibutyltindilaurate):m(dibutyl phthalate):m(calciumstearate)was50:3:4:1.Theresultsshowedthatthemodifiedhotmeltadhesivehadhigher glasstransitiontemperature(91.2?)andbondingstrength(7.6MPa)whenm assfractionofcompositeVC—VAC was30%inhotmeltadhesive.ThehotmeltadhesivemodifiedbycompositeVC—VAChadwellchemicalmedium— resistance,SOitcanbeusedforheatbondingbetweendoublemetalplatesbecausetheirpropertieswereproximal beforeandafterspraying24hwith5%NaC1solutionorimmersing48hin10%NaCO3solution,itsmaximalbonding strengthswere6.68MPaafterimmersing48hin10%aceticacidsolutionand6.39MPaafterimmersing48hin 40%Na0Hsolution. Keywords:polyester;hotmeltadhesive;vinylchloride/vinylacetateresin;chemicalmedium—resistance; corrosionresistance