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自己做的SEBS胶黏剂配方实验,想和大家一起分享
性能与表征

力学性能:剪切强度按GB/T 7124— 2008测定,采用黏结材料为304不锈钢板;剥离强度按GB/T2790— 1995测定,挠性黏结材料为LY12CZ铝合金板,刚性黏结材料为304不锈钢板或PVC板。

FTIR表征:将适量SEBS溶于甲苯,涂覆于聚四氟乙烯板上,干燥后形成薄膜样品。用傅里叶变换红外光谱仪扫描SEBS或环氧SEBS薄膜样品,扫描仪分辨率4.0 cm-1,扫描32次。环氧指数(REP)用红外吸收光谱带中环氧基团的吸光度(Q910)与内标谱

带苯基的吸光度(Q1510)的比值Q910/Q1510来表示。

热重分析:用热重分析仪进行测试。在氮气气氛下,以10℃/min的速率,将温度从室温升至700℃。

SEM分析:用扫描电子显微镜观察SEBS和SEBS胶黏剂或环氧SEBS和环氧SEBS胶黏剂,试样表面进行喷金处理。

结果与讨论

1

SBS和SEBS的选择

SEBS是氢化的SBS。SEBS的主链具有高饱和度,在稳定性、耐热性、抗氧化、耐候性和耐溶剂性等方面比SBS更好,这使其比普通线型和星型SBS具有更广泛的应用。在配方中用SEBS和SBS的组合取代单一的SEBS,讨论了SBS对SEBS胶黏剂拉伸剪切强度和剥离强度的影响,结果如图1所示。


从图1可以看出,随着SBS用量的增加,SEBS胶黏剂的拉伸剪切强度和剥离强度均有不同程度下降。这是由于SEBS的分子量比SBS大,但溶解度较低。在相同情况下,随着SBS用量的增加,胶黏剂的黏度降低,其黏结强度随之降低。所以选择纯SEBS体系较为适宜。

2

SEBS用量对胶黏剂性能的影响

在C9石油树脂和古马隆树脂各为10 g、松香甘油酯为20 g、反应温度为60℃条件下,保持反应时间和搅拌速度不变,在体系中只改变SEBS用量(15、20、25、30 g)和相应溶剂用量,讨论SEBS用量对胶黏剂拉伸剪切强度和剥离强度的影响。结果如图2所示。

从图2可以看出,随着SEBS用量的增加,胶黏剂的拉伸剪切强度和剥离强度均呈先上升后下降的趋势。当SEBS用量为25 g时,胶黏剂的剥离强度均达到最大值,当SEBS用量为20 g时,拉伸剪切强度达到最大值。这是因为随着SEBS用量的增加,在内聚强度中发挥主要作用的弹性体数量增加了,胶黏剂的黏度提高,拉伸剪切强度和剥离强度随之提高。但SEBS用量过大时,体系的黏度过高,施工性能下降,增黏树脂所占比例下降,对黏结基体的表面润湿性下降,因此拉伸剪切强度和剥离强度也降低。从实验结果、施工性能和较高的SEBS价格等因素考虑,SEBS的理想用量为20 g。

3

增黏树脂对胶黏剂性能的影响

增黏树脂对涂层性能具有良好的促进作用,从而提高胶黏剂对基材的润湿性和初黏力、黏结强度等。根据SBS热塑性弹性体两相相容性的不同,常用的橡胶胶黏剂增黏树脂可分为两类:一类只与非极性的橡胶相相容,溶解度参数通常较低;另一类只与极性较大的PS塑料相混溶,其溶解度参数通常较高。此外,还有一些增黏树脂,如高软化点的萜烯树脂、软化点较低的芳烃石油树脂属于中间状态,它们同时溶解于两相。由于SBS是两相结构,因此在选择增黏树脂时,必须考虑其在两相中的相容性。只有与两相同时混溶的SBS才具有良好的性能。 事实上,单一增黏树脂只能与PS或PB混溶,对SBS的改性不明显。如果把不同类型的增黏树脂进行复配,才能获得满意的效果。因此在保持SEBS用量和溶剂用量不变的情况下,讨论不同用量的增黏树脂对胶黏剂拉伸剪切强度和剥离强度的影响,结果如表2所示。比较表2中第7~10号配方,当SEBS为20 g、C9石油树脂30 g、古马隆树脂10g和溶剂64 g时(第10号配方),胶黏剂的拉伸剪切强度和剥离强度都很高。所以选择第10号配方进行实验分析。

4

过氧化氢对胶黏剂性能的影响

从上述分析结果可以看出,SEBS黏胶剂具有

很高的黏结强度,但由于SEBS本身的低分子极性,

与极性材料的相容性和黏附力受到一定限制。

环氧化作用能有效改善聚合物的极性和内聚强度。

环氧化SEBS是将SEBS中丁二烯的双键氧化成为

环氧基。在反应时间2 h、反应温度60℃、SEBS用量

40 g和甲酸用量为SEBS的1/3条件下,考察过氧化

氢用量对环氧SEBS胶黏剂180°剥离强度和环氧指

数的影响,结果如图3所示。

从图3可以看出,环氧SEBS胶黏剂的180°剥离强度高于普通SEBS胶黏剂。环氧SEBS胶黏剂的180°剥离强度最大值达到54 N/25mm,是普通SEBS胶黏剂的两倍多。此外,环氧SEBS胶黏剂的环氧指数曲线与其180°剥离强度曲线的变化趋势相似,表明环氧基数量的增加可明显提高SEBS的极性以及对极性材料的黏结力。过氧化氢用量为8 g时,环氧指数和180°剥离强度同时达到最大值。

5

环氧SEBS TG分析

图5为环氧SEBS的TG曲线。从图5可以看出,普通SEBS的初始分解温度为348.46℃,环氧SEBS的初始分解温度为281.14℃。环氧化SEBS分解温度低于SEBS,耐热性下降。这可能是由于在环氧化反应过程中,少量的SEBS分子链裂解成分子量较小的副产物,导致在升温开始阶段具有一定的质量损失。从图5还可以看出,环氧化SEBS的失重率低于SEBS,这是因为未被环氧化的丁二烯嵌段中的双键易发生裂解,导致SEBS的失重率较高。而

含环氧基的环氧SEBS在高温处理过程中,体系中环氧基团相互反应,形成少量的交联物,导致环氧SEBS的失重率低于 SEBS。

结论

(1)SEBS胶黏剂合成的最佳工艺条件:SEBS 20g、正己烷和丙酮混合溶剂32 g、C9石油树脂30 g、古马隆树脂10 g;反应温度60℃。

(2)用过氧化氢和甲酸对SEBS进行环氧化反应,其最佳工艺条件为:SEBS(SEBS浓度为15%)40 g、甲酸13.33 g、过氧化氢8 g,在60℃下反应2 h。然后,将环氧SEBS和古马隆树脂、C9石油树脂用合适的溶剂混合制成胶黏剂。

(3)SEBS胶黏剂对304不锈钢板的180°剥离强度达到75 N/25mm,对LY12CZ铝合金板的T剥离强度达到16 N/25mm,对304不锈钢板的拉伸剪切强度为0.956 MPa。环氧SEBS胶黏剂对PVC板的180°剥离强度最大达到54 N/25mm,是SEBS胶黏剂的两倍多。红外光谱证实了SEBS的环氧化反应。TG分析表明,与SEBS相比,环氧SEBS的热分解温度下降。SEM观察到环氧SEBS破碎表面部分比纯SEBS更为光滑。


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