晶须是一种针状或纤维状结晶体,直径极小,几乎不存在任何缺陷,由于内在的完整性,高度有序的原子排列,使其强度接近晶体理论值--原子间价键的强度。而且由于其特有的耐高温、耐摩擦、耐腐蚀和高强度模量等特性,使其用作树脂、金属和陶瓷的补强增韧材料时显示出极佳的物理、化学性能。
采用价廉物美的碱式氯化镁晶须作为热熔胶的填料,能有效地提高热熔胶的加工性能、180°剥离强度、耐候性等性能。特别是在低温下比常用轻质碳酸钙为填料的热熔胶的使用性能有较大提高。研究结果表明,以碱式氯化镁晶须为填料的热熔胶,将进一步拓宽热熔胶的应用领域。
1 实验部分
1..1 主要原材料
EVA28/400、EVA28/150(乙烯一醋酸乙烯共聚物),H一100(石油树脂),二氧化钛,轻质碳酸钙,碱式氯化镁晶须。
1.2实验仪器及设备
箱式电阻炉SX一4-10,冰箱,D一8401型多功能搅拌器,沥青软化点测定仪,橡胶"A"硬度计。
1.3 实验方法
1.3.1 碱式氯化镁晶须表面改性
将碱式氯化镁晶须质量分数0.5%的硅烷或钛酸酯偶联剂加入适量的丙酮或酒精中,搅拌溶解后加入碱式氯化镁晶须,强烈搅拌后,加热蒸出丙酮或酒精。
1。3.2热熔胶的制备
(1)按木质家具用热熔胶的配方,以经表面处理的晶须代替轻质碳酸钙为填料,以EVA为基体,H一100为增粘剂,二氧化钛为增白剂。将EVA和H一100混合加热至熔融,再加入碱式氯化镁晶须和二氧化钛,搅拌混合均匀,冷却。
(2)用正交试验法,改变晶须、轻质碳酸钙、二氧化硅的配比,按(1)中的方法制得热熔胶。
1。4 性能测试
软化点是指热熔胶流动开始温度,可作为胶的耐热性、熔化难易及凝胶化时间的大概衡量。软化点常用环球法测定,所用设备为沥青软化点测定仪。每个试样重复2次测定,测定值相差4℃以上时须重复测试。
硬度用橡胶硬度计于室温测定。
180°剥离强度 按GB/T2792-1998测试。
耐低温性将试样放人冰箱中,于-15oC恒温下放置4 h,然后将试样取出,于室温下放置1 d,测其剥离强度,观察热熔胶的耐低温性能。
固化速度先将试样熔化,制成相同厚度、相同大小的片。于160℃温度下预热5 min使其熔融,再于室温下用秒表记录胶固化的时间,即为固化速度。
2结果与讨论
2.1 不同填料对EVA热熔胶的性能影响
热熔胶填料的添加量最大一般为胶粘剂量的10%。以此添加量为基准,分别以热熔胶常用填料轻质碳酸钙和碱式氯化镁晶须为填料,配方中其他组分量不变,制得EVA热熔胶,其性能如表l。
2.1。1 对胶粘剂粘接性能的影响
胶粘剂180o剥离强度的测定值为胶粘剂粘合力大小的表征。即胶粘剂180。剥离强度越高,表明该胶粘剂粘合力越大。由表1可知,在相同填充量的情况下,填充碱式氯化镁晶须的EVA热熔胶的180o剥离强度比填充轻质碳酸钙的同种胶粘剂高10%,说明以碱式氯化镁晶须为填料的热熔胶的粘合力比轻质碳酸钙为填料的胶粘剂大10%。
据D H Kaeble的研究表明,在剥离测试时断裂的粘接面上同时受到拉伸应力和剪切应力的作用。由于晶须呈微纤维状,在胶粘剂中与基体接触面积大,而且晶须强度高,因此与呈球状的轻质碳酸钙相比,不仅使拉伸、剪切强度增大,而且使胶粘剂内聚力、蠕变保持力增大。
2.1.2对胶粘剂耐候性的影响
汽车、轮船及飞机的许多部件都使用胶粘剂粘接或固定,由于热熔胶不使用任何易挥发溶剂且性能优良,所以用途越来越广泛。但胶粘剂的耐候性、耐热性是影响胶粘剂使用效果主要因素之一,因为许多胶粘剂制品要求在较低或较高温度下长期使用。由表1可知,以碱式氯化镁晶须为填料的热熔胶的耐低温性比以轻质碳酸钙为填料的高l倍。
2.1.3对其他性能的影响
由表l可知,分别以碱式氯化镁晶须和以轻质碳酸钙为填料的热熔胶,其软化点、固化速度性能相当,在本胶粘剂加工要求范围之内。碱式氯化镁晶须为填料的胶粘剂的硬度比轻质碳酸钙为填料的高5%。
2.2复合填料对EVA热熔胶的性能影响
轻质碳酸钙是热熔胶制造中常用的无机填充剂,而如前所述以碱式氯化镁晶须为填料的热熔胶性能优良。为提高热熔胶的性能和降低成本,将2种填料复合,制备热熔胶进行研究。正交试验表及结果如表2所示,由表2可知:
(1)保证硬度的最佳水平为A1 B2 C1。由极差R3j分析,B因素对软化点的影响较大,对实验的影响也较大。
(2)剥离强度最佳水平为A2B2C1。从极差R1j分析,因素B对剥离强度性能影响最大。
(3)软化点的最佳水平为A1B1C2。从极差R2j分析,三因素对软化点的影响都相差不大,从极差分析来看,A、B对软化点的影响比C大。
(4)固化速度的最佳水平为A1B1C2或A2 B1C2。从极差R4j分析,B、C因素对固化速度的影响较大。
(5)对于耐候性,最佳水平为A1B2 C2和A2B2C1,即碱式氯化镁晶须添加量提高,则胶粘剂耐候性提高。
由表l和表2可以看出,碱式氯化镁晶须与轻质碳酸钙混合用作热熔胶复合填料时,各种性能比单一使用有较大提高,而且各种性能指标随碱式氯化镁晶须添加量的增加而增加,碱式氯化镁晶须与轻质碳酸钙在热熔胶中混用具有明显的协同效应。
3 结论
(1)以碱式氯化镁晶须为填料的热熔胶,其180°剥离强度、硬度、耐低温性等均高于轻质碳酸钙为填料的热熔胶。
(2)碱式氯化镁晶须与轻质碳酸钙混合用作热熔胶复合填料时,具有明显的协同效应,比单独使用其中任何一种填料都具有更好的效果。
(3)碱式氯化镁晶须是热熔胶性能优良的填料,以碱式氯化镁晶须为填料的热熔胶具有较高的180°剥离强度、优良的耐候性及适宜的硬度,其应用领域必将进一步拓宽。
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