活性氧化镁在氯丁橡胶胶粘剂的应用

发表时间：2020-04-21 11:09

活性氧化镁是CR胶粘剂重要原材料之一，氧化镁的活性反映了氧化镁与CR胶粘剂反应能力的强弱。活性越高，与CR胶粘剂的反应速度越快。活性氧化镁在CR胶粘剂中的作用是多方面的，主要有硫化交联、酸吸收、防焦烧、与树脂鳌合等作用。

活性氧化镁由于其大比表面积、高活性，用于CR胶粘剂中，可提高胶粘剂的初粘力、粘合强度。改善胶粘剂的透明性。最大的特点可防止胶粘剂的分层沉淀。活性氧化镁的活性一般用吸碘值的大小表示，吸碘值小于400mg/g为低活性，吸碘值在40-100mg/g 为中活性，大于100mg/g 为高活性。高品质的CR胶粘剂一般使用高活性氧化镁。

CR胶粘剂是橡胶胶粘剂产量大、用量广的一个重要品种，具有初粘力、粘结强度高胶层柔韧、弹性良好、耐冲击、耐油、耐碱、耐酸和耐溶剂性、抗臭氧

耐老化、耐久性、和阻燃性好，可粘接多种金属、非金属材料。如用来粘结橡胶、皮革、织物、人造革、木材、混凝土和石棉等，尤其适用于上述这些材料与金属、塑料等不同材料的粘结。它包括溶剂型、乳液型和非溶剂型三个品种，其中溶剂型CR胶粘剂应用最广。溶剂型CR胶粘剂又分为热硫化型和冷粘型。目前使用较多的CR胶粘剂是溶剂型冷粘胶粘剂。

1.活性氧化镁在CR胶粘剂中的硫化机理:

1.1热硫化型CR胶粘剂

一般溶剂型CR胶粘剂由CR、金属氧化物、树脂、防老剂、填充剂、交联剂、促进剂、溶剂等组成。配方不同，成分亦不相同。金属氧化物在CR胶粘剂中可获得加工安全和硫化速度平衡的硫化体系。金属氧化物中氧化锌和活性氧化镁是CR常用的硫化剂，其作用机理较为复杂。在CR硫化交联过程中，氧化锌和活性氧化镁协同对CR发生反应。尤其活性氧化镁的活性大小直接对CR加工安全性和硫化胶性能有很大的影响。考虑综合因素，CR硫化体系中应选择适宜活性的氧化镁。目前，CR的硫化机理众说纷纭，其中较为公认的一种如下：

由于生成具有较高键能的C-O-C(醚)交联键，因此硫化胶有良好的热稳定性。如果单独使用氧化锌，不仅易发生焦烧，而且硫化胶的机械性能差。加入活性氧化镁后，避免了大量的氯化锌的产生，防止硫化胶有焦烧倾向。另外，新生成的氧化锌又重新用于硫化反应过程，从而增加了交联程度。活性氧化镁另一主要作用是酸吸收，可防止胶料早期硫化，防止胶粘剂在加工和存放过程中产生凝胶。活性氧化镁还能有效吸收胶膜残存的溶剂，加快胶粘剂干燥速度，提高初始粘接强度。

1.2 冷粘型CR胶粘剂

冷型胶粘剂室温固化后不产生硫化交联反应。胶粘剂的粘接力靠CR结晶性和树脂的粘合力完成。氧化锌在冷粘型CR胶粘剂中作为吸酸剂不起交联作用，因此使得胶液浑浊，产生分层和沉淀，胶膜发粘，影响干燥速度。现在，大多数厂家在冷粘型CR胶粘剂的配方中不加或少加氧化锌或使用少量的碱式碳酸锌。而活性氧化镁在冷粘型CR胶粘剂中与树脂鳌合，防止胶液分层和沉淀，可使胶液透明，耐热，干燥速度快，粘合力提高。同时，活性氧化镁吸收胶液中的酸。减少氧化锌的用量，增加氧化镁的用量，可提高胶液的性能。但氧化镁的用量过大，胶液的稳定性会下降。一般适宜的用量约8-12份。氧化镁的用量对粘接强度的影响见表下图：

表1.氧化镁用量与粘接强度的关系

2.活性氧化镁在预反应中的作用

CR胶粘剂的主要成分除了CR外，还有树脂。树脂对CR胶粘剂的影响较大。树脂的作用提高粘合力，改进内聚强度，延长粘合保持时间。常用的树脂：叔丁基酚醛树脂、菇烯酚醛树脂、石油树脂、松香树脂等。其中以叔丁基酚醛树脂效果最佳。

如果将树脂直接加入CR胶粘剂中改性效果很差，且极易产生分层。只有将树脂与氧化镁进行预反应后再加入，才会明显地提高粘接强度、耐热性、层安定性和贮存稳定性。树脂与氧比镁进行预反应生成鳌合物。树脂的质量、氧化镁的活性、溶剂和催化剂的选择、反应温度、反应时间等因素对预反应产生很大的影响。现常用的的反应条件为氧化镁的用量为树脂的10%，并加入树脂量的约1%的水(或三乙醇胺、吗琳、N一甲基一2一比咯烷酮等弱碱性有机化合物)作为催化剂，在溶剂中搅拌反应，溶剂与树脂等量，温度20-25℃，时间6一8小时。鳌合物的结构式为：

在鳌合反应过程中，活性氧化镁与叔丁基酚醛树脂反应，要求活性氧化镁的活性高(吸碘值大于100mg/g )，比表面积大，粒子细，分散性好，堆积密度适中（0.2g/cm³-0.3 g/cm³）。堆积密度大，易出沉淀；堆积密度小，操作环境恶劣。另外，要防止活性氧化镁吸潮。因为，水分吸附在活性氧化镁表面，将部分内、外表面湿润，使活性氧化镁的的活性减弱，影响鳌合反应。所以使用之前，活性氧化镁要严格控制水分含量，最好烘干。预反应所生成的鳌合物要满足以下要求：预反应灰分含量大于6%，鳌合物的熔融或分解温度大于250℃；外观为淡黄色，而且不发生变化；粘度大于2000mpas；放置过夜后很少或几乎无沉淀。