邓伟伟 李吉明 罗茜 刘桂恒

摘要：双组份室温固化结构胶具有固化速度快的特点，在保持快速固化的基础上，对其他要求也越来越高，尤其是要求双组份有机硅胶能够快速粘接低表面能材料，在比例悬殊的情况下不仅要保证胶体表面的黑度和亮度以及对难粘接材质优广泛的粘接适用性，还要求有其他好的综合性能。文章主要研究质量比A：B=8-12：1的比例较悬殊的双组份快固有机硅胶的对低表面能材料的粘接的实验解决方案。主要从合成的偶联剂，制备工艺，色粉及着色等方面着手研究和解决。

关键词：高亮度;高黑度;有机硅粘接剂;低表面能

中图分类号：TQ433.4+38

文献标识码：A

文章编号：1001-5922（2020）06-0030-04

低表面能材料有多种多样，常见的低表面能材料主要有固体硅胶，氟碳材料，聚酯环氧喷涂涂料，PPA，尼龙及尼龙含量较高的尼龙玻纤材质等。

低表面能材质在许许多多行业中都有应用，如家电行业，电子电器行业.高端建筑，汽车制造行业，纺织服装等领域等等均有应用低表面能材料，其在固定及密封需要用到粘接剂和密封剂，其中以有机硅粘接剂和密封剂最为常见，主要因有机硅材质优异的耐高低温性能，耐热性能，耐老化和防水性能，亦可以做到耐酸碱性能，耐溶剂，导热阻燃性等等。

通常低表面能材质都会进行表面处理再涂胶粘接，有物理处理方式和化学处理方式，主要为：溶剂清洗，电晕处理，短波紫外线辐射处理，砂纸处理，喷沙处理，等离子蚀刻，化学蚀刻，加热处理，底涂剂等。有些处理方式对表面粘接效果有限，有些处理方式多一道工序，增加厂家的工艺流程影响效率，且因厂家材质形状多种做样，有的形状不便于处理。而其中化学处理和底涂剂难免会产生VOC和废物排出，现要求胶水能够具备不处理情况下有粘接效果，方便厂家缩短工艺流程，进一步提高生产效率，降低成本。

本项目主要研究双组份快固结构胶对固体硅胶，聚酯环氧喷涂涂料，尼龙玻纤，ppA，氟碳等几种材质的粘接研究。

1 实验部分

1.1 主要原料

α，ω一二羟基聚二甲基硅氧烷，简称，107，粘度，（ 1500-50000mpa.s），江西星火有机硅有限公司;纳米碳酸钙（D50 80nm），恩平白翠华实业有限公司;超细硅微粉：湖州久立华飞;氧化铝，氧化锌，佛山金戈新材料有限公司;硫酸钡，南风集团;1 146，广州坚毅化工有限公司;γ一氨丙基三乙氧基硅烷KH550，γ-β -（氨乙基）-γ一氨丙基三甲氧基硅烷KH792，（KH-570，）荆州江汉精细化工有限公司;偶联剂1，自制;偶联剂2，自制，二月硅酸二丁基锡（ DBTDI），湖北蓝天新材料化工有限公司;黑色粉，;（50 - 1000mPa-s）、二甲基硅油，江西星火有机硅有限公司;亲水型气相白炭黑（LM150），卡博特公司。

1.2 实验仪器

KXJ-2型行星搅拌机，广州市浦林日化装备有限公司;UTM-4104型电子万能试验机，深圳三思纵横科技有限公司;DV-lI型旋转黏度计，美国Brookfield公司;KX2-5型捏合机，江苏如皋强盛塑料化工机械厂;拉力計，烤箱。

1.3 试样制备

A胶的制备：将α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷，增塑剂，活性碳酸钙，硅微粉，白炭黑按照一定比例投入分散搅拌中，在15-20Hz的搅拌速度下搅拌1-2h，冷却后测试粘度，包装成A组分

B胶制备：将自制黑色浆，交联剂，偶联剂，催化剂按照一定比例加入2L行星搅拌机中，抽真空在20Hz下搅拌1h，待完全分散成均匀观察无颗粒后，且呈触变性轻微膏状物质后，可过滤分装成B组分。

黑色浆的制备：将二甲基硅油加入2L行星中，分批次加入黑色粉，待黑色粉全部分散后加热，加热冷却后过三辊机。

1.4 性能测试及表征

A与B按照10：1的体积比配胶，混合均匀后测试以下性能：

1）表干时间：按照GB/T13477.5-2002标准进行测定。

2）黑度：目测，与厂家提供的黑色钢化玻璃板做颜色对比测试。

3）粘接测试：用平口螺丝刀撬动界面，判定为界面破坏还是内聚破坏。

4）垂直拉力：用工件对低表面能材质进行粘接，固化一定时间后施加垂直拉力，得到拉开的最大拉力值。

5）融合性：胶条混合挤出后搭十字架，胶条中间搭接处能够很好的融合在一起

6）固化时间：使用固化深度槽进行测试，5mm厚度全干不粘手需要的时间。

7）剪切强度：按照GB/T528-2009标准

8）扯断伸长率：按照GB/T528-2009标准

9）抗拉强度：按照GB/T528-2009标准

2 结果与讨论

2.1 不同种类的黑色粉制备成色浆的极限添加量

黑色粉有很多种，分为有机的和无机的，无机主要有的有U炭黑，铁黑，有机黑色素主要是色素炭黑，其种类则繁多，是由碳氢化合物在高温裂解下产生的，经过不完全燃烧或热裂解形成的近似球体的胶体粒子的准石墨结构，产品的粒径、结构、和表面活性根据原料和生产工艺的不同而有很大差异，色素炭黑不溶于水，有酸碱性之分。不同的种类也有不同的粒径，杂质含量和吸油值，在众多的黑色粉中帅选出合适的色粉尤为重要。不同的色粉配成B胶后做成的胶固化后需要达到表面黑度高，亮度高，无哑光和偏灰特质，且在昏暗光线差的环境下黑度和亮度对比下依然不会明显变差。

以下是不同的黑色粉与不同粘度的硅油的极限添加量，也就不同的黑色粉在不同粘度硅油里面的最大添加量，按照最大添加量制备成色浆。

2.2 各种不同色浆对成品胶黑度和亮度的影响

前面之所以研究极限添加量是尽可能在色浆里面提高黑色粉的含量，黑色粉含量越高，最终产品的黑度则越高，而我们使用不同的粘度硅油，而高粘度硅油分子量较大所以迁移性较差，有利益体系的稳定性。因此制备了不同种类的黑色浆。使用相同比例的黑色浆加上不同的交联剂和偶联剂制备出B组分，B与A组分配胶后的黑度如表2所示。

按照性能测试方法第3项目测后观察上述炭黑的染色能力排序为：黑①>黑②>黑③

使用相同的A组分与使用上述3种黑色浆配成的B组分配成的胶水进行黑度的一个对比，相同添加比例的情况下，得出3种黑色粉的染色能力是有区别的，3种色粉其中色素炭黑的染色能力最强，普通的N330的染色能力居中，U炭黑的染色能力最差。

2.3 适合低表面能材质粘接的偶联剂

本文前期拟采用普通的偶联剂进行了一系列的配方研究，为了验证和对比自制的偶联剂的粘接效果，实验发现，偶联剂种类和搭配具有协同效果，不同的偶联剂的搭配可以促进一些难粘接材料的粘接，起到润湿和腐蚀表面基材的作用，有的偶联剂负责腐蚀渗透，有的偶联剂负责与表面材质发生反应接枝，同时偶联剂还要与胶体发生交联反应。对于低表面能材料其表面能低，难以润湿，表面活性官能团少，其基材不容易被偶联剂活性官能团抓住。

表3中标记含义：o代表部分粘接（部分内聚破坏）√代表粘接优异（内聚破坏）×代表未形成粘接（界面破坏）

常见固体材质的表面张力为：聚氟乙烯表面张力为：16-20，固体硅橡胶的表面张力为：22-24，尼龙的表面张力为：33，聚酯的表面张力为：41-44，有机玻璃的表面张力为：41，尼龙66的表面张力为：46，环氧树脂的表面张力为：47，上表中四种材质的理论表面张力大小排序为：氟碳涂层<固体桂橡胶

每种偶联剂中都含有氨基类偶联剂，氨基偶联剂可以有效的提高体系固化速度，配合其他不同种类的偶联剂起到协同效果。

上表實验中我们发现A和D对PPA内聚破坏，CD对氟碳涂层内聚破坏，D对固体硅橡胶部分内聚破坏，ACD对FR-PA内聚破坏，D对聚酯环氧涂层内聚破坏。

2.4 从其他方面提高胶体表面黑度和亮度

本文中所叙述的双组份硅胶A：B体积比为8-12：1范围比例下均有较高的黑度和亮度及粘接性，其中A组分为白色，B组分为黑色，AB混合后黑色。以下从两个方面研究协同解决胶体固化后表面的黑度及亮度。

2.4.1 粉体着色实验

A组分主要由107+增塑剂+粉体+补强填料组成，其中粉体呈现白色，以下不同粉体制备的A组分与相同的B组分混合后的黑度及亮度都会有所差异。

上表使用不同粉体在A组分相同的添加量与B组分混胶后得到的黑度从高到低排序为a>e>d=c>b，其中硫酸钡和硅微粉容易被染色，氧化铝和碳酸钙及氧化锌较难被染色，得到的力学性能如上表所示，氧化铝比较低之外，其他都可以满足目前的粘接要求。实验表明通过继续优化，本体强度可以继续上升至2.OMPa以上。

2.4.2 减少表面副反应

表干时间不可太长，否则表面交联剂和偶联剂容易优先跟空气中的湿气反应，形成表面的水解层，表面水解层容易产生哑光效果。经过试验交联剂的量从3%-15%后得出交联剂的量最合适控制在总量的5%-8%比较合适。

3 结语

1）制备高黑亮度的10：1双组分粘接胶，主要从着色黑色粉，黑色素及粘接偶联剂，协同偶联剂，以及填充粉体的着色难易度着手解决。得出色素炭黑的着色能力最好。N330在制备色浆时，极限添加量最大。填充粉体选用白度低一些的硅微粉和硫酸钡更加容易着色，并且本体强度可以达到粘接胶的要求。

2）对于A：B=10-12：1的比例较悬殊的双组份对低表面能材料粘接的解决主要依靠B组分中的偶联剂进行协同效果完成，而偶联剂的量不允许有很大的添加量。在这种情况下，本文采用自制备的偶联剂配合氨基硅烷偶联剂792和改性氨基硅烷偶联剂1 146协同进行粘接获得优异的粘接效果，实现100%内聚破坏。

3）对于黑亮度的双组份A：B=10-12：1的比例来说，影响黑亮度的还有其他一些因素，如填充的粉体，选用的交联剂的量及活性等。

参考文献

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作者简介：邓伟伟（1982-），女，大学本科，工程师，从事多年有机硅粘接剂及上下游产品的研发工作。E-mail： 1036440067@qq.com