林 楓，段申龍

（寧夏大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，寧夏銀川 750021）

新型海綿膠黏劑的制備

林 楓，段申龍

（寧夏大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，寧夏銀川 750021）

通過選用合適的固化劑，在此基礎(chǔ)上利用環(huán)氧樹脂膠接原理，選擇不同配比來確定最優(yōu)固化劑用量。最終結(jié)果表明：在粘結(jié)特定物品時，需要在膠黏劑中加入特定的固化劑，膠黏劑中固化劑含量不同，所得膠黏劑的黏度、固化時間和粘結(jié)效果不同，當(dāng)膠黏劑中各組分比例為環(huán)氧樹脂/鄰苯二甲酸二丁酯/間苯二胺=100/16/4.5時所得的膠黏劑為最優(yōu)膠黏劑，此時粘結(jié)海綿效果最好。

環(huán)氧樹脂；固化劑；膠黏劑；海綿

隨著社會經(jīng)濟(jì)和生活水平的提高，膠黏劑在人們的日常生活和生產(chǎn)中發(fā)揮著越來越重要的作用。由于膠黏劑具有應(yīng)用范圍廣、使用簡便、經(jīng)濟(jì)效益高等特點，因此無論是在高精尖技術(shù)中還是在一般的現(xiàn)代化工業(yè)中，膠黏劑都發(fā)揮著極其重要的作用，已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)和國防工業(yè)不可缺少的一種材料[1，2]。

發(fā)展低毒和無毒的環(huán)保型膠黏劑已成為國際主流，今后膠黏劑的發(fā)展方向應(yīng)該是環(huán)保的熱熔型、水基型和無溶劑型膠黏劑。未來全球合成膠黏劑市場將以低污染的水基膠和熱熔膠為主流，環(huán)保型膠黏劑將成為市場的搶手貨[3]。

海綿使用后成為廢舊海綿，廢舊海綿的處理需要大量的資源。而應(yīng)用膠黏劑重新粘結(jié)制成成品的海綿可以節(jié)約大量的資源，并且回收后粘結(jié)制成成品后的價值，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于回收、處理、加工等的成本，因此，新型海綿膠黏劑的開發(fā)將成為環(huán)保型膠黏劑的一個熱點。所以本實驗研究的成本低、使用方便、適合于海綿的膠黏劑是很有應(yīng)用價值的。

1 實驗材料

試劑材料：環(huán)氧樹脂、鄰苯二甲酸二丁酯（稀釋劑、增塑劑）、丙烯酸樹脂、司盤-80、吐溫-80（乳化劑）、間苯二胺（固化劑）、乙二胺（固化劑）、廢舊海綿。

儀器：水浴鍋、電子調(diào)溫電爐、精密增力電動攪拌器、電子天平、四頸瓶、自制金屬反應(yīng)器、粉針劑瓶、鐵架臺。

2 確定固化劑和主要實驗材料

根據(jù)前期試驗選材，主要選擇了環(huán)氧樹脂、丙烯酸樹脂兩種原料。而根據(jù)性價比，丙烯酸樹脂每公斤的價格約為環(huán)氧樹脂價格的2.5倍，所以選擇環(huán)氧樹脂為主要原料。鄰苯二甲酸二丁酯為環(huán)氧樹脂的非活性稀釋劑，大部分環(huán)氧樹脂膠黏劑所應(yīng)用的稀釋劑及增塑劑都為它，并且鄰苯二甲酸二丁酯的成本低，適合于本實驗的要求。

2.1 實驗方法

（1）按配比：環(huán)氧樹脂/鄰苯二甲酸二丁酯（100/10），稱取環(huán)氧樹脂約100 g、鄰苯二甲酸二丁酯10 mL，于250 mL四頸瓶中水浴加熱60℃攪拌1 h，停止攪拌取出混合物。取切割后的小塊海綿（6.3g）于鐵盤中，用混合物（60.8 g）粘結(jié)海綿，在海綿上加1.2 kg的金屬負(fù)重，觀察隨時間變化的粘結(jié)狀況。

（2）按配比：環(huán)氧樹脂/鄰苯二甲酸二丁酯/乙二胺（100/15/8）。

秤取環(huán)氧樹脂100.5 g、鄰苯二甲酸二丁酯15 mL，加熱混合置于四頸瓶中，去瓶重稱量得混合物109.5 g，水浴加熱攪拌。計算得應(yīng)加入乙二胺8.4 mL，當(dāng)溫度達(dá)到30℃時加入乙二胺，繼續(xù)攪拌觀察反應(yīng)現(xiàn)象。

2.2 實驗結(jié)果與分析

（1）結(jié)果：24 h后觀察粘結(jié)的海綿碎塊，碎塊未粘結(jié)，粘結(jié)劑未固化。48 h后觀察仍未固化粘結(jié)，用手觸摸有粘性。

分析：未加入固化劑，無法固化起到粘結(jié)作用。

（2）結(jié)果：隨著攪拌，反應(yīng)物逐漸呈現(xiàn)固化，最終反應(yīng)物固化于四頸瓶中無法取出，四頸瓶炸裂（故后面實驗改用自制金屬反應(yīng)器）。

分析：用乙二胺做固化劑，固化時間短，可用于粘結(jié)高強(qiáng)度物品，不能達(dá)到用于海綿粘結(jié)的效果。

3 確定最佳配比

根據(jù)第一部分的實驗結(jié)果，由于粘結(jié)不同物品需選擇不同的固化劑。在固化劑選擇中，根據(jù)實驗試劑的情況，選擇了乙二胺、間苯二胺兩種固化劑。由第一部分試驗可知乙二胺固化劑適用于粘結(jié)高強(qiáng)度的物品，且以乙二胺為固化劑的膠黏劑，固化時間短，粘結(jié)后直接呈固體狀態(tài)，最終確定間苯二胺為粘結(jié)海綿膠黏劑的固化劑。

（1）試探性實驗，按環(huán)氧樹脂/鄰苯二甲酸二丁酯（100/16/10），秤取環(huán)氧樹脂51.6 g、鄰苯二甲酸二丁酯3.4 mL于小燒杯中加熱混合均勻后，取3份少量混合物于10 mL粉針劑小瓶中，小瓶1中混合物重8.9 g，小瓶2中混合物重7.9 g，小瓶3中混合物重7.2 g。分別在3個小瓶中加入間苯二胺0.8 g、0.7 g、0.6 g，攪拌均勻。分別取少量產(chǎn)物粘結(jié)兩塊海綿，觀察隨時間變化兩塊海綿粘結(jié)情況。

結(jié)果：所得產(chǎn)物呈棕色，24 h后所有海綿粘結(jié)，膠黏劑固化。3份產(chǎn)物粘結(jié)效果良好，但粘結(jié)表面成塊狀。

分析：3份膠黏劑都為按配比100/15/10制得，按結(jié)果分析間苯二胺可用于海綿膠黏劑的固化。

（2）按配比：環(huán)氧樹脂/鄰苯二甲酸二丁酯/間苯二胺（100/16/2.5），秤取環(huán)氧樹脂50.4 g加入自制金屬反應(yīng)器中，水浴加熱至50℃時加入鄰苯二甲酸二丁酯8 mL攪拌。當(dāng)溫度達(dá)到60℃時加入間苯二胺1.3 g，持續(xù)攪拌，每間隔半小時取產(chǎn)物少量檢測pH、顏色、粘稠度，并用于粘結(jié)海綿，檢測其固化時間及粘結(jié)度。

結(jié)果：放置48 h后膠黏劑未固化，粘結(jié)表面較軟，試劑瓶中產(chǎn)物仍有流動性。用于海綿表面粘結(jié)，粘性差（見表1）。

分析：膠黏劑中固化劑量過少，粘結(jié)后無法固化，無法達(dá)到粘結(jié)海綿的效果。

（3）按配比：環(huán)氧樹脂/鄰苯二甲酸二丁酯/間苯二胺（100/16/3.5），秤取環(huán)氧樹脂51.9 g加入自制金屬反應(yīng)器中，水浴加熱至50℃時加入鄰苯二甲酸二丁酯8.2 mL攪拌。當(dāng)溫度達(dá)到60℃時加入間苯二胺1.8 g持續(xù)攪拌，每間隔半小時取產(chǎn)物少量檢測pH、顏色、粘稠度，并用于粘結(jié)海綿，檢測其固化時間及粘結(jié)度。

結(jié)果：48 h后觀察兩塊海綿，膠黏劑未完全固化，試劑瓶中產(chǎn)物仍可極緩慢流動。用于海綿表面粘結(jié)，粘性很差。

分析：膠黏劑中固化劑量少，粘結(jié)后無法達(dá)到粘結(jié)海綿的效果。

（4）按配比：環(huán)氧樹脂/鄰苯二甲酸二丁酯/間苯二胺（100/16/4），秤取環(huán)氧樹脂52.6 g加入自制金屬反應(yīng)器中，水浴加熱至50℃時加入鄰苯二甲酸二丁酯8.4 mL攪拌。當(dāng)溫度達(dá)到60℃時加入間苯二胺2.1 g持續(xù)攪拌，每間隔半小時取產(chǎn)物少量檢測pH、顏色、粘稠度，并用于粘結(jié)海綿，檢測其固化時間及粘結(jié)度。

結(jié)果：48 h后觀察兩塊海綿，膠黏劑固化，兩塊海綿被拉開，試劑瓶中產(chǎn)物基本不流動。用于海綿表面粘結(jié)，可以粘結(jié)。

分析：膠黏劑中固化劑基本合適，但粘結(jié)效果不能達(dá)到要求。

（5）按配比：環(huán)氧樹脂/鄰苯二甲酸二丁酯/間苯二胺（100/16/4.5），秤取環(huán)氧樹脂55.4 g加入自制金屬反應(yīng)器中，水浴加熱至50℃時加入鄰苯二甲酸二丁酯8.9 mL攪拌。當(dāng)溫度達(dá)到60℃時加入間苯二胺2.5 g持續(xù)攪拌，每間隔半小時取產(chǎn)物少量檢測pH、顏色、粘稠度，并用于粘結(jié)海綿，檢測其固化時間及粘結(jié)度。

結(jié)果：24 h后海綿表面粘結(jié)，膠黏劑固化，粘結(jié)表面較軟，試劑瓶中產(chǎn)物無流動性，但用玻璃棒蘸取呈乳狀粘性較大。用于海綿表面粘結(jié)，粘結(jié)效果很好。

分析：膠黏劑中固化劑含量基本符合要求，粘結(jié)效果達(dá)到要求。

（6）按配比：環(huán)氧樹脂/鄰苯二甲酸二丁酯/間苯二胺（100/16/5），秤取環(huán)氧樹脂50 g加入自制金屬反應(yīng)器中，水浴加熱至50℃時加入鄰苯二甲酸二丁酯8 mL攪拌。當(dāng)溫度達(dá)到60℃時加入間苯二胺2.5 g持續(xù)攪拌，每間隔半小時取產(chǎn)物少量檢測pH、顏色、粘稠度，并用于粘結(jié)海綿，檢測其固化時間及粘結(jié)度。

結(jié)果：放置24 h后，膠黏劑固化，粘結(jié)表面較硬。用于海綿表面粘結(jié)，粘性較好。

分析：黏度較好，粘結(jié)表面較硬，固化劑量大。

（7）按配比：環(huán)氧樹脂/鄰苯二甲酸二丁酯/間苯二胺（100/16/5.5），秤取一定量的環(huán)氧樹脂，按配比量取一定量鄰苯二甲酸二丁酯混合攪拌均勻后，移置自制金屬反應(yīng)器中。水浴加熱攪拌，當(dāng)溫度達(dá)到60℃時加入固化劑間苯二胺，按比例加入間苯二胺，溫度保持60℃持續(xù)攪拌。每間隔半小時取產(chǎn)物少量檢測pH、顏色、粘稠度，并用于粘結(jié)海綿，檢測其固化時間及粘結(jié)度。

結(jié)果：放置24 h后，膠黏劑固化，粘結(jié)表面較硬。用于海綿表面粘結(jié)，粘性很好（見表1）。

分析：黏度好，粘結(jié)表面很硬，固化劑量過大。

表1 最佳配比優(yōu)選表

4 結(jié)論

最終結(jié)果表明：在粘結(jié)特定物品時，需要在膠黏劑中加入特定的固化劑，膠黏劑中固化劑含量不同，所得膠黏劑的黏度、固化時間和粘結(jié)效果不同，當(dāng)膠黏劑中各組分比例為環(huán)氧樹脂/鄰苯二甲酸二丁酯/間苯二胺=100/16/4.5時所得的膠黏劑為最優(yōu)膠黏劑，此時粘結(jié)海綿效果最好。

[1] 張文才，杜素軍，豐功吉，劉俊權(quán).含硅聚氨酯膠粘劑國內(nèi)外研究現(xiàn)狀[J] .科學(xué)之友，2011，15（8）：128-129.

[2] 詹中賢.聚氨酯熱熔膠粘劑的合成與應(yīng)用的研究[J] .中國膠粘劑，2006，（1）：41-44.

[3] 文志紅，陳延娜，鄔素華，高留意.水性聚氨酯膠粘劑[J] .中國膠粘劑，2011，13（4）:55-58.

TQ430.7

A

1673-5285（2012）07-0052-03

2012－04-07

攻關(guān)項目：寧夏大學(xué)自然科學(xué)基金NDZR10-43。

林楓，女（1979-），浙江臨安人，寧夏大學(xué)講師，碩士，主要從事無機(jī)及分析方面的教學(xué)研究工作。