اثر عامل ایجاد اتصال عرضی در چسب‌های آکریلی ساختاری دوجزئی بر پایه متیل متاکریلات

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

تهران، پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران، پژوهشکده فرایند، گروه کامپوزیت، صندوق پستی 112-14975

چکیده

فرضیه: چسب‌های آکریلی بر پایه متیل متاکریلات به‌دلیل فرایند پلیمرشدن خطی، در دسته پلیمرهای گرمانرم قرار می‌گیرند. با افزودن مونومرهای دو یا چندعاملی آکریلاتی یا متاکریلاتی انتظار می‌رود، اتصال‌های عرضی به‌طور جزئی ایجاد شود و خواص گرمایی و شیمیایی بهبود ‌یابد. همچنین، می‌توان با افزودن مونومرهای اسیدی آکریلاتی یا متاکریلاتی، استحکام چسبندگی این چسب‌ها را افزایش داد.
روش‌ها: آمیزه‌هایی شامل درصدهای مختلفی از مونومر متیل متاکریلات و پلی‌متیل‌متاکریلات تهیه شدند. سپس، با اندازه‌گیری گران‌روی و تعیین زاویه تماس، مناسب‌ترین فرمول‌بندی از لحاظ خواص تَرکنندگی انتخاب شد. از آزمون زمان ژل‌شدن برای تعیین مقدار بهینه جزء دوم در این چسب دوجزئی، استفاده شد. به‌منظور بهبود خواص، مونومرهای اصلاح‌کننده شامل مونومر اسیدی برای افزایش چسبندگی و مونومر دوعاملی برای ایجاد اتصال‌های عرضی اضافه شدند. با استفاده از آزمون تجزیه دینامیکی مکانیکی، اثر چگالی اتصال‌های عرضی بر وزن مولکولی بین اتصال‌های عرضی و با آزمون‌های تجزیه گرماوزنی، مقاومت شیمیایی و استحکام برشی، اثر اتصال‌های عرضی بر سایر خواص مطالعه شد.
یافته‌ها: نتایج نشان داد، افزودن مونومر اسیدی موجب شد تا مقدار استحکام برشی هم‌پوشان چسب آکریلی روی زیرایند آلومینیم از حدود  1.1MPa به 7.2MPa افزایش یابد. با استفاده از %4 مونومر دوعاملی و ایجاد اتصال‌های عرضی، این استحکام تا حدود 3.5MPa  افزایش یافت. در بررسی مقاومت گرمایی ‌مشاهده شد، با ایجاد ساختار شبکه‌ای، دمای کاهش %5 وزن، از 194C به 248C افزایش یافت. همچنین مقاومت شیمیایی چسب‌های پخت‌شده، در آب، اتانول، استون و تولوئن بررسی شد. نتایج نشان داد، در حلال قوی استون، نمونه بدون اتصال‌های عرضی حل‌ شد، در حالی که هر دو چسب گرمانرم و گرماسخت مقاومت خوبی در بر ابر آب دارند. نمونه شبکه‌ای %14.9 کاهش وزن را پس از 24h غوطه‌وری در استون نشان داد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Effect of crosslinking agent on the two component acrylic structural adhesive based on methyl methacrylate

نویسندگان [English]

  • Ali Ebadirad
  • Mohammad Hosain Beheshty
Department of Composite, Faculty of Polymer Processing, Iran Polymer and Petrochemical Institute, Tehran, Iran
چکیده [English]

Hypothesis; Acrylic adhesives based on methyl methacrylate are thermoplastic polymers due to their linear polymerization. By adding two or more functional acrylate or methacrylate monomers it is expected that cross-linking may occur partially in leading to their chemical and thermal resistance improvements. It is also possible to increase their adhesion strength by adding acidic acrylate or acidic methacrylate additives.
Methods: Compounds containing different percentages of methyl methacrylate monomer and polymethyl methacrylate were prepared. By measuring viscosity and contact angle, a suitable formulation based on surface wetting property was selected. Gel time measurement was used to find optimum amount of the second component of these two-component adhesives. For improving the properties, some modifying monomers including acidic monomer for increasing the adhesion property and a two-functional monomer for crosslinking were added. Crosslink density was assessed by dynamic mechanical analysis. Thermal gravimetry analysis, chemical resistance and lap shear test were used to evaluate other properties.  
Findings: Results show that the lap shear strength of acrylic adhesive on aluminum substrate increased from 1.1 MPa to 2.7 MPa by adding acidic monomer as adhesion promoter. The strength increased to 3.5 MPa by using 4% of ethylene glycol dimethacrylate as a two-functional crosslinking agent. The decomposition temperature at 5% weight loss increased from 194 to 248 C. The chemical resistance of cured adhesives in water, ethanol, acetone and toluene was also studied. The results show that the specimen without crosslinking was dissolved in acetone while the crosslinked specimen showed 14.9% weight loss after 24 h immersion. Both the thermoplastic and thermoset adhesives showed good water resistance.

کلیدواژه‌ها [English]

  • adhesive
  • Two component adhesive
  • acrylic
  • methyl methacrylate
  • crosslinking
  • curing agent