钢桶专用密封胶粘剂的性能
文/ 李树菊
摘要：考察了以专用羧基丁苯胶乳为基础料的制造钢桶用专用密封胶粘剂的粘结性、耐寒性、耐热性、耐溶剂性、存放稳定性等基本性能及应用性能。结果表明，该胶粘剂的基本性能均优于国内现有的其他4种胶粘剂，应用性能达到了“国际海运危险品包装规定”Ⅰ类包装标准。
关键词：羧基丁苯胶乳；胶粘剂；钢桶；密封性能
随着石油化学工业的发展，对包装各种液体化工原料及产品所用钢桶的数量需求聚增，对钢桶的质量特别是对其密封性的要求更加严格，因此研制性能优良的制造钢桶用密封胶粘剂，以保证钢桶的密封性，对提高钢桶的质量、减少化工产品运输过程中由于包装不好产生泄漏而造成的经济损失是非常重要的。
羧基丁苯胶乳具有较高的界面粘着力、较好的成膜性、优异的机械、化学及冻融稳定性，与填料极好的相容性等特点。我们研究了一种专用牌号的羧基丁苯胶乳，并以它为基料制备的制造钢桶用密封胶粘剂，基本满足了液体化工原料及化工产品如苯酚、丙酮、苯乙烯等的包装要求。本研究对此胶粘剂的基本性能及应用性能进行了全面考察、结果表明该胶粘剂是一种性能优良、具有较好应用前景的新型密封胶粘剂。
1、试验部分
1.1 试样制备
在一个被粘铁试片上施以一定的胶粘剂，晾置4~5min以后，再将另一被粘铁试片放置其上，并施加1.5MPa的压力，然后在室温下放置4天，即可用该胶接好的试样进行胶粘剂的各种性能测试。
1.2 钢桶制造
将一定量胶粘剂（约30g）涂在200升钢桶桶底盖上，晾置一定时间后，在机械卷边机上施加一定压力，将桶身和桶盖装配好，然后对每个成品桶进行气密检查，并按批次抽样进行水压与跌落试验。
1.3 胶粘剂性能测试
按GB528标准测定扯断强度和伸长率；按GB7124标准测定剪切强度；将按GB7124标准制备的金属对金属搭接的胶粘剂试样浸没在苯酚等溶剂中，在规定时间与温度条件下，测试胶粘剂试样的剪切强度来检测胶粘剂试样置于规定的冷冻温度与时间打件下，然后测试胶粘剂试样的剪切强度来检测胶粘剂的耐寒性能。
2、结果与讨论
2.1 本胶粘剂性能测试结果及与国内同类产品对比结果见表1。从表1可以看出：本胶粘剂在常温下的粘接性能（拉伸剪切强度及伸长率）明显优于其他各种产品，耐寒性能也很好。表中耐溶剂性能测试结果表明，5种胶粘剂耐甲苯、甲基丙烯酸性能均不好，因此，用上述5种胶粘剂所密封的钢桶均不能盛装甲苯与甲基丙烯酸，而本胶粘剂耐酮、乙醇、丙烯酸及苯乙烯的性能均较好，且优于其他4种胶粘剂。
表1 几种密封胶粘剂在不同温度下及溶剂中的垃伸剪切强度（MPa）
| 项目 |
本胶粘剂 |
F密封胶 |
8710改性胶 |
8710胶 |
403胶 |
常温 |
1.32 |
1.08 |
0.30 |
0.28 |
0.30 |
低温 |
1.30 |
0.79 |
0.37 |
0.26 |
0.09 |
耐丙酮 |
0.85 |
0.57 |
0.09 |
0.19 |
剥离 |
耐乙醇 |
0.97 |
0.54 |
0.34 |
0.25 |
剥离 |
耐丙烯酸 |
1.05 |
1.04 |
剥离 |
剥离 |
剥离 |
耐苯乙烯 |
溶胀 |
溶胀 |
- |
- |
- |
耐甲苯 |
剥离 |
剥离 |
剥离 |
剥离 |
剥离 |
耐甲基丙烯酸 |
剥离 |
剥离 |
剥离 |
剥离 |
剥离 |
耐热苯酚 |
1.23 |
1.05 |
0.51 |
剥离 |
0.48 |
注：本胶粘剂伸长率为452%，F密封胶的伸长率为372%。
苯酚的熔点较高，耐在温度约60℃的条件下装桶和卸桶，所以用户要求将60℃的热苯酚放在钢桶内停留24小时后无泄漏。根据上述要求进行耐热苯酚实验：将胶接好的试样在60℃的苯酚中放置24小时，然后将温度升到80℃恒温6小时，实验结果见表1。从表1可见，本文研制的胶粘剂耐热苯酚性较好，浸泡30小时后的剪切强度高于其它4种桶用密封胶粘剂。
实验还考察了所研制的胶粘剂的存放稳定性，将配制好的胶粘剂在室温条件下存放90天，然后观察胶粘剂的外观和测定存放前后胶粘剂的剪切强度。实验结果为胶粘剂的外观、颜色基本无变化、无絮凝、变质等问题发生。测得存放前后的剪切强度分别为1.12MPa和1.17MPa。说明了所研制的胶粘剂的存放稳定性较好。
2.2 讨论
为了从胶粘剂主体胶的结构、性能及填充剂的种类、用量等方面来说明胶粘剂性能的好坏，本研究对以上各胶粘剂进行了组成分析，结果见表2。
表2 几种胶粘剂的组成
| 密封胶 |
主体胶种类 |
填充剂种类 |
填充剂质量食量/% |
交联剂 |
本胶粘剂 |
羧基丁苯胶乳（专用） |
白碳黑、碳酸钙 |
大于8 |
有 |
F密封胶 |
羧基丁苯胶乳 |
白碳黑 |
5~8 |
无 |
8710胶 |
天然胶乳 |
主要为陶土 |
很低 |
无 |
8710改性胶 |
天然胶乳 |
主要为碳酸钙 |
较低 |
无 |
403胶 |
氯丁胶乳 |
主要为镁化合物 |
很低无 |
|
从表1、表2可见，本胶粘剂与8710胶和8710改性胶在主体胶及填充剂的种类和用量上有很大的差别，致使胶粘剂性能有明显的区别。本实验研制的胶粘剂使用了粘结力高的羧基丁苯胶乳作为主体胶，比8710胶和8710改性胶的拉伸剪切强度高约1.0MPa，耐溶剂性能比较好。另一方面，F密封胶虽然主体胶与本胶粘剂大体相同，但本胶粘剂中的羧基丁苯胶乳聚合物的羧基含量高，加之聚合物的玻璃化温度低，所以使配制的胶粘剂粘附性、弹性及而寒性比F密封胶更好。从表1还可以看出，本胶粘剂的粘度降低，即在同样粘度下填料的加入量大，从而缩短了干燥时间、降低了成本和提高了胶粘剂的粘结强度。综上所述，从几种胶粘剂性能的比较可见，本实验研制的胶粘剂性能较好，具有明显的优点，而且与同类胶粘剂相比成本最低。
2.3 胶粘剂的应用试验
用本胶粘剂生产卷边200升钢桶918个，封桶后按检验要求，在0.05MPa压力下进行了气密性检验，结果见表3。
表3 200升钢桶的气密试验
| 粘剂批号 |
生产成品桶数量/个 |
气密性合格率/% |
1# |
453 |
99.13 |
2# |
258 |
100.00 |
3# |
207 |
99.67 |
为了进一步考察该密封胶粘剂的性能，按国际危险品包装规定的最高标准——Ⅰ类包装标准进行了水压和跌落试验（破坏性试验），结果列于表4。
表4 200升的钢桶水压和跌落试验结果
| 试验项目 |
国际危规Ⅰ类标准 |
检测结果 |
水压/MPa |
0.25 |
无渗漏 |
跌落高度/m |
1.80 |
无渗漏 |
跌落高度/m（超标准检测） |
2.15 |
无渗漏 |
由表3、表4可见，用本实验研制的密封胶粘剂密封的200升钢桶经气密、水压及跌落试验检测达到了国际危险品包装标准的Ⅰ类包装要求。
3、结论
（1）所研制的钢桶用密封胶粘剂的粘结性、耐寒性、耐溶剂性及存放稳定性较好，并优于国内现用的4种较好的钢桶用密封胶粘剂。
（2）制备了批量胶粘剂，并在钢桶生产线上进行了200升钢桶的封桶、气密、水压、跌落试验，结果表明钢桶质量达到了“国际海运危险品包装规定” Ⅰ类包装标准要求。
