热固化丙烯酸胶粘剂是一种建筑结构胶粘剂，常和环氧树脂和氨基甲酸酯胶粘剂处于竞争地位，同时这一类胶粘剂也具有独到的特性。虽然从20世纪60年代末他们就已经商品化，但由于种种原因，热固化丙烯酸胶粘剂市场仍将会快速增长。

热固化丙烯酸胶粘剂是橡胶增韧体系，在室温下快速固化，形成交联结构，适合于粘接金属、工程塑料以及其它基材。在这方面，热固化丙烯酸胶粘剂和室温固化双组份环氧树脂胶粘剂和聚氨酯胶粘剂处于竞争地位。

然而，丙烯酸胶粘剂在某种程度上结合了各种性能优势。他们可以提供高剪切强度、剥离强度、抗化学品性能以及冲击强度。热固化丙烯酸胶粘剂可粘接的基材范围很广，所需做的表面处理工作少。表1中列出了热固化丙烯酸胶粘剂的优缺点。

表1 热固化丙烯酸胶粘剂优缺点

优   点    缺   点

快速、可控制固化    单体有气味且易燃

可应用于较恶劣粘接表面    胶层要求很薄

高剥离强度和耐冲击性能    受氧气抑制

具有较好的耐湿气和耐候性    在某些塑料基材上可能引起应力开裂

无需精密混合    对极性、强酸性和强碱性溶液耐受性有限

100%固含量    对于锌粘接表面可能需要底涂层

对于包括塑料和许多化合物都具有较好的粘接强度使用方法较多    可使用的上限温度有限(120℃)

这些胶粘剂同时还具有一些独特的在室温下的应用和固化方法。热固化丙烯酸胶粘剂可以用作标准的双组份混合或分散体系，基础组份可以施于粘接基材的一面，而活性组份涂于另一面，或者一个组份施于粘接材料的一面，而另一个组份施于另一面。这些不同的施工方法以及固化时间可以从很短到相对较长这些特性使得其在装配应用中具有很多优越性。

热固化丙烯酸胶粘剂有三种使用方法。

第一种，和普通的双组份胶粘剂的使用方法相同。使用时双组份通过手工或自动计量混合设备混合。混合比例一般从1:1到20:1。这些胶粘剂可以调整出不同的诱导时间，从几分钟到几小时不等。在诱导期内无成膜或固化发生。

第二种方法使用表面活化剂。胶粘剂的一个组份为配方中的基础聚合物(聚合物和增韧剂)和部分自由基反应物，另一部分含有活化剂溶液。活性剂施于粘接基材的一面，溶剂挥发。活化剂最终可以形成无粘性的膜，或仍保持液体状态，这由所使用的活化剂的化学性质决定。在真正实施粘接之前，活化剂可以保存相当长的一段时间。基础组份施于粘接基材的另一面，然后将二者和在一起，开始发生聚合，形成粘接。

第三种方法很少使用，称为A/B或“蜜月”方式，组份Ａ施于粘接基材的一侧，组分Ｂ施于粘接基材的另一侧，然后合拢，开始聚合，形成粘接。较薄的粘接区域有利于热固化丙烯酸胶粘剂的固化，尤其对于第二种和第三种粘接方法。0.25mm厚的粘接层可以获得优异的性能。0.25mm以上的粘接层厚度也能获得合理的粘接性能。这其中的原因可能如下：

・相对较大的表面积可以是粘接快速初始化，发生聚合

・降低速度，使氧气进入胶粘剂，从而抑制了聚合。

应用性能

反应性丙烯酸胶粘剂的一个杰出性能就是优异的粘接强度，包括拉伸――剪切强度、剥离强度、冲击强度，同时可以粘接多种基材。在粘接塑料的时候，往往是粘接基材破坏发生在粘接失败之前。

可以粘接的材料包括金属，如钢、铝、铜等，许多金属由于对自由基固化机理存在催化应，所以会加速热固化丙烯酸胶粘剂的固化速度，锌表面的情况有所不同，需要进行表面处理，来提高粘接性能。对于塑料材料，如ABS、丙烯酸酯、聚碳酸酯、刚性PVC、尼龙、酚醛、增强塑料、环氧树脂等，可以使用热固化丙烯酸胶粘剂粘接，使用环氧树脂、聚氨酯和热固化丙烯酸胶粘剂粘接的各种基材的剪切强度如下表所示：

表2　粘接各种基材的剪切强度

基 材    环氧树脂    丙烯酸酯    聚氨酯

ABS    374psi(a)    82psi(s)    632psi(a)

聚碳酸酯    287psi(a)    1136psi(s)    1054psi(s)

聚丙烯    347psi(a)    1260psi(s)    960psi(s)

玻璃钢    890psi(a)    1714psi(s)    356psi(a)

Gelcoat    760psi(s)    770psi(s)    790psi(s)

Xenoy    500psi(a)    1200psi(c)    1115psi(a)

热固化丙烯酸胶粘剂的一个令人感性趣的优点是，它们可以粘接有部分污染的表面。对于一些未进行预处理的表面，如油性钢材表面，它们仍然能够提供很好的粘接强度。人们推测，油可能分散到聚合物内并且充当增塑剂，这是一个十分有特色的优势，可能粘接大表面积的钢材，它们表面往往有油，这不像以前的那些粘接体系，必须先清除表面油。

配方

丙烯酸胶粘剂的最重要的组份是单体、催化剂体系和增韧剂，最初的杜邦第二代丙烯酸胶粘剂的组成如表3所示。

通过两部分混合来引发丙烯酸胶粘剂的固化，其中一部分为基础组分、另一部分为固化剂。

表3　杜邦反应型丙烯酸的组成

组   分    百分比%

基础组分

甲基丙烯酸甲酯(乙烯基单体)    54

氯磺化聚乙烯(增韧弹性体)    35

甲基丙烯酸(增粘剂)    10

乙烯基二甲基丙烯酸(交联剂)    1

过氧化氢(引发剂)    0.5

2,6－二叔丁基-4-甲基苯酚(稳定剂)    0.15

活化剂组分

Aniline butyraldehyde （促进剂808）    100很多可聚合乙烯基单体都可以用于热固化胶粘剂，然而甲基丙烯酸甲酯是使用最早也是最常用的一种，虽然甲基丙烯酸烷基酯已经表现出优异的使用性能和与其它增韧剂的相容性，但问题是这些单体很容易挥发，并且有令人不愉快的气味。低挥发性单体如四氢呋喃，环己酯、甲基丙烯酸异冰片酯或不挥发甲基丙烯酸酯，如甲基丙烯酸异癸酯、月桂醇酯和甲基丙烯酸十八烷酰，虽然这些单体气味有所降低，但它们价格普遍比较昂贵，而且在固化的一致性、塑料粘接和耐温性能差强人意。

研究发现，酸性单体如甲基丙烯酸，加入到其它单体中，可以提高粘接强度和耐温性，同时固化速度也较快。在暴露于氧气的粘接表面，马来酸可以显著的提高固化性能。研究发现，向第二代粘合剂配方中，加入过量5%的具有至少3个乙烯双键的可相容的不饱和聚合单体，如三羟甲基丙烷三甲基丙酸酯，可以使固化时间降到六十秒以下。

催化体系

典型的催化体系使用过氧化苯甲酰作为引发剂或氧化组份,而叔胺,如N,N-二甲基苯胺作为固化剂或还原剂。其他研究成果如表4所示。一般情况下，自由基官能团引发剂作为胶粘剂的基础组成部分，而固化剂则是单独加入或溶于可挥发性溶剂中，然后施于粘接基材的一面或两面。然而，当过氧化苯甲酰和叔胺结合使用时，胺可以作为胶粘剂配方的一部分，而过氧化苯甲酰则在胶粘剂使用前迅速和胶粘剂混合。

表4　热固化丙烯酸胶粘剂使用的引发剂和固化剂

引发剂    固化剂    特点

过氧化氢    苯胺/正丁醛缩合产物    用于最初的第二代丙烯酸胶粘剂

异丙苯过氧化氢    四甲基硫脲

Coppersaccharinate    p-toluene sulphinic acid

过氧化苯甲酰    二茂铁

芳香族过酸酯和过渡金属化合物溶液    胺/醛缩合产物    低味配方

Saccharin    胺/醛缩合产物    可固化热熔配方

最常用的固化剂就是苯胺和正丁醛缩合的产物，如Vanaｘ808(R.T. Vanderbilt Chemical)，可以喷涂100%的固体或涂布溶液作为底层。一旦使用，由于氧化作用，有效时间可持续4-8小时，常常和N,N-二甲基苯胺配合使用。为加速固化速度，常向固化剂中加入过渡金属有机盐类促进剂，如铜、钴等。

由于丙烯酸单体固有的不稳定性，销售时其中通常加入了含有自由基官能团的稳定剂，来保证其具有合适的储存期。但它们的浓度对于热固化丙烯酸胶粘剂体系而言还是不够的，尤其是那些含有过氧化物催化剂的体系。因此，需要额外加入自由基稳定剂，如对苯二酚、对苯醌等。通常需要在储存期和固化速度上折衷。然而，研究发现，2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚(BHT)可以延长体系的保存期，而不影响固化速度。