固化与傅里叶红外光谱丙烯酸酯

这些谁用胶水曾知道，时机是一个关键问题。其结果是，对于胶水传单有时看起来像时间表。各种术语被用于描述胶水的属性，并以引导成功的应用;这些包括固化时间或时间达到最大粘结强度，适用期，时间小幅调整，和开放时间。

这些时间都以适合的产品应用新开发的胶水是可以接受的目标市场。例如，根据上胶应用的方法，所述开启时间需要部件已经接合之前，以避免固化进行调整。

流变仪是用于固化过程本身对未固化的胶的特点是很有必要和关键。的Thermo Scientific.^TMHAAKE^TM火星^TM流变仪和它的广泛的配件是用于表征固化行为，无论是用于干燥胶水的理想工具，2-组分体系中，UV固化胶或热固化胶。

然而，流变仪只能报在固化过程中发生了什么，它无法识别的原因。理解为什么一个批次的胶水显示意想不到的性质是很重要的，但“为什么”同样重要的是表明了一个新的应用程序胶水的发展时。为了克服此限制，流变学数据必须与来自不同的分析方法的数据，以便检测在分子水平上的变化相结合。

这种分子数据提供了必要的“为什么”信息流变测量。红外光谱是绝配。这是可以在一个物质或物质的混合物鉴定和定量不同化学基团的技术。

分光计和流变仪是两种不同类型的分析仪器，通常都有自己独立的仪器。在两个不同的仪器上进行测试的主要缺点是需要额外的努力来制备两个不同的样品，因为它们需要不同的制备程序。因此，实际上不可能在完全相同的条件下收集两个相同样本的两组数据。

的Thermo Scientific.^TMRheonaut模块已经开发了不前面提到的缺点与红外光谱流变测试相结合。该模块拥有自己的IR检测器和一个温度控制模块的衰减全反射（ATR）细胞的独特组合。

图1所示。设置与哈克MARS流变仪，Rheonaut模块*和红外光谱仪。

图1显示了Rheonaut模块可以如何用于将HAAKE MARS流变仪用FTIR光谱仪组合成一个分析设置。使用这种独特的组合是同时记录固化胶的机械变化而以跟踪样品中的化学变化，在同一样品收集IR光谱的唯一途径。

实验

甲消费级-2-双组分丙烯酸酯胶水是根据由流变仪外两种组分混合其技术小叶制备。一些这种混合物转移到流变仪。

关于固化材料两个重要的事实来设计的测试方法时，应考虑：亚博网站下载

1. 固化反应开始所述流变仪的外部。为了比较不同的数据集，该测试方法包括重设内部时刻时，2个组分开始混合的元素（图2，步骤3和4）。没有这一点，在装载过程中的偏差会导致在时间轴上一个未定义的偏移。
2. 最大的变化发生在固化过程的初始时刻。对测试方法进行了优化，样品放到下板后，测试可以尽快开始。为了缩短到达测量间隙的时间，在加载样品之前，将上部几何形状降低到10mm(图2，步骤6)。测试在到达测量间隙后立即开始，没有时间进行机械或热平衡。

图2。《Thermo Scientific》中显示的双组分胶的测试方法^TMHAAKE^TMRheoWin^TM测量和评估软件。在步骤3和步骤4中，当2个组分在流变仪外混合时，时间被重置。在步骤5中，上层几何结构移动到一个10毫米的间隙，以减少样品放在下层板上后的提升行程。步骤8使上部几何到测量间隙，并且步骤10开始测试，而无需等待温度平衡。

图3。丙烯酸酯胶的固化;模量G”和G“，复数粘度的发展| H * |和相角δ随着时间的推移。

图4。甲基丙烯酸甲酯(MMA)自由基聚合制备聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。用蓝色表示:C=单体的C键。红色:聚合物中的酯键。

测试方法的流变部分是一个振荡时间曲线，如图2，步骤10所示，其中振荡参数保持恒定，因此检测到的样品的唯一变化是由于养护。在测试过程中，预计模量会发生剧烈变化，因此流变仪的受控变形(CD)模式被用于确保整个测试过程中的最佳信号质量。选取线性粘弹性范围(LVR)内的一个小振幅，仍然可以得到未固化胶具有良好信噪比的数据。评估可以基于代表粘弹性特性的粘性部分的损失模量G”和代表弹性部分的存储模量G’(图3)。

新制备的胶以粘稠为主，G“大于G’，相位角(δ）值约70^o（纯弹性：δ= 0.^o;纯粘性：δ= 90^o）.固化反应迅速，在3.2 min后，G”= G’或交点δ= 45^o， 到达了。这个所谓的凝胶时间之后，将胶主要表现为弹性由于已经在整个样品开发宽网状网络。否则，在胶的任何移动是不可能的或者会降低最终粘合强度。10分钟后，δ被减少到3^o和G”达到作为胶到达其最终强度几乎恒定的值。丙烯酸酯胶然而，就继续治疗以缓慢的速度和12后达到其最终强度 - 24小时。

红外光谱已经在大约每13号同时收集旁边的流变数据。这给出了115 IR光谱的流变测试的25分钟持续时间期间的产率。几个特征信号被看见，并且这些可以与化学反应，因为它的进展（图4）相关联。例如，在1637厘米信号^-1是丙烯酸酯单体的C=C键的特征。在固化反应中，随着信号的减弱，证明了单体的完善。

另一方面，信号在1241厘米处^-1是，除其他外，在被该胶固化（图5）中形成的聚合物的丙烯酸酯O = C-O-C的酯键的特性。

图5。第一次红外光谱(蓝色)和25分钟后的最后一次红外光谱(红色)是在23℃固化丙烯酸酯胶过程中收集的。信号在1637厘米处^-1随时间降低，而在1241厘米信号^-1增加。

的Thermo Scientific.^TMOMNIC^TM光谱分析软件与可选OMNIC系列附加使用户排队按时间顺序的光谱的3D图形，以使特征信号的变化可以在测试（图6）的时间进行评价。

图6。用OMNIC系列软件插件创建的流变仪，显示了样品固化过程中红外光谱随时间变化的三维剖面。

吸光度曲线通过沿其示出了如何在样品变化对应的化学基团的特征波数的数据集创建切割。

组合与所述流变数据的分光曲线表明，模量对应的与单体（图7）的量的减少的初始增加。

图7。用流变学和红外光谱同步监测丙烯酸酯胶的固化。样品模量(红色和蓝色)的增加对应着单体(绿色)的减少信号和聚合物的酯键(黑色)的增加信号。

当G′在10min后达到平台值时，单体的下降速度明显放缓，这是由于固化胶中的单体流动性降低所致。聚合物中酯键的增加量也有所减少，但仍以单体下降速度的两倍继续增加。这表明，分子内过程在最后的固化阶段比自由单体更重要，尽管这主导了固化的初始部分。

这些信息有助于理解为什么固化过程是这样运行的。因此，现在有可能有一个目标的方法来设计一个全新的配方或优化当前的胶水。例如，我们知道是提高温度以增加现有单体的流动性更好，还是增加更多单体更好。

总结

的振荡时间扫描为胶水和类似的固化材料的固化行之有效的表征方法。亚博网站下载它表明从液体在胶的机械性能的固态碱的变化。关于液体胶的剂量和应用特性和键的韧性的问题可以通过流变学结果来回答。评估改变流变性能提供了特征的时间跨度，如固化速度，时间到达键和适用期的最大强度。

的火星HAAKE流变仪可以使用的Rheonaut模块对在固化过程中发生了什么，并且还为什么会发生在分子水平上的相同的样品同时记录FTIR光谱仪进行组合。此显著减少样品制备和分析的时间。它也排除的不确定性，例如不同的样品组合物，或单独运行的分析时这可能是一个结果样品处理。

这种独特的光谱和流变学方法组合提高了数据采集的质量以及时间和成本效率的分析如本报告中所述的。

致谢

从最初由克劳斯Oldörp从亚博网站下载赛默飞世尔科技，卡尔斯鲁厄，德国创作的材料制作而成。

* Resultec开发了由赛默飞世尔科技独家转售Rheonaut模块。

该信息已经被采购，审查和调整由赛默飞世尔科技提供的材料 - 材料与结构分析。亚博网站下载

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