白海濤 于東海 趙曉東

摘要：熱熔膠是以熱塑性彈性體或者熱塑性樹(shù)脂為主要成分，并添加抗氧化劑、增塑劑、阻燃劑等成分，保證其整體性能良好。通過(guò)對(duì)石油溶劑的成分和用量、催化劑的用量、聚合溫度等工藝條件的優(yōu)化和探索，削弱苯乙烯對(duì)石油軟化點(diǎn)降低的影響，從而得到色度低，軟化點(diǎn)高的樹(shù)脂，獲得了最佳的配方和工藝條件。對(duì)EVA基礎(chǔ)聚合物的接枝改性或與其它聚合物的多元共混改性是近年來(lái)兩個(gè)明顯的發(fā)展方向。反應(yīng)型EVA熱熔膠等新型改性熱熔膠也不斷涌現(xiàn)，本文從一種石油用的EVA熱熔膠的性能入手，深入進(jìn)行分析，通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，明確其改良后的性能，以供參考。

關(guān)鍵詞：EVA;熱熔膠;改性研究

中圖分類號(hào)：TQ332.5文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1001-5922（2019）05-0087-05

乙烯-醋酸乙烯（EVA）熱熔膠是當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛的熱溶膠黏劑，具有較強(qiáng)的膠接性，在應(yīng)用中幾乎對(duì)所有的材料都具有熱膠接力，如紙張、纖維、木材、塑料、金屬等可以合理進(jìn)行粘接，并不含有溶劑，不會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染，適合當(dāng)前時(shí)代的需求。

1EVA熱熔膠概述

EVA熱熔膠是以熱塑性彈性體或者熱塑性樹(shù)脂為主要成分，經(jīng)過(guò)添加相關(guān)的添加劑進(jìn)行混合制作形成的固體狀粘合劑，在使用過(guò)程中，經(jīng)過(guò)融熔冷卻后形成較強(qiáng)的粘接劑，可以快速進(jìn)行粘接，并廣泛的應(yīng)用在自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中。如以乙烯-醋酸乙烯（EVA）熱熔膠為例，該類型是當(dāng)前應(yīng)用最廣泛的一種，膠接性優(yōu)良，幾乎對(duì)所有的材料均可以進(jìn)行熱力膠接，并且應(yīng)用方便，電氣性能良好，與配合劑的相容性高，具有較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)性，如應(yīng)用在書(shū)籍的無(wú)線裝訂、木材的壓板制作、家具的封邊、紡布等環(huán)節(jié)中，滿足實(shí)際的需求。但EVA熱熔膠也存在明顯的缺點(diǎn)，如粘結(jié)強(qiáng)度較低、不耐脂肪油、不耐高低溫等，造成不良的影響，其主要的原因在于自身的化學(xué)性質(zhì)與物理特性所決定”。經(jīng)過(guò)不斷的發(fā)展，單一采用EVA作為基礎(chǔ)聚合物已經(jīng)難以適應(yīng)當(dāng)前實(shí)際的多樣化需求，尤其是工業(yè)化的迅速發(fā)展，對(duì)其EVA熱熔膠性能要求不斷提升，只有合理對(duì)其進(jìn)行改性，才能保證其應(yīng)用范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新的應(yīng)用。例如下圖為某優(yōu)質(zhì)EVA熱熔膠，如圖1、圖2、圖3所示。

2對(duì)EVA基礎(chǔ)聚合物的接枝改性分析

EVA樹(shù)脂是EVA熱熔膠的基礎(chǔ)聚合物，靈活應(yīng)用當(dāng)前有效的方式對(duì)其進(jìn)行性能的改良，有助于綜合性能的提升。如采取化學(xué)方法應(yīng)用特殊的活性分子對(duì)EVA主鏈上的官能團(tuán)進(jìn)行反應(yīng)，進(jìn)而形成具有特殊性能的改性EVA樹(shù)脂，加入增黏劑、阻燃劑以及相關(guān)的填料等，獲取改良后的熱熔膠，以滿足不同的需求。實(shí)際上，經(jīng)過(guò)改性后的熱熔膠在性質(zhì)上與普通的熱溶膠存在明顯的差異性，通常具有更為特殊的功能，如更耐的性能、較強(qiáng)的粘度等，合理進(jìn)行應(yīng)用。例如，我國(guó)學(xué)者針對(duì)塑料的粘接進(jìn)行深入的研究，靈活運(yùn)用當(dāng)前存在的熔融接枝馬來(lái)酸酐進(jìn)行熱熔膠的改良，探索出最佳的設(shè)計(jì)配方，并保證其熱熔膠的流動(dòng)性達(dá)到2.30cm/min;

剪切強(qiáng)度達(dá)到6.5MPa，該熱熔膠被廣泛的應(yīng)用在木材、金屬、尼木等方面，滿足實(shí)際的需求，如下圖為熱熔膠的應(yīng)用實(shí)踐，如圖4所示。

以有機(jī)過(guò)氧化物為基礎(chǔ)背景，利用馬來(lái)酸酐與熔融的EVA樹(shù)脂進(jìn)行合理的接枝聚合，并將填料、增粘樹(shù)脂等作為助劑，有效的制作出應(yīng)用于油氣管道等特殊位置的密封防腐熱熔膠，并進(jìn)行合理的測(cè)試，將測(cè)試結(jié)果與傳統(tǒng)的數(shù)值對(duì)比，發(fā)現(xiàn)其整體的性能得到了提升，如下表為改良前后的性能數(shù)值，如表1所示。

靈活應(yīng)用當(dāng)前的熔融反應(yīng)方法也可以進(jìn)行改良，對(duì)EVA樹(shù)脂大分子鏈上接枝活性硅烷基團(tuán)性，其主要的原理在于EVA樹(shù)脂蘊(yùn)含的硅烷基團(tuán)與被粘基材料表面的羥基官能團(tuán)之間形成進(jìn)行進(jìn)一步改良，實(shí)現(xiàn)交聯(lián)反應(yīng)，改善其熱熔膠體系的粘結(jié)性與耐熱更強(qiáng)的化學(xué)鍵，促使其整體的附著力得到提升，后期的粘度更高，可以應(yīng)用在粘結(jié)度更高的需求中，如下圖為改良后的專用熱熔膠，如圖5所示。

3與其他聚合物的多元共混改性分析

在進(jìn)行改性過(guò)程中，主要是利用當(dāng)前的一種或者幾種具有優(yōu)越性能的熱塑性樹(shù)脂與EVA樹(shù)脂進(jìn)行合理的共混，如長(zhǎng)簡(jiǎn)介的SIS彈體、聚乙烯、聚酰胺、丁基橡膠以及熱塑性聚氨酯等，通過(guò)有效的混合改良獲取具有多種樹(shù)脂優(yōu)異性能的高分子材料，以滿足實(shí)際的改良需求。例如，以實(shí)際的案例為例，我國(guó)學(xué)者通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)運(yùn)用少量的SIS進(jìn)行共混改性，同時(shí)與石蠟、數(shù)值等混熔，制作成高性能的EVA熱熔膠，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量發(fā)現(xiàn)，其改良的產(chǎn)品除了剪切強(qiáng)度稍微下降后，其剝離強(qiáng)度、熱性能、柔韌性以及其他等性能均有所提升，滿足實(shí)際的需求。例如，在試驗(yàn)過(guò)程中，首先制備熱熔膠，選擇十份石蠟、四十五份EVA、樹(shù)脂四十份以及相關(guān)的抗氧化劑與添加劑若干，按照試驗(yàn)順序依次進(jìn)行添加，制作出樣品，并根據(jù)其樣品進(jìn)行剪切強(qiáng)度與剝離強(qiáng)度測(cè)試。如下表為性能測(cè)試表，如表2所示。

采用EVA作為主體樹(shù)脂，增粘劑為MAH-C5，抗氧劑為1010，增塑劑為DOP，且在它們的配比保持不變的情況下，僅改變EVA的型號(hào)，制得熱熔膠，其性能指標(biāo)見(jiàn)表3所示。用C5改性樹(shù)脂所制的EVA熱熔膠與市售EVA熱熔膠性能對(duì)照各項(xiàng)性能對(duì)照見(jiàn)表4所示。EVA樹(shù)脂的熔融指數(shù)與粘接強(qiáng)度的關(guān)系見(jiàn)圖6。

經(jīng)過(guò)測(cè)量發(fā)現(xiàn)，SIS含量對(duì)其剪切強(qiáng)度產(chǎn)生直接的影響，并且隨著其含量的逐漸增加，呈現(xiàn)出下降的趨勢(shì)。分析發(fā)現(xiàn)其主要的原因在于苯乙烯嵌段影響，在中間形成非極性的異戊二烯嵌段，增加SIS含量則降低EVA的含量，最終導(dǎo)致其極性基團(tuán)減少，在使用過(guò)程中降低了粘接強(qiáng)度，如下圖為SIS質(zhì)量分?jǐn)?shù)量變化對(duì)剪切強(qiáng)度產(chǎn)生的影響，如圖7所示。

SIS是一種熱塑性彈性體，由于其自身的性質(zhì)影響，可以將其作為物理交聯(lián)點(diǎn)，當(dāng)其SIS含量增加時(shí)，其體系中的物理交聯(lián)點(diǎn)不斷增加，促使其整體的內(nèi)聚強(qiáng)度提升，同時(shí)也提升其熔融粘度，但濕潤(rùn)性呈現(xiàn)出下降的趨勢(shì)，進(jìn)而對(duì)剝離性能產(chǎn)生影響，因此經(jīng)過(guò)測(cè)試發(fā)現(xiàn)SIS質(zhì)量分?jǐn)?shù)在6%～8%之間時(shí)其強(qiáng)度性能最佳。

SIS含量對(duì)熔點(diǎn)也產(chǎn)生明顯的影響，例如據(jù)測(cè)量顯示，隨著SIS容量的增加，其改性熱熔膠的熔點(diǎn)呈現(xiàn)出上升的趨勢(shì)，并且達(dá)到8%時(shí)，其熔點(diǎn)上升約為6℃。與此同時(shí)，SIS容量與柔韌性也存在明顯的關(guān)系，在試驗(yàn)中隨著其容量的增加其柔韌性也不斷提高，其主要的原因在于熱塑性彈性體在常溫下呈現(xiàn)出橡膠性質(zhì)，通過(guò)SIS改善其柔韌性能，并且在一定程度上抑制VA的結(jié)晶趨勢(shì)，增加無(wú)定型區(qū)域，但應(yīng)保證其容量在合理的范圍內(nèi)，避免降低其整體相容性，最終造成其粘結(jié)強(qiáng)度降低，因此應(yīng)保證其容量在6%～8%范圍內(nèi)，如下圖為SIS質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)折斷次數(shù)產(chǎn)生的影響，如圖8所示。

本論文利用無(wú)水甲酸（HCOOH）與過(guò)氧化氫（H₂O₂）為原料，對(duì)SIS進(jìn)行原位環(huán)氧化，該方法操作簡(jiǎn)單，反應(yīng)可控性高，原料轉(zhuǎn)化率高，過(guò)程環(huán)保，無(wú)有毒有害物質(zhì)生成。

4與無(wú)機(jī)填料的共混改性分析

充分利用無(wú)機(jī)填料的整體性能可以促使其綜合性得到提升，并降低其成本的投入，因此選擇插層復(fù)合共混方法進(jìn)行改性，將其填料進(jìn)行分散融入，以保證其穩(wěn)定性、剛性、熱穩(wěn)定性、多元聚合物韌性、加工性以及粘接性得到有效的提升，滿足當(dāng)前多樣化的需求。如我國(guó)學(xué)者在研究過(guò)程中利用當(dāng)前的雙螺桿熔融進(jìn)行擠出，進(jìn)一步進(jìn)行制備，實(shí)現(xiàn)其整體性能的優(yōu)化，并將其性質(zhì)進(jìn)行改良，提升整體的工藝水平。如下圖是其改良后的熱熔膠應(yīng)用，如圖9所示。

與此同時(shí)，我國(guó)學(xué)者還嘗試?yán)酶呔畚镞M(jìn)行熱熔膠改性，例如下圖為在不考慮其他材料的背景下高聚物對(duì)其抗拉伸強(qiáng)度產(chǎn)生的影響，呈現(xiàn)出正比的趨勢(shì)，如圖10所示。并且下表為不同熱熔膠的拉伸強(qiáng)度參考值，如表5所示。

經(jīng)過(guò)測(cè)試發(fā)現(xiàn)，高聚物對(duì)熱熔膠的流動(dòng)性也產(chǎn)生影響，如圖11所示，為二者之間形成的反比關(guān)系。并且下表為粘結(jié)劑流動(dòng)性測(cè)試參考值，如表6所示。

在進(jìn)行改良過(guò)程中，還存在一種反應(yīng)型改性EVA熱熔膠，其主要的原理是靈活應(yīng)用當(dāng)前的過(guò)氧化物或其他相關(guān)的方法改性生成具有固定性或者特殊性能的熱熔膠，以滿足當(dāng)前的特殊需求，利用交聯(lián)反應(yīng)提高EVA熱熔膠的內(nèi)聚強(qiáng)度、耐熱性、耐溶劑性能以及粘接強(qiáng)度等，以促使其應(yīng)用于實(shí)踐中。如我國(guó)學(xué)者通過(guò)非反應(yīng)型EVA熱熔膠中添加過(guò)氧化二異丙苯、過(guò)氧化苯甲酰以及其他等混合交聯(lián)劑，促使其在一定溫度下進(jìn)行反應(yīng)，制作出熱固反應(yīng)型EVA熱熔膠，如圖12所示。

結(jié)論：綜上所述，隨著不斷發(fā)展，我國(guó)積極對(duì)EVA熱熔膠進(jìn)行改良，并靈活應(yīng)用新技術(shù)進(jìn)行試驗(yàn)，促使大量的反應(yīng)型熱熔膠等新型改性熱熔膠不斷出現(xiàn)，以適應(yīng)各個(gè)領(lǐng)域的創(chuàng)新發(fā)展。因此應(yīng)加強(qiáng)新型技術(shù)的探索與改良，重點(diǎn)進(jìn)行研究，制作出具有綜合性能的熱熔膠，廣泛應(yīng)用在各個(gè)行業(yè)，促使時(shí)代發(fā)展。