近年來,熱熔膠發展迅速,用途廣泛。特別是ＥＶＡ型熱熔膠,需求量大而應用面寬,占熱熔膠消費總量的80%左右。熱熔膠發展這樣快,主要是由于熱熔膠與熱固型、溶劑型、水基型膠粘劑不同,它不含溶劑,無污染,不用加熱固化,無烘干過程,耗能少,操作方便,可用于高速連續化生產線上,提高生產效率。又由于它在常溫下是固態,可以根據用戶的使用要求加工成膜狀,棒狀,條狀,塊狀或粒狀;還可用不同的材料調制不同的配方以滿足軟化點、粘度、脆化點和使用溫度等性能要求。熱熔膠的材料和配方決定了熱熔膠的性能和使用。對于不同的使用性能要求,選擇適當的材料并設計一個合理熱熔膠配方是至關重要的。
1 材料、配比與性能
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ＥＶＡ型熱熔膠是由共聚物ＥＶＡ樹脂、增粘劑、蠟類和抗氧劑等組成。要想調配好一個所需要的熱熔膠膠粘劑,首先應該選擇好主體樹脂,主體樹脂是熱熔膠的主要成份,對熱熔膠性能影響很大,其微觀結構決定了宏觀的性能。ＥＶＡ樹脂結構式如下:
ＥＶＡ樹脂中醋酸乙烯的含量(ＶＡ%含量),共聚物的分子量及分子的支化度決定了樹脂的性能。由于ＥＶＡ樹脂分子鏈上引入了醋酸乙烯單體,從而比聚乙烯樹脂降低了結晶度,提高了柔韌性和耐沖擊性。制備熱熔膠用的ＥＶＡ樹脂一般ＶＡ含量18%～40%之間。樹脂中ＶＡ含量增加,樹脂在寒冷狀態下的韌性、耐沖擊性、柔軟性,耐應力開裂性、粘性、熱密封性和反復彎曲性增加,膠接的剝離強度提高,橡膠彈性增大,但強度、硬度、融熔點和熱變形溫也隨之下降。這樣可以根據熱熔膠的性能要求選擇適當的ＶＡ百分含量的ＥＶＡ樹脂做主體材料。例如在引進地板塊生產線上,用于地板塊拼接的熱熔膠配方如下:ＥＶＡ(ＶＡ28%)100ｇ;增粘樹脂115ｇ;臘類35ｇ;抗氧劑2ｇ。
在該配方中選用了ＶＡ含量28%的ＥＶＡ樹脂,配制的熱熔膠綜合性能比較好。如果在配方在選用ＶＡ含量比較高的ＥＶＡ樹脂,那么配制出的熱熔膠彈性大,硬度不夠,拼接的地板塊不挺直。如果選用ＶＡ含量比較低的ＥＶＡ樹脂,配制的熱熔膠柔韌性差,低溫性能不好,易脆裂,粘接強度低。不能滿足工藝要求。因此選擇適當的ＶＡ含量ＥＶＡ樹脂是很重要的。除ＶＡ含量和分子結構對ＥＶＡ性能有影響外,共聚物分子量大小及分子量分布也有關系。世界各國生產ＥＶＡ廠家很多,生產廠家都給出產品牌號、ＶＡ含量、密度、熔體流動速率、特點及用途。如我國北京有機化工廠生產的牌號28/150和日本三井公司生產的牌號220都給出了ＶＡ含量28%密度0 95和熔體流動速率9ＭＩ)150。(ＭＩ)熔體流動速率與分子結構和分子量有關,根據資料報導,它們之間有下面的函數關系式:ＭＩ=Ｋ Ｍ-2,式中Ｋ;常數; Ｍ;聚合物平均分子量。ＭＩ的數值是指在一定溫度、壓力下,每10分鐘從一個固定直徑的噴孔中壓出聚合物重量的多少,它能宏觀的體現ＥＶＡ樹脂的機械性能,流變性及耐應力開裂性之間的依存關系。ＭＩ值增加,熔融流動性增加;分子量、融熔體的粘度、韌性、抗拉強度及耐應力開裂性下降,而屈伸應力、斷裂伸長率、強度與硬度不變,這樣在設計ＥＶＡ型熱熔膠配方時,熔體流動速率(ＭＩ)值成為一個很重要的參考數據。一般講ＭＩ數值大,分子量相對小些,樹脂融熔粘度低,配制的熱熔膠粘度低,流動性好,有利于往被粘物表面擴散和滲透。粘接工藝上,有這方面性能要求的可選擇ＭＩ相對大的ＥＶＡ樹脂,缺點是耐油性差。
ＭＩ值為1 5～400,在汽車制造中用于硬質泡沫粘接的熱熔膠配方如下:ＥＶＡ樹脂(ＶＡ28%ＭＩ=400)100ｇ;增粘樹脂200ｇ;蠟類143ｇ;抗氧劑3ｇ。該配方選用的ＥＶＡ樹脂ＭＩ值大,配制的熱熔膠融熔粘度低、流動性好,滿足了生產工藝要求。ＭＩ數值小,分子量相對大些,樹脂融熔粘度大些,材料本身內聚強度高,配制的熱熔膠強度也高,提高了膠接強度;缺點是粘度大,流動性不好和工藝性能差。ＥＶＡ樹脂由于ＶＡ含量不同,ＭＩ數值不同,廠家生產的產品型號很多,設計熱熔膠配方時可根據熱熔膠性能要求,選擇適當ＶＡ含量及ＭＩ數值的ＥＶＡ樹脂來調試配方,也可用兩種或多種ＶＡ含量和ＭＩ值不同的ＥＶＡ樹脂調試配方。這樣,可以綜合各種性能,取長補短,則調試出所需要的配方。
1.2 增粘劑
為了增加對被粘物體的表面粘附性,膠接強度及耐熱性,多數的ＥＶＡ型熱熔膠配方中需加增粘劑。增粘劑加入量一般為20～200份。ＥＶＡ和增粘劑配方中二者的比例范圍很寬,主要取決于性能要求。一般隨著ＥＶＡ用量增加,柔軟性、耐低溫性、內聚強度及粘度增加。隨著增粘劑用量增加,流動性、擴散性變好,能提高膠接面的潤濕性和初粘性。但增粘劑用量過多,膠層變脆,內聚強度下降。設計熱熔膠配方時,選擇增粘劑的軟化點和ＥＶＡ軟化點最好同步,這樣配制的熱熔膠熔化點范圍窄,性能好。要想提高熱熔膠耐熱性、就得選擇高軟化點的材料、熱熔膠配方的軟化點隨著材料的軟化點增高而增高。增粘劑的品種很多,常用的增粘劑有松香、聚合松香、氫化松香、Ｃ5和Ｃ9石油樹脂、熱塑性酚醛樹脂、聚異丁烯等。要求選用的增粘劑與ＥＶＡ樹脂要有良好的相熔性,在熱熔膠融熔溫度下有良好的熱穩定性。同一個配方體系用不同的增粘劑增粘效果不一樣,其軟化點直接影響熱熔膠的軟化點,因此增粘劑在熱熔膠中也起著很重要的作用。
