EVA热熔胶改性研究进展

2011-04-12张荣军律微波

化学与粘合 2011年1期

关键词：热熔胶耐热性黏剂

张荣军，律微波

（山东省科学院新材料研究所，山东济南 250014）

EVA热熔胶改性研究进展

张荣军，律微波

（山东省科学院新材料研究所，山东济南 250014）

综述了各种改性EVA热熔胶的性质、作用和研究进展，同时指出了改性EVA热熔胶的研究重点和发展趋势。关键词：EVA热熔胶；改性技术

Abstract:The performance,function and development of modified EVA hot-melt adhesives were summarized.The research emphasis and development trend of modified EVA hot-melt adhesives were also pointed out.

Key words:EVA hot-melt adhesives;modified

前言

乙烯－醋酸乙烯（EVA）热熔胶是应用最广、用量最大的一种热熔胶黏剂。它具有优异的胶接性，对几乎所有的材料均有热胶接力；其熔融黏度低，施胶方便;电气性能优良；与配合剂的相容性好，配合剂选择范围广，可根据使用要求配制性能/价格比合理的热熔胶黏剂。EVA热熔胶大量应用于书籍的无线装订，木材层压板制作，板式家具的封边，无纺布制作等等。

但是EVA热熔胶也有明显的缺点：主要是粘接强度较低，不耐高低温，不耐脂肪油等等。这是由EVA热熔胶组合成分化学特性和物理结构所决定的。EVA树脂本身是一种热塑性树脂，其软化点较低，耐高低温性能有限。主要辅料增黏剂的作用是降低熔融黏度以提高对被粘物的润湿能力和初黏性能，这些材料大多是相对分子质量较小的聚合物，同样不耐高低温。EVA热熔胶结构主体由不同性能的高分子材料共混而成，其胶体在制备和使用时耐热性有限，热稳定性不高，低温性能不好，限制了其使用范围。还因容易产生结皮，不适合大面积涂布粘接。当使用对象的特定外部条件不断发生变化或被加工对象的基础界面有质或量改变时常会发生粘接效果达不到标准的质量问题。单独采用EVA作为基础聚合物进行一定范围的配比调整已适应不了工业发展的技术要求，需对其进行改性才能适应更广泛的应用领域。对EVA基础聚合物的接枝改性或与其它聚合物的多元共混改性是近年来两个明显的发展方向。反应型EVA热熔胶等新型改性热熔胶也不断涌现，各国的研究亦相当活跃，以求探索研制出具有良好综合性能的热熔胶。

1 对EVA基础聚合物的接枝改性

EVA树脂是EVA热熔胶的基础聚合物，通过化学方法将一些活性分子与EVA主链上的官能团进行反应，生成具有特殊性能的改性EVA树脂，再与增黏剂、填料等共混，得到改性EVA热熔胶，与普通EVA热熔胶比较，往往具有一些特殊的性能，如对极性材料的粘接强度更大或者具有更高的耐热性能。

殷锦捷[1]针对塑料的粘接问题进行了研究，采用熔融接枝的方法，以有机过氧化物为引发剂，在EVA上接枝马来酸酐（MAH）而制成热熔胶，并通过正交设计找出对塑料最佳粘接强度的配方，得到的热熔胶的流动性为2.30cm/min;剪切强度为6.5MPa，同时该热熔胶对金属、尼龙、木材的粘接也得到较好的结果，从而扩大了其应用范围。

吴迎霞、沈赤霞[2]在有机过氧化物的引发下，马来酸酐与熔融的EVA树脂接枝聚合，配合增黏树脂、填料及其它助剂，制备出用于油气管道密封防腐的热熔胶。首先考察了不同VA含量、熔体指数的EVA树脂的粘接强度，试验结果表明VA含量为28，MI值为280的EVA树脂具有最佳的性能，通过对MAH不同加入量对热熔胶性能影响的探讨，发现接枝改性后的热熔胶粘接强度得到了极大的提高，在MAH用量为12份时剥离强度可达17.4 kN/m。冷热交变及耐介质实验也表明热熔胶具有优异的耐候性和耐腐蚀性。

杨隽[3]通过反应挤出或熔融反应方法在EVA树脂的大分子链上接枝活性硅烷基团，通过硅烷基团的进一步交联反应来改善热熔胶体系的耐热及粘结性能。由于改性后的EVA树脂所含的硅烷基团与被粘基材表面的羟基官能团之间形成很强的化学键，硅烷改性的EVA热熔胶附着力显著增强，而且改性EVA分子链之间的后期相互交联使得热熔胶组合物的粘接强度得到提高。

2 与其它聚合物的多元共混改性

通过将EVA树脂与其他一种或几种具有良好相容性的热塑性树脂（如聚乙烯、SIS弹性体、丁基橡胶、聚酰胺、热塑性聚氨酯等共混），往往可以得到同时具有这几种树脂优异性能的高分子材料，通过配方的优化就可得到具有优良性能而且成本相对低廉的热熔胶，这也是EVA热熔胶改性最常用、最有效的方法。

鲁俊、张军[4]研究发现少量SIS对EVA热熔胶进行共混改性，再与石蜡、萜烯树脂混熔制成SIS改性EVA热熔胶。结果表明，当SIS的质量分数为8%～10%时，除胶的剪切强度有所下降外，其剥离强度、柔韧性和热性能均得以提高。

W·K·舒、S·M·比尔德特、D·古德[5]提出一种低施胶温度、高耐热性的热熔胶黏剂，胶黏剂包括乙烯-醋酸乙烯和乙烯－丙烯酸-2-乙基己酯聚合物、石蜡和松香等增黏剂，其中聚合物的熔融指数大于550g/10min。该热熔胶在低于135℃的温度下应用仍具有优异的黏附性，黏胶剂具有良好的耐热性和耐寒性。高耐热性大约在140 F°的高温下保持纤维抗撕粘合的能力。

L-Z·龚、M·L·艾伦、J·A·梅哈菲等[6]提出基于EVA和乙烯-丙烯酸－2-乙基己酯共聚物共混的热熔胶黏剂，经共混改性的胶黏剂可以获得具有优异的高温和低温的性能平衡，在低到至少约－20F°或高达约160 F°以上，具有全部或部分的纤维撕裂，适用于要求高抗热性和优良耐寒性包装材料的粘合。

张会华、徐健、王胜杰[7]提出通过在形成热熔胶的组合物中加入丁基橡胶及其衍生物，大大增强了热熔胶的粘结强度，而且该热熔胶在各种底材上均具有优良的粘结强度。

张万喜、张长春[8]通过将EVA与聚酰胺共混，研制出一种特别适用于电子器件粘结的耐高温热熔胶。解决了现有技术难以达到电子元气件工作时130～150℃的温度要求，且无法保证工作时无气味散发的问题。

张荣军、律微波、孟宪铎等[9]为了提高EVA热熔胶组合物的初期强度、最终强度、耐高低温性能，研究将端羟基热塑性聚氨酯树脂与乙烯－醋酸乙烯聚合物、增黏树脂、蜡类、无机填料、抗氧剂等共混，有效提高了EVA热熔胶组合物的初期强度、最终强度、耐高低温性能，同时避免了单独使用热塑性聚氨酯树脂（TPU）时的高成本。

任天斌、王永涛等[10]研究采用将玉米淀粉、淀粉增塑剂、酸或酸酐、润滑剂和填料混合，得到改性淀粉；然后将改性淀粉、乙烯—醋酸乙烯共聚物、增黏剂、黏度调节剂、热熔胶增塑剂、抗氧化剂和填料混合，共混挤出，挤出产物经冷却、造粒，即得所需产品。利用本方法得到的热熔胶产品与传统产品相比成本可降低50%以上，同时产品具有均匀度好、耐水性及耐化学药品性好等特点，可广泛应用于纸盒、书籍无线装订、木材积层板制作和木工封边、无纺布制作等领域。

3 与无机填料的共混改性

聚合物与无机填料的多元共混改性是提高综合性能、降低成本的有效方法。通过插层复合共混等方法将无机填料以纳米尺度分散在聚合物中，就可将无机物的刚性、尺寸稳定性和热稳定性与多元聚合物的韧性、优异的粘接性以及良好的加工性能很好结合起来得到具有优异性能的纳米级复合热熔胶。

孟宪铎、律微波、张利等[11]通过双螺杆熔融挤出，一步熔融插层复合的方法制备出OMMT改性的纳米复合EVA热熔胶，省略了MMT有机化过程，简化了制备OMMT改性纳米复合EVA热熔胶的工艺，经其改性的纳米复合EVA热熔胶可用于大口径聚乙烯管道接口密封粘接，该热熔胶粘接强度大，经其粘接的管道密封性好，管道整体打压2.2～3.0MPa不渗漏。

4 反应型改性EVA热熔胶

将热塑性的EVA热熔胶通过添加过氧化物或其它方法改性生成具有热固性或其它反应型的EVA热熔胶，由于发生了交联反应提高了EVA热熔胶的耐热性、内聚强度、粘接强度、耐溶剂等性能。

赵庆芳[12]通过在非反应型EVA热熔胶一次或分次添加过氧化苯甲酰、过氧化二异丙苯、1，2－二乙烯基苯等混合交联剂、助交联剂、偶联剂等助剂，在一定的温度和时间条件下与EVA树脂发生交联反应，并通过增黏剂、混合交联剂等的用量及反应时间和温度来控制调节交联度，研制出一种热固化反应型EVA热熔胶。与普通的非反应型EVA型热熔胶相比，反应型EVA热熔胶的分子结构由线型转化为三维网状结构，显著提高了EVA热熔胶的耐热性、内聚强度、粘接强度、耐溶剂等性能，从而提高了EVA热熔胶的技术水平与档次，并可在某些方面替代PA、PUR、PET等热熔胶。

5 展望

EVA热熔胶改性技术是一项充满生机的新技术、新材料、新工艺，为我国现代工业的高速化、自动化、连续化提供了有力的支持，随着现代工业的不断创新发展，也必然带动EVA热熔胶改性技术的不断创新发展，可以预见在以下领域不断会有新的进展：通过对主体材料运用共聚、共混和交联的方法进行改性;引入各种极性或非极型侧链和双链的链节，使共聚物内聚强度提高;继续提高EVA热熔胶的粘接性能，不断扩大使用范围，保证各种不同条件的方便操作性和可靠效果；研制反应型EVA热熔胶提高EVA热熔胶的耐热性、内聚强度、粘接强度、耐溶剂等性能；将光固化技术、电子束固化技术引入EVA热熔胶的研发，形成无环境污染、能快速固化、大幅降低能耗的新性能热熔胶；研制EVA热熔胶中有效水溶性物质的参加与密度控制，使EVA热熔胶在所粘接商品进入废弃周期时，与被粘接物质易于分离与回收，使其符合环境要求。

［1］殷锦捷.马来酸酐接枝改性EVA热熔胶的研究［J］.中国胶黏剂，2005，（5）:18～21.

［2］吴迎霞，沈赤霞.管道防腐用EVA热熔胶的研制［J］.化学与黏合，2006，（3）:166～168.

［3］杨隽.硅烷改性EVA热熔胶组合物的制备：CN，1800287A［P］.2006-07-12.

［4］鲁俊，张军.SIS 改性 EVA 热熔胶的研制［J］.粘接，2006，（4）:12～13.

［5］W·K·舒，S·M·比尔德特，D·古德.热熔胶黏剂组合物:CN,1759156A［P］.2006-04-12.

［6］L-Z·龚，M·L·艾伦，J·A·梅哈菲. 热熔胶黏剂:CN,1836020A［P］.2006-09-20.

［7］张会华，徐健，王胜杰.一种形成热熔胶的组合物和热熔胶以及它们的制备方法:CN,101210082A［P］.2008-07-02.

［8］张万喜，张长春，李笑明，等.耐高温热熔胶：CN，1401724A［P］.2008-03-12.

［9］张荣军，律微波，孟宪铎，等.含有端羟基热塑性聚氨酯的EVA热熔胶组合物：CN，201010011704.0［P］.2010-07-28.

［10］任天斌，王永涛，钱志国，等.一种低成本热熔胶的制备方法：CN，101210082A［P］.2008-07-02.

［11］孟宪铎，律微波，张利，等.大口径聚乙烯管道接口密封用纳米复合热熔胶：CN，1887999A［P］.2007-01-03.

［12］赵庆芳.一种热固化反应型EVA热熔胶：CN，101070455A［P］.2007-11-14.