聚丙烯基热熔胶的制备以及对铝板剥离性能的研究

仇 磊，丁武斌，常媛玲，阮龙俊（上海海隆石油化工研究所，上海 200949）



聚丙烯基热熔胶的制备以及对铝板剥离性能的研究

仇 磊，丁武斌，常媛玲，阮龙俊
（上海海隆石油化工研究所，上海 200949）

摘要：以聚丙烯（PP）为基础树脂，通过与功能性树脂共混制备了与铝板具有优异剥离性能的热熔胶。讨论了接枝树脂（PP-G-MAH）、苯乙烯类弹性体（SEBS），以及尼龙6（PA6）对热熔胶性能的影响，并比较了热熔胶在不同温度下，对不同表面状态铝板的剥离情况。结果表明，当热熔胶中含有20% PP-G-MAH时剥离强度达到最大值，苯乙烯弹性体对提高热熔胶的剥离强度有所帮助，PA6对保持热熔胶高温剥离强度有促进作用。

关键词：热熔胶；聚丙烯；共混改性

聚丙烯（PP）是一种应用广泛的半结晶热塑性塑料，因具有较好的耐热性能，可作为热熔胶用于高温条件下塑料/金属复合材料的粘接。又因PP为非极性聚合物，作为热熔胶使用前，一般需通过改性提高与其他基材的剥离强度。

据文献[1]报道，聚烯烃热熔胶改性方法主要有熔融接枝和共混改性，通过改性可以在树脂大分子链上引入极性基团，增加聚烯烃热熔胶与金属基材的剥离强度。现有的聚烯烃热熔胶主要应用于铝/塑，钢/塑复合材料的粘接，此种体系主要是以聚乙烯（PE）为基础树脂的热熔胶。与PE相比，PP具有更好的耐热性能，可以提高塑料/金属复合材料在高温下的稳定性。

本文以PP为基材，通过共混改性方式制备了与铝材具有良好剥离性能的热熔胶，分析了共混树脂对热熔胶剥离性能的影响，以及热熔胶在高温下的剥离性能。

1 实验部分

1.1 原料及仪器

聚丙烯K8303，中石化北京燕化石油化工股份有限公司；PP-G-MAH，实验室自制，接枝率0.84%，熔融指数52 g/10 min（230℃，2.16 kg）；SEBS G1726，美国科腾公司；PA6 1020C，日本三菱公司。

同向双螺杆挤出机，KS-36型，昆山科信橡塑机械有限公司；拉伸试验机，CMT4000GX型，珠海三思泰捷电气设备有限公司；

1.2 试样制备

将PP-G-MAH和共混树脂在高速分散机中分散均匀，然后把混合好的物料加入双螺杆挤出机中挤出，经水冷切粒后即得聚丙烯基热熔胶。

将制备出的热熔胶按照GB/T 2790《胶粘剂180°剥离强度试验方法挠性材料对刚性材料》制备样品，并进行剥离性能测试。

1.3 被剥离铝片的表面处理

方法1（M1）：直接用丙酮清洗；方法2（M2）：用喷砂机制备出表面锚纹深度达到50～75μm的铝板，然后用丙酮清洗板材。

2 结果与讨论

2.1 PP-G-MAH对热熔胶剥离性能的影响

表1是热熔胶中PP-G-MAH的含量对铝板剥离强度的影响。由于PP的非极性特征，没有加入PP-G-MAH的热熔胶与基材没有剥离强度。随着PP-G-MAH加入剥离强度大幅提高，PP-G-MAH在热熔胶中的质量分数达到20%时，热熔胶剥离强度达到最大值，继续增加PP-G-MAH用量会使剥离强度下降。用方法2（M2）处理的板材的剥离强度远大于方法1 （M1）处理的板材的剥离强度，表明机械互锁作用对提高热熔胶的剥离性能有促进作用[2]。

2.2 SEBS对热熔胶剥离性能的影响

表2反应了SEBS用量对热熔胶剥离性能的影响。SEBS黏度低，润湿能力强，可以提高热熔胶的粘接性能[3]，所以本文选择加入高熔融指数的SEBS G1726，来提高热熔胶的剥离性能。

从表2中S8，S9可以看出，由于SEBS本身并没有极性，不能与金属界面产生粘接，所以SEBS对热熔胶润湿基材能力上的帮助，仅体现在用方法2（M2）处理的板材上。

表1 PP-G-MAH含量对热熔胶剥离性能的影响Tab.1 Effect of PP-G-MAH content on peeling property of hot melt adhesive

表2 SEBS对热熔胶剥离性能的影响Tab.2 Effect of SEBS on peeling property of hot melt adhesive

S10，S11，S12反应了在PP-G-MAH存在的情况下，SEBS对热熔胶剥离性能的影响。由于SEBS与PP具有一定的不相容性，过多的SEBS加入会降低热熔胶的内聚强度，从而使胶粘剂的破坏形式从界面间剥离转变成胶层的内聚破坏。通过比较以上热熔胶与方法1（M1）处理的板材的剥离结果，可以看出热熔胶粘接力因为SEBS的加入而有所降低，这是因为SEBS降低了热熔胶中PP的结晶度，导致极性基团在非晶区域的比例降低。

2.3 PA6 1020C对热熔胶性能的影响

PA6具有较高的熔点和较好的耐温性能，而PA6/PP的共混效果可以通过加入PP-GMAH来增加[4]，所以本文在热熔胶中增加PA6，以提高热熔胶的高温剥离性能。

表3反应了PA-6对热熔胶剥离性能的影响。S13～S16比较了PA6 1020C对热熔胶剥离性能的影响，从热熔胶与M1板材在25 ℃下的剥离情况可以看出，PA6的加入会使热熔胶与铝板的粘接力下降，造成这种现象的原因是PP-G-MAH的极性基团与PA6上的酰胺基团进行反应，从而降低了热熔胶极性基团的含量。PA6的加入同样降低了热熔胶的内聚强度，随着PA6的增加这种情况更加明显，从S13到S16热熔胶出现内聚破坏的力值从161 N/cm降低到了111 N/cm。从热熔胶在110 ℃下的剥离强度可以看出，PA6的加入可以改变产品在高温下的破坏状态，由S5的界面间剥离转变到了S14的胶层内聚破坏。PA6可以提高热熔胶在高温条件下的剥离强度值的保持率（25 ℃剥离强度值/110 ℃剥离强度值），加入PA6的保持率都大于60%，而没加入PA6的保持率都不超过50%。加入10份PA6的热熔胶S14在110 ℃下的剥离强度值达到最大，为112 N/cm。

3 结论

（1）聚丙烯基热熔胶与铝板的剥离强度随着PP-G-MAH的增加而提高，PP-G-MAH在热熔胶的用量达到20%时剥离强度达到最大。

（2）热熔胶与经过表面喷沙处理的铝板有更好的剥离性能。

（3）SEBS G1726与PA6 1020C都会降低热熔胶的内聚强度，使剥离的破坏形式从界面间剥离转变为胶层的内聚破坏。

表3 PA-6对热熔胶剥离性能的影响Tab.3 Effect of PA-6 on peeling property of hot melt adhesive

（4）加入10% PA6 1020C的热熔胶在110℃时有最高的剥离强度值，且PA6的加入可以提高热熔胶在高温情况下剥离强度值的保持率。

参考文献

[1]陶国良,贾广成,何乾湖,等.EVA热压粘接PP/m-LLDPE的性能研究[J].粘接,2013,34(3):30-34.

[2]Rudolf Wiechmann.Experiences with peel strength[J].Circuit World,2006,32(3): 30-39．

[3]袁煜艳.SIS、SEBS在热熔压敏胶中的应用[J].粘接,2010,31(7):65-69.

[4]赵娟,崔怡,陈晓丽.接枝聚丙烯增容改性PP/PA6合金性能的研究[J].塑料工业,2007,5(6):19-22.

Preparation of polypropylene based hot melt adhesive and its peeling properties to aluminum plate

QIU Lei, DING Wu-bin, CHANG Yuan-ling, RUAN Long-jun)
(Hilong Petrochemical Research Institute, Shanghai 200949, China)

Abstract：In this paper, the hot melt adhesive (HMA) was produced by using PP as the basic resin and mixing with other functional resins. The hot melt adhesive had excellent peeling strength to aluminum plate. The influence of contents of PP-GMAH, SEBS and PA6 on the HMA properties was discussed. The peeling properties of HMA to aluminum plate at different temperatures and for different surface states were investigated. The results showed that when the content of PP-G-MAH in HMA was 20%, the adhesive had the maximum peeling strength, and SEBS improved the peeling strength of HMA and PA6 promoted the high temperature peeling property of HMA.

Key words：hot melt adhesive; polypropylene; blending modification

中图分类号：TQ436+.4

文献标识码：A

文章编号：1001-5922（2016）02-0059-03

作者简介：仇磊（1983-），男，硕士，研究方向：长距离输送管线聚烯烃热熔胶制备。E-mail：choulei@hilonggroup.com。

收稿日期：2015-05-14