EVA热熔胶膜的制备及在金属与陶瓷复合中的应用

韩友泉，聂锡铭

（山东北方现代化学工业有限公司，山东 济南 250033）

EVA热熔胶膜的制备及在金属与陶瓷复合中的应用

韩友泉，聂锡铭

（山东北方现代化学工业有限公司，山东 济南 250033）

用不同的乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）制备了EVA热熔胶膜，分析了不同醋酸乙烯（VA）含量、不同融熔指数（MFR）的EVA对EVA热熔胶膜拉伸强度、耐热性和复合黏合性能的影响。结果表明，以VA含量为12%～18%、MFR为1.1～3.0的EVA树脂制得的EVA热熔胶膜对陶瓷与金属复合粘接性能相对最好。

EVA树脂；热熔胶膜；复合；粘接

用于陶瓷与金属复合粘接的乙烯-醋酸乙烯共聚物树脂（EVA）热熔胶膜，要求粘接强度较高，耐温和耐候性能较好。目前市售的工业EVA包装热熔胶膜由于醋酸乙烯（VA）含量较低且用料不同，使得对金属与陶瓷复合时的粘接性能较差，不适合金属与陶瓷粘接应用；光伏EVA热熔胶膜则多采用VA含量在28%以上的EVA制得，但其耐高温性并不理想，无法满足70 ℃下环境温度的需要。本研究以适宜的VA含量和融熔指数（MFR）的EVA或者EVA树脂与低密度聚乙烯树脂（LDPE）共混改性，成功制得适应于金属和陶瓷复合粘接的EVA热熔胶膜。该胶膜具有优良的黏合性能、耐温、耐老化性能，克服了工业EVA包装胶膜粘接性较差和光伏EVA热熔胶膜耐高温性较差的缺点，完全满足金属和陶瓷复合粘接的要求。

1 实验部分

1.1 原料

低密度聚乙烯树脂（LDPE2100），齐鲁石化；EVA250、EVA550、EVA650，美国杜邦公司；N8038，泰国TPI公司；7320M、7360M，台湾台塑公司；叔丁基过氧化氢，国药集团化学试剂有限公司；硅烷偶联剂（KH-550），盖州市化学工业有限责任公司；抗氧化剂（KY-1010）、辅助抗氧化剂（DLTP），北京市加成助剂研究所。

1.2 仪器与设备

GDW-6015型高低温试验箱、WSM-20KN型计算机控制万能试验机，长春智能仪器设备有限公司；XRL-401B型溶体流动速率测定仪，山东德瑞克仪器有限公司；CMT4503 型电子万能试验机，长春智能有限公司；200-F3 型差示扫描量热仪，德国Netzsch公司。

1.3 实验制备

1.3.1 EVA热熔胶膜的制备

将称量好的EVA，或2种不同EVA，或EVA与LDPE加入到混料机中，开动搅拌，然后依次将KY-1010、DLTP、叔丁基过氧化氢和KH-550加入到混料机中搅拌混合30 min，搅拌均匀后停止。

在预先升好温的流延机料斗里加入EVA混合料，然后经挤塑，轧延，轧花，切边，预收缩，充分冷却，检验，收卷，包装为成品。

1.3.2 金属试片的制备

将2片0.3 mm厚的150 mm×200 mm的马口铁皮用粒径63 μm的石英砂以0.4～0.6 MPa的压力喷砂处理，以乙酸乙酯清洗，在室温下晾干，裁取一片150 mm×150 mm的EVA热熔胶膜，将胶膜加于2马口铁皮中间，其中胶膜2边与2马口铁皮对齐，并加一10 kg金属块，置于恒温箱中，打开恒温箱电源，升温至160 ℃且保温45 min，然后，关闭电源，使试片自然晾至室温，随后裁取长200 mm、宽25 mm的5个试样。

1.3.3 陶瓷试片的制备

裁取5片150 mm×25 mm的EVA热熔胶膜，平行放置于5片长200 mm、宽30 mm的陶瓷片上，然后将5片200 mm×25 mm×1 mm的聚酯薄膜分别与5片EVA热熔胶膜对齐放置，于聚酯薄膜上加一10 kg重金属块，金属块需涂以硅油，以免与聚酯膜粘连，置于恒温箱中，升温至160 ℃，并在160 ℃保温45 min，最后，关闭电源，使陶瓷试片自然晾至室温。

1.4 性能测试

（1）室温剥离强度：金属试片的剥离强度按照GB/T 2791—1995《胶粘剂T剥离强度试验方法挠性材料对挠性材料》标准进行测试；陶瓷试片的剥离强度按照GB/T 2790—1995《胶粘剂180°剥离强度试验方法挠性材料对刚性材料》标准进行测试。

（2）耐高温剥离强度：按照GB/T 2791—1995《胶粘剂T剥离强度试验方法挠性材料对挠性材料》标准测试EVA热熔胶膜对金属片的剥离强度；按照GB/T 2790—1995《胶粘剂180°剥离强度试验方法挠性材料对刚性材料》标准测试EVA热熔胶膜对陶瓷的剥离强度（将1.3.2和1.3.3方法制备的试片，于70 ℃烘箱中放置2 h，并在70 ℃环境温度下测试）。

（3）胶膜拉伸强度：按照GB/T 19466.3—2004《塑料薄膜拉伸性能试验方法》标准进行测试[测试速率为（100±10）mm/min]。

（4）熔融指数（MFR）：按照GB/T 3862—2000《热塑性塑料熔体质量流动速率》标准进行测试（取样4～6 g，以190 ℃、负荷2.16 kg为测试条件）。

（5）玻璃化转变温度（Tg）：按照GB/T 19466.3—2004《塑料差示扫描量热法（DSC）第3部分：熔融和结晶温度及热焓的测定》标准，采用差示扫描量热（DSC）仪进行测定。

2 结果与讨论

2.1 VA含量及MFR值对EVA热熔胶膜拉伸性能的影响

不同VA含量和MFR值对EVA热熔胶膜拉伸强度和断裂伸长率的影响如表1所示。

表1 VA含量及MFR值对EVA热熔胶膜拉伸性能的影响Tab.1 Effect of VA content and MFR value on tensile properties of EVA hot melt adhesive films

由表1可知：随着VA含量由9%增加到15%，热熔胶膜拉伸强度逐渐提高，到15%时拉伸强度达到相对最高；随着VA含量的继续增加，胶膜拉伸强度又逐渐降低。而MFR由1.1增大到2.2，热熔胶膜拉伸强度逐渐提高，在2.2时强度达到相对最大；随着MFR继续增大，拉伸强度又逐渐降低。

2.2 VA含量及MFR值对EVA热熔胶膜常温粘接性能的影响

VA含量及MFR值对EVA热熔胶膜常温粘接性能的影响以及常温下铝片和陶瓷的剥离强度如表2所示。EVA热熔胶膜粘接性能主要由VA含量和MFR值决定，当MFR值越大，VA含量越高，热熔胶膜中的活性基团数量就越多，韧性越好，黏合性能变好，常温下剥离强度就越高；VA含量越低，MFR值越小，EVA热熔胶膜的活性基团数量就越少，就越接近聚乙烯性能，刚性增大、黏合性能降低，常温下的剥离强度就变差。

表2 常温下铝片和陶瓷的剥离强度Tab.2 Peeling strength between aluminum sheets and ceramics at room temperature

由表2可知：随着MFR值由小到大、VA含量由低到高，EVA的分子质量逐渐减小，加热时热熔胶膜对被粘材料的湿润性越好，测试结果表明剥离强度越高。

2.3 VA含量及MFR值对EVA热熔胶膜70℃粘接性能的影响

VA含量及MFR值对EVA热熔胶膜70 ℃粘接性能的影响如表3所示。由表3可知：VA含量越高，70 ℃下与铝片和陶瓷的剥离强度随VA含量增大先增加后降低。随着MFR值由小到大，EVA分子质量减小，熔融温度降低，加热复合时，对金属和陶瓷湿润性越好，剥离强度越高，但在MFR增大到一定值后，却又随着MFR的增大，70 ℃下的剥离强度逐渐降低。

表3 70℃下对铝片和陶瓷的剥离强度Tab.3 Peeling strength between aluminium sheets and ceramics at 70℃

2.4 VA含量及MFR值对EVA热熔胶膜Tg的影响

不同VA含量、MFR值所对应的Tg如 表4所示。由表4可知：随着VA含量的降低及FMR值的减小，其胶膜的Tg明 显提高。低VA含量、低MFR的EVA制得的热熔胶膜具有更高的Tg。EVA热熔胶膜的Tg越 高，其耐温性越好。作为VA含量大于20%的高VA含量的EVA树脂，由于VA含量相对较高，活性基团数目较多，虽有利于粘接，但交联固化后其Tg较 低，耐温性不理想，所表现的70 ℃下的粘接性能变差，无法满足金属与陶瓷复合粘接的需要。

表4 不同VA含量、MFR值所对应的TgTab.4 Tg value of EVA films with different VA content and MFR value

3 结论

（1）EVA热熔胶膜的拉伸强度随VA含量的增加和MFR值的增大逐渐提高，在达到相对最大值后，随VA含量和MFR值的继续增大又逐渐减小。

（2）VA含量越高、MFR值越大，EVA热熔胶膜对陶瓷和金属的粘接强度越高，但其耐温性变差；VA含量越低、MFR值越小，对陶瓷和金属的粘接强度越差，耐温性越好。

（3）VA含量越低、MFR值越小，其胶膜的Tg越高。

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Preparation of EVA hot melt adhesive film and its application in combining of metals and ceramics

HAN You-quan, NIE Xi-ming
(Shandong North Modern Chemistry Industry Co., Ltd., Jinan, Shandong 250033, China)

In this paper, the EVA hot melt adhesive films were prepared with different EVA resins, and the effects of VA content and melt flow index (MFR) value of EVAs on the tensile strength, heat resistance and adhesive properties of the EVA hot melt adhesive films were analyzed. The results showed that the EVA hot melt film prepared using the EVA resin with VA content of 12%~18% and MFR value of 1.1~3.0 had the relatively best bonding performance in combining of ceramics and metals.

EVA resin; hot melt adhesive film; combining; bonding

TQ436+.4

A

1001-5922（2017）07-0046-04

2017-04-26

韩友泉（1963-），男，工程师，研究方向：胶粘剂、涂料、高分子复合材料。

聂锡铭（1964-），男，高工，研究方向：胶粘剂、涂料、高分子复合材料。E-mail：nxm_234@126.com。