EVA热熔胶的主要成分及其对性能的影响

霉萎 。 z 叠 _≥l ； 为曩 委《 § EVA热熔胶的主要成分及其对·陛能的影响 ／ 朱万章 (化工部海洋化工研究院，山东省青岛市，266071) 1 o 摘要 介绍了EVA热熔腔亚其主要成分，讨论 了成分对腔性能的彰响。为 了得到一种好 。 烹 ． 蕃 妻言 薯 兰 、 苎 鬯 E二 竺竺 蕃 暮 i ，竖兰 A1 要 茬； ⋯3)⋯NN～~⋯／N,；口重 己 藉 塑錾 (J、 ： 苎度、软化点：篓是 ： 甚们的氢化物、磊 ；W44 篓 警 度等一 ～ ,~ 一SL性能直 ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ 接影竺 笆 鬯 ⋯ ⋯⋯ ． ⋯ 氨 r rl sN ,rt ~树1脂时，应着重考虑增粘 EV 曼 三 ：妻 树脂 莩 、软化点： 、 崔 的EVA ，分子质量越大，通常软化点越高而熔体 ⋯⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ 维普资讯 http://www.cqvip.com 喇 磅萌彝睁囊毒 鳓酶 0譬 1≮00 lI_：0 曩 ≯◇ 蠢 工艺与设备 表 1 UL系列 EVA的性能 *粘度是指 90％石蜡和 1 ％EVA混台后的粘度 与热熔胶其他组份的相容性。其中软化点和相容 性又是最重要的两个性能。一般说来，松香酯和 萜烯树脂的极性越大．与 vA含量高的 EVA相容 性越好。相容性好的热熔胶室温下的柔韧性好。 相容性 可用胶的雾点来表征，雾点越高，相容性越 差。氢化后的增粘树脂颜色较浅．在浅色热 熔胶配方时多采用之。氢化的另一好处是可 提 高胶的光稳定性。 表 2列出了几类增粘树脂的性能，可作为热 熔胶配方设计时选择参考。 表 2 几类增粘树脂的性能比较 ·表中数值为相对比较值．1代表很差，5表示槛好。 2．3 蜡 蜡是热熔胶性能最有效的调节剂，一个配方 的成败往往取决于所选用的蜡的种类及其用量。 蜡分五大类：(1)动物蜡，如蜂蜡 、虫胶蜡等 ； (2)植物蜡 ．如 巴西棕榈 蜡；(3)矿物蜡，如褐煤 蜡；(4)石油蜡，如石蜡、微晶蜡 ；(5)合成蜡，如 聚乙烯(PE)蜡，Fischer—Tropsch蜡，酰胺 蜡，羟 基蜡及氢化植物油等。其 中，动植物蜡含大量的 酯和不饱和键，热熔胶中不常用 ：石蜡是直链饱和 烃(含碳20～45个)，碳原子分布较窄易形成片状 大结晶．稳定性好 微晶蜡 比石蜡分子质量高(含 碳达 100个)，分子中有支化和环状结构，碳原子 分布较宽，从而不能生成大结晶，相反，分子中常 含有无定形结构。与石蜡相 比，徽晶蜡要软一些， 也更柔韧．但熔点要高 一些。石蜡和微晶蜡大量 用于 EVA热熔胶中。 热熔胶中常用的台成蜡是 PE蜡和 Fischer— Tropsch蜡。PE蜡的台成与聚乙烯相同，有 高压 法和低压法两种，也可由高分子质量乙烯断链裂 解而得。Fischer—Tropsch蜡是高硬度结晶蜡，由 一 氧化碳和氢气反应制得，分子结构以直链为主， 有少量侧甲基。 选择蜡时主要考虑它的熔 点、结晶度、含 油 量、熔体粘度、分子质量分布及分子结构。高结晶 蜡意味着正烷烃含量高。例如，困合成蜡是高结 晶、高熔点的蜡，广泛用于要求耐高温、快凝定的 包装用热熔胶 中，而微晶蜡则多用于要求低温性 能和柔韧性好的热熔胶如装订胶中。现在。各种 各样的合成蜡给热熔胶配方设计者提供了更广阔 的选 择余地。 嚣 接 1999／ 维普资讯 http://www.cqvip.com 黧 菇 2．4 抗氧剂 理论上说，一般聚烯烃用高效抗氧荆均可用 于 EVA热熔胶，但在常用的配方 中，大多选用抗 氧剂 264或 1010，后者化学名为四(3一(3 ，5 一 二叔丁基 一4 一羟基苯基)丙酸 ]季戊四醇酯．一 般用量不超过热熔胶总量的 0 5％。 2 5 填料 有时在热熔胶 中加入一些填料，可降低收缩 率，增加填隙性，降低成本。可 用的填料有碳酸 钙、滑石粉、=氧化硅等。 3 热熔胶的性能调节 3．1 帖接性 粘接性是热熔胶最重要的性能之一，影响因 素也最多。首先，EVA是热熔胶粘接性能的主要 决定者。如前所述，当 EVA中 VA含量增加时， 热熔胶的粘接性大大提高，高 VA含量的 EVA可 用来粘接无极性的非多孔材料，例如聚 乙烯 和聚 丙烯膜。其次，增粘树脂和蜡对粘接性的影响主 要取决于它 们的熔体粘度和化学结构。粘度越 低。热熔胶越容易渗入多孔基材，从而形成机械结 合。蜡 的表面能低 ，当蜡量增加时，热熔胶 的润 湿性提高，可增加粘接性。用微 晶蜡代替石蜡可 改进价键力引起的粘附，这是因为微晶蜡热熔胶 的模量低 ，凝定时间长的缘故。 对于极性基材，采用有极性基团的蜡(如羟基 蜡或天然蜡)可提高粘接性。热熔胶的粘接性受 整个胶体系相容性的影响。以蜡和 EVA为例， 蜡与 VA含 量在 18％～28％的 EVA相容性最 佳，容易形成共结晶，粘接 性很好，但 当 VA含量 低于 9％时，EVA先于蜡结晶，成了蜡的填料，胶 的粘合性很差。 3．2 粘度和流动性 热熔胶的粘度和流动性与施 胶性能密 切相 关。选择 MI大的 EVA，熔体粘度小的增粘树脂 都可以使热熔胶粘度下降，还可选择 MI高低不 同的 EVA配合 使用来调节热熔胶 的粘度。 但是，影响最大的还是蜡，因为蜡是热熔胶中粘度 最小的成分，增加蜡的用量，可以显著降低热熔胶 的粘度，增加其流动性 ，尽可能选用粘度小、分子 质量小的蜡，这样可 以增加 EVA用量或采用低 MI的 EVA。粘接多孔材料(纸板、瓦楞板)时，一 般来说热熔胶的粘度越小越好。粘度太大，可能 在胶未充分渗透基材时已固结，致使粘接不好 ；粘 度太低又可能造成胶过 度渗入多孔基材，从而产 生缺胶现象，这在机械化定量施胶 的包装中特别 要引起注意。 总之，热熔胶的粘度主要 由蜡的种类、用量和 EVA的 MI来调 节。蜡的熔点和热熔胶的软化 点高低与热熔胶的粘度并无对应关系。 3．3 拉伸强度和模量 从表 1可 知，EVA的强度 随其 VA 含量和 MI(或分子质量)不 同有很大 的变化。通常 MI 较小的 EVA 强度高，制成 的热熔胶 强度也 大。 此外，在相容性允许的情况下蜡 能使热熔胶强度 和模量增加 ，若不相容则会使胶 的刚性增大对提 高强度无益。采用正烷烃含量高的高结晶蜡或高 熔点蜡。会使热熔胶的拉伸强度和模量提高。 3．4 延伸率和柔韧性 EVA的分子质量直接影响胶 的柔韧性，MI 越小，柔韧性越小。以 vA含量为 28％的 EVA 为倒，熔体指数 MI与柔性模量的关系见表 3。 表 3 EVA(VA含量 28％)的 M1对柔性的影响 g’‘ 。min)- _二 再／—MP a _ 柔性摸量 蜡对热熔胶的柔韧性也有很大影响。用微晶 蜡代替石蜡，或用窄分布的合成蜡代替普通合成 蜡，可以增加热熔胶的柔韧性，这是因为微晶蜡比 石蜡有更好的柔韧性，而窄分 布合成蜡更 易与 EVA中的乙烯链段相容之故。另外，松香酯和萜 烯树脂增粘剂极性越大，与高 vA含量的 EVA相 容性也越好，这样也可提高热熔胶的室温柔韧性。 蜡分子中的异掏及环化烷烃量高，制 成的热 熔胶延伸率大。几种石油蜡的异构和环化情况见 表 4 维普资讯 http://www.cqvip.com 囊篓 ； l 缓 工艺与设备 表 4 几种石油蜡的结构 书籍装订用热熔胶要求延伸率高达 500％～ 600％，冰箱包装用胶也要求有较好的柔韧性．固 而配方中多采用微晶蜡。 3 5 玻璃化温度 Tg 热熔胶的 Tlg直接关 系到胶 的低温性能，在 Tlg以下，胶脆。受冲击或弯曲时容易断裂。热熔 胶中 EVA的 Tlg较低，但增粘树脂和蜡的 T 一 般较高。由高聚物物理学可知：若组份相容，混合 体系的 Tg处于组份高低 1-g之间，由混台 比决 定；若体系不相容，剧会出现几个 Tlg。热熔胶也 是如此，高分子质量的聚 乙烯蜡与 EVA的相容 性往往不好，而窄分布的合成蜡、石蜡和微晶蜡与 EVA相容。软微晶蜡的加入会使热熔胶的 T 稍 稍上升，而高熔点的合成蜡使热熔胶 Tlg上升较 大。要想使热熔胶的 Tlg较低，还应尽量采用 Tg 低的增粘树脂。 3．6 开放时间 开放时间指的是蘸胶后不会因凝定或结晶矢 去润湿能力仍能使用的时间间隔。热熔胶的开放 时间常以秒计。对聚合物增粘树脂体系而言，蜡 的加入总是缩短开放 时间，影响程度随蜡的性质 而变。一般来说，蜡 用量越大，熔点越高．结晶度 越大，则使热熔胶开放时间越短。 不同用途的热熔胶要求有不同的开放时间。 如工艺品用胶开放时间要长些，以便于手工操作 和调整，丽高速纸板密封胶则开放时间很短，这样 有利于缩短工期。 3．7 凝定时间 凝定时间即胶的定位时间，与热熔胶的熔点、 环境温度有关。冬季气温低，散热快，凝定时间 短。配方设计中可用蜡来调节凝定时间。高结晶 度、高熔点蜡可缩短凝定时间，而微晶蜡则延长凝 定时间。 3 8 未固化强度和初粘性 胶未固化前的粘接强度直接影响到蘸胶后的 加压时间．从而也影响到粘接工艺。未 厨化强度 与胶的极性、润湿性有关，选取内聚强度和抗张强 度高的组份有利于提高胶的未固化强度。蜡的类 型和用量对未固化强度也有很大影响。 3 9 耐热性 与组份的熔点和分子质量分布有关。用高熔 点组份制成的热熔胶耐热性高，而蜡的加入常常 降低耐热性。 3 10 抗粘连性 热熔胶胶粒的抗粘连性对胶的贮存有直接关 系。抗粘连性差的胶高温高湿下贮存易结块。用 较硬的蜡可防止胶粒粘连，如聚乙烯蜡。除了选 择台适的蜡外，蜡的用量也可控制粘连。此外，在 某些场合下还可在胶粒中拌入滑石粉一类的粉状 物防粘连。 3 11 再制纸浆性 对包装纸板来说，热熔胶的再制纸浆性 直接 影响到纸板的回收利用。采用两种方法便于胶从 纸浆中分离：一是使热熔胶的密度降低，通常低于 0 98，制纸浆时用过滤或离心法分离；二是采用酰 胺蜡、羟基蜡等高极性蜡，或选用亲水的聚合物和 增粘树脂使热熔胶具有水溶性或水分散性，这样 在制浆时可与纸浆分离。 4 应用及配方举例 EVA热熔胶应用面很广．现涉及的领域有包 装、书籍装订、木材加工、建筑业 、纤维、卫生器材、 制品安装等方面 其中以包装行业用量最大。不 同领域的热熔胶配方各有不同，但都不出前述五 大类基本组份．其 中又以 EVA、增粘树脂和蜡为 热熔胶的主要成分。现倒举几种代表性的配方 (以质量份表示)。 (1) 包装用热熔胶 配方 1 配方 2 EVA UL 40028 (或 UL 40028、 uL 02528各半) 长油松香酯 40 40 15 — 维普资讯 http://www.cqvip.com 脂环族氢化石油树脂 石蜡 微晶蜡或硬合成蜡 聚乙烯蜡 H 101 抗氧荆 1010 (2) 装订用热熔胶 EVA UL 15028 EVA UL：01528 松香酯 萜烯树脂 徽晶蜡 抗氧剂 1010 (3) 本材加工腔 EVA UL 01528 松香嘉 徽晶蜡 碳酸钙 抗氧剂 1010 3O 5 10 — — 0．3 层压板l胶 40 50 1O 0．3 40 10 — — 10 0．5 5 结束语 EVA热熔胶成分不多，配方及制作工艺也不 复杂，然而要得到一个满足一定要求的好配方并 非易事。配方工作者应针对具体的应用要求，在 充分了解各种成分对热熔胶性能影响及变化规律 的基础上．综合考虑选择最适宜的组份及用量，使 得热熔胶各方砾 睦能达到 良好平衡，才能得到一 个实用的热熔胶。 参考文献 1 藤术时男 ·y 接着荆 接着发现性 ．日本 接着协会志．1991．27(1I)：471 2 Hunt|ey M H0w Petroleum — Based W axes Affect Hot Melt：Pex／ormance．Adhesive Age，1991，34(12)：28 3 JP 06—49 291(1994) 4 驹峰郁夫．EVA系木 I- yL-I-接 着剂 接 着 技 术，1994，14(2)：7 5 石黑稔 ．木· If- 型牯着荆 ．接着 技术，1995． 15(2)：l8 6 时田卓 新规 芳香族 系炭化水素树脂 接着．1996， 40(6)：272 (收稿 日期 ：1998—10—1 5】 一 ， O 5 0 0 5 4 变 0 一 维普资讯 http://www.cqvip.com