近年来,热熔胶发展迅速,用途广泛。特别是ＥＶＡ型热熔胶,需求量大而应用面宽,占热熔胶消费总量的80%左右。热熔胶发展这样快,主要是由于热熔胶与热固型、溶剂型、水基型胶粘剂不同,它不含溶剂,无污染,不用加热固化,无烘干过程,耗能少,操作方便,可用于高速连续化生产线上,提高生产效率。又由于它在常温下是固态,可以根据用户的使用要求加工成膜状,棒状,条状,块状或粒状;还可用不同的材料调制不同的配方以满足软化点、粘度、脆化点和使用温度等性能要求。热熔胶的材料和配方决定了热熔胶的性能和使用。对于不同的使用性能要求,选择适当的材料并设计一个合理热熔胶配方是至关重要的。
1 材料、配比与性能
1.1 ＥＶＡ树脂
ＥＶＡ型热熔胶是由共聚物ＥＶＡ树脂、增粘剂、蜡类和抗氧剂等组成。要想调配好一个所需要的热熔胶胶粘剂,首先应该选择好主体树脂,主体树脂是热熔胶的主要成份,对热熔胶性能影响很大,其微观结构决定了宏观的性能。ＥＶＡ树脂结构式如下:
ＥＶＡ树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决定了树脂的性能。由于ＥＶＡ树脂分子链上引入了醋酸乙烯单体,从而比聚乙烯树脂降低了结晶度,提高了柔韧性和耐冲击性。制备热熔胶用的ＥＶＡ树脂一般ＶＡ含量18%～40%之间。树脂中ＶＡ含量增加,树脂在寒冷状态下的韧性、耐冲击性、柔软性,耐应力开裂性、粘性、热密封性和反复弯曲性增加,胶接的剥离强度提高,橡胶弹性增大,但强度、硬度、融熔点和热变形温也随之下降。这样可以根据热熔胶的性能要求选择适当的ＶＡ百分含量的ＥＶＡ树脂做主体材料。例如在引进地板块生产线上,用于地板块拼接的热熔胶配方如下:ＥＶＡ(ＶＡ28%)100ｇ;增粘树脂115ｇ;腊类35ｇ;抗氧剂2ｇ。
在该配方中选用了ＶＡ含量28%的ＥＶＡ树脂,配制的热熔胶综合性能比较好。如果在配方在选用ＶＡ含量比较高的ＥＶＡ树脂,那么配制出的热熔胶弹性大,硬度不够,拼接的地板块不挺直。如果选用ＶＡ含量比较低的ＥＶＡ树脂,配制的热熔胶柔韧性差,低温性能不好,易脆裂,粘接强度低。不能满足工艺要求。因此选择适当的ＶＡ含量ＥＶＡ树脂是很重要的。除ＶＡ含量和分子结构对ＥＶＡ性能有影响外,共聚物分子量大小及分子量分布也有关系。世界各国生产ＥＶＡ厂家很多,生产厂家都给出产品牌号、ＶＡ含量、密度、熔体流动速率、特点及用途。如我国北京有机化工厂生产的牌号28/150和日本三井公司生产的牌号220都给出了ＶＡ含量28%密度0 95和熔体流动速率9ＭＩ)150。(ＭＩ)熔体流动速率与分子结构和分子量有关,根据资料报导,它们之间有下面的函数关系式:ＭＩ=Ｋ Ｍ-2,式中Ｋ;常数; Ｍ;聚合物平均分子量。ＭＩ的数值是指在一定温度、压力下,每10分钟从一个固定直径的喷孔中压出聚合物重量的多少,它能宏观的体现ＥＶＡ树脂的机械性能,流变性及耐应力开裂性之间的依存关系。ＭＩ值增加,熔融流动性增加;分子量、融熔体的粘度、韧性、抗拉强度及耐应力开裂性下降,而屈伸应力、断裂伸长率、强度与硬度不变,这样在设计ＥＶＡ型热熔胶配方时,熔体流动速率(ＭＩ)值成为一个很重要的参考数据。一般讲ＭＩ数值大,分子量相对小些,树脂融熔粘度低,配制的热熔胶粘度低,流动性好,有利于往被粘物表面扩散和渗透。粘接工艺上,有这方面性能要求的可选择ＭＩ相对大的ＥＶＡ树脂,缺点是耐油性差。
ＭＩ值为1 5～400,在汽车制造中用于硬质泡沫粘接的热熔胶配方如下:ＥＶＡ树脂(ＶＡ28%ＭＩ=400)100ｇ;增粘树脂200ｇ;蜡类143ｇ;抗氧剂3ｇ。该配方选用的ＥＶＡ树脂ＭＩ值大,配制的热熔胶融熔粘度低、流动性好,满足了生产工艺要求。ＭＩ数值小,分子量相对大些,树脂融熔粘度大些,材料本身内聚强度高,配制的热熔胶强度也高,提高了胶接强度;缺点是粘度大,流动性不好和工艺性能差。ＥＶＡ树脂由于ＶＡ含量不同,ＭＩ数值不同,厂家生产的产品型号很多,设计热熔胶配方时可根据热熔胶性能要求,选择适当ＶＡ含量及ＭＩ数值的ＥＶＡ树脂来调试配方,也可用两种或多种ＶＡ含量和ＭＩ值不同的ＥＶＡ树脂调试配方。这样,可以综合各种性能,取长补短,则调试出所需要的配方。
1.2 增粘剂
为了增加对被粘物体的表面粘附性,胶接强度及耐热性,多数的ＥＶＡ型热熔胶配方中需加增粘剂。增粘剂加入量一般为20～200份。ＥＶＡ和增粘剂配方中二者的比例范围很宽,主要取决于性能要求。一般随着ＥＶＡ用量增加,柔软性、耐低温性、内聚强度及粘度增加。随着增粘剂用量增加,流动性、扩散性变好,能提高胶接面的润湿性和初粘性。但增粘剂用量过多,胶层变脆,内聚强度下降。设计热熔胶配方时,选择增粘剂的软化点和ＥＶＡ软化点最好同步,这样配制的热熔胶熔化点范围窄,性能好。要想提高热熔胶耐热性、就得选择高软化点的材料、热熔胶配方的软化点随着材料的软化点增高而增高。增粘剂的品种很多,常用的增粘剂有松香、聚合松香、氢化松香、Ｃ5和Ｃ9石油树脂、热塑性酚醛树脂、聚异丁烯等。要求选用的增粘剂与ＥＶＡ树脂要有良好的相熔性,在热熔胶融熔温度下有良好的热稳定性。同一个配方体系用不同的增粘剂增粘效果不一样,其软化点直接影响热熔胶的软化点,因此增粘剂在热熔胶中也起着很重要的作用。
