熱熔膠, 幾乎無氣味, 無污染, 施膠方便, 因而在許多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。以乙烯—醋酸乙烯無規(guī)共聚物(EVA)為基礎(chǔ)樹脂的熱熔膠,是熱熔膠重要的品種之一, 可用于包裝材料、書籍裝訂、木材加工等行業(yè), 其中包裝材料所用又幾乎占了EVA 熱熔膠的一半。本文以包裝用EVA熱熔膠為主, 討論了熱熔膠各主要成分的作用, 以及組成和用量對(duì)熱熔膠性能的影響。

  EVA 熱熔膠的主要成分

EVA 熱熔膠主要由以下四種成分熔混而成:基礎(chǔ)樹脂即EVA 樹脂、增粘樹脂、蠟、抗氧劑, 某些場(chǎng)合還可加入少量填料以增加填隙性并降低成本。

  EVA 聚合物

  乙烯和醋酸乙烯的無規(guī)共聚物(EVA)是熱熔膠的基礎(chǔ)樹脂

  乙烯和醋酸乙烯的無規(guī)共聚物(EVA)是熱熔膠的基礎(chǔ)樹脂

  填料

  有時(shí)在熱熔膠中加入一些填料, 可降低收縮率, 增加填隙性, 降低成本。可用的填料有碳酸鈣、滑石粉、二氧化硅等。

熱熔膠的性能調(diào)節(jié)

  粘接性

  粘接性是熱熔膠重要的性能之一, 影響因素也多。首先,EVA 是熱熔膠粘接性能的主要決定者。如前所述, 當(dāng)EVA 中VA 含量增加時(shí),熱熔膠的粘接性大大提高, 高VA 含量的EVA 可用來粘接無極性的非多孔材料, 例如聚乙烯和聚丙烯膜。其次, 增粘樹脂和蠟對(duì)粘接性的影響主要取決于它們的熔體粘度和化學(xué)結(jié)構(gòu)。粘度越低, 熱熔膠越容易滲入多孔基材, 從而形成機(jī)械結(jié)合。蠟的表面能低, 當(dāng)蠟量增加時(shí), 熱熔膠的潤(rùn)濕性提高, 可增加粘接性。用微晶蠟代替石蠟可改進(jìn)價(jià)鍵力引起的粘附, 這是因?yàn)槲⒕灍崛勰z的模量低, 凝定時(shí)間長(zhǎng)的緣故。

  粘度和流動(dòng)性

  熱熔膠的粘度和流動(dòng)性與施膠性能密切相關(guān)。選擇MI 大的EVA , 熔體粘度小的增粘樹脂都可以使熱熔膠粘度下降, 還可選擇MI 高低不同的EVA 配合使用來調(diào)節(jié)熱熔膠的施工粘度。但是, 影響大的還是蠟, 因?yàn)橄炇菬崛勰z中粘度小的成分, 增加蠟的用量, 可以顯著降低熱熔膠的粘度, 增加其流動(dòng)性, 盡可能選用粘度小、分子質(zhì)量小的蠟, 這樣可以增加EVA 用量或采用低MI 的EVA 。粘接多孔材料(紙板、瓦楞板)時(shí), 一般來說熱熔膠的粘度越小越好。粘度太大, 可能在膠未充分滲透基材時(shí)已固結(jié), 致使粘接不好;粘度太低又可能造成膠過度滲入多孔基材, 從而產(chǎn)生缺膠現(xiàn)象, 這在機(jī)械化定量施膠的包裝中特別要引起注意。

  總之, 熱熔膠的粘度主要由蠟的種類、用量和EVA 的MI 來調(diào)節(jié)。蠟的熔點(diǎn)和熱熔膠的軟化點(diǎn)高低與熱熔膠的粘度并無對(duì)應(yīng)關(guān)系。

  拉伸強(qiáng)度和模量

  EVA 的強(qiáng)度隨其VA 含量和MI(或分子質(zhì)量)不同有很大的變化。通常MI較小的EVA 強(qiáng)度高, 制成的熱熔膠強(qiáng)度也大。此外, 在相容性允許的情況下蠟?zāi)苁篃崛勰z強(qiáng)度和模量增加, 若不相容則會(huì)使膠的剛性增大對(duì)提高強(qiáng)度無益。采用正烷烴含量高的高結(jié)晶蠟或高熔點(diǎn)蠟, 會(huì)使熱熔膠的拉伸強(qiáng)度和模量提高。

  延伸率和柔韌性

  EVA 的分子質(zhì)量直接影響膠的柔韌性, MI越小, 柔韌性越小。以VA 含量為28 %的EVA為例, 熔體指數(shù)MI 與柔性模量的關(guān)系見表3 。

  蠟對(duì)熱熔膠的柔韌性也有很大影響。用微晶蠟代替石蠟, 或用窄分布的合成蠟代替普通合成蠟, 可以增加熱熔膠的柔韌性, 這是因?yàn)槲⒕灡仁炗懈玫娜犴g性, 而窄分布合成蠟更易與EVA 中的乙烯鏈段相容之故。另外, 松香酯和萜烯樹脂增粘劑極性越大, 與高VA 含量的EVA 相容性也越好, 這樣也可提高熱熔膠的室溫柔韌性。蠟分子中的異構(gòu)及環(huán)化烷烴量高, 制成的熱熔延伸率大。

  玻璃化溫度Tg

  熱熔膠的Tg 直接關(guān)系到膠的低溫性能, 在Tg 以下, 膠脆, 受沖擊或彎曲時(shí)容易斷裂。熱熔膠中EVA 的Tg 較低, 但增粘樹脂和蠟的Tg 一般較高。由高聚物物理學(xué)可知:若組份相容, 混合體系的Tg 處于組份高低Tg 之間, 由混合比決定;若體系不相容, 則會(huì)出現(xiàn)幾個(gè)Tg 。熱熔膠也是如此, 高分子質(zhì)量的聚乙烯蠟與EVA 的相容性往往不好, 而窄分布的合成蠟、石蠟和微晶蠟與EVA 相容。軟微晶蠟的加入會(huì)使熱熔膠的Tg 稍稍上升, 而高熔點(diǎn)的合成蠟使熱熔膠Tg 上升較大。要想使熱熔膠的Tg 較低, 還應(yīng)盡量采用Tg低的增粘樹脂。

  開放時(shí)間

  開放時(shí)間指的是施膠后不會(huì)因凝定或結(jié)晶矢去潤(rùn)濕能力仍能使用的時(shí)間間隔。熱熔膠的開放時(shí)間常以秒計(jì)。對(duì)聚合物增粘樹脂體系而言, 蠟的加入總是縮短開放時(shí)間, 影響程度隨蠟的性質(zhì)而變。一般來說, 蠟用量越大, 熔點(diǎn)越高, 結(jié)晶度越大, 則使熱熔膠開放時(shí)間越短。不同用途的熱熔膠要求有不同的開放時(shí)間。如工藝品用膠開放時(shí)間要長(zhǎng)些, 以便于手工操作和調(diào)整, 而高速紙板密封膠則開放時(shí)間很短, 這樣有利于縮短工期。

  凝定時(shí)間

  凝定時(shí)間即膠的定位時(shí)間, 與熱熔膠的熔點(diǎn)、環(huán)境溫度有關(guān)。冬季氣溫低, 散熱快, 凝定時(shí)間短。配方設(shè)計(jì)中可用蠟來調(diào)節(jié)凝定時(shí)間, 高結(jié)晶度、高熔點(diǎn)蠟可縮短凝定時(shí)間, 而微晶蠟則延長(zhǎng)凝定時(shí)間。

  未固化強(qiáng)度和初粘性

  膠未固化前的粘接強(qiáng)度直接影響到施膠后的加壓時(shí)間, 從而也影響到粘接工藝。未固化強(qiáng)度與膠的極性、潤(rùn)濕性有關(guān), 選取內(nèi)聚強(qiáng)度和抗張強(qiáng)度高的組份有利于提高膠的未固化強(qiáng)度。蠟的類型和用量對(duì)未固化強(qiáng)度也有很大影響。

  耐熱性

  與組份的熔點(diǎn)和分子質(zhì)量分布有關(guān)。用高熔點(diǎn)組份制成的熱熔膠耐熱性高, 而蠟的加入常常降低耐熱性。

  抗粘連性

  熱熔膠膠粒的抗粘連性對(duì)膠的貯存有直接關(guān)系?？拐尺B性差的膠高溫高濕下貯存易結(jié)塊。用較硬的蠟可防止膠粒粘連, 如聚乙烯蠟。除了選擇合適的蠟外, 蠟的用量也可控制粘連。此外, 在某些場(chǎng)合下還可在膠粒中拌入滑石粉一類的粉狀物防粘連。