聚烯烴材料的粘接

綜述合成樹(shù)脂及塑料，2000.17(3) : 46CHINA SYNTHETIC RESIN AND PLASTICS聚烯烴材料的粘接(天津輕工業(yè)學(xué)院化學(xué)工程系,00222)2簡(jiǎn)要介紹了目前對聚烯烴材料進(jìn)行良好粘接所采用的主要技術(shù)及應用范圍比較廣泛的膠粘劑。關(guān)鍵詞:聚烯烴膠粘劑 粘接聚烯烴材料以其優(yōu)異的物理機械性能、化學(xué)表面因高分子鏈斷裂.氧化和交聯(lián)而使可粘接性性能以及良好的透明性、衛生性,應用領(lǐng)域越來(lái)越得以改善;火焰處理是將聚烯烴暴露于火焰氧化大,在輕工機電、儀表、電子玩具、建筑、包裝、印焰中,從而改善其表面可粘接性?；鹧嫣幚矸ㄝ^為刷、農業(yè)等行業(yè)被廣泛應用"。但是,聚烯烴材料常用,特別是在聚烯烴表面粘接標簽時(shí),使用尤為難于粘接,使它在許多領(lǐng)域的應用受到了限制。普遍,處理時(shí)間極短(0.01 ~0.10 s),聚烯烴表面聚烯烴材料難于粘接主要有以下幾個(gè)原與火焰距離6~20cm,主要是去除表面雜質(zhì)，破壞因:(1)低表面能。膠粘劑粘接材料成功的主要弱邊界層,產(chǎn)生表面氧化,提高其粘接強度。條件之一是膠粘劑必須可以在基體材料上充分鋪1.2化學(xué)處理展，對基體材料的表面有良好的潤濕性。要想達化學(xué)處理是指用化學(xué)物質(zhì)對聚烯烴材料表面到這-一點(diǎn)，基體必須有足夠高的表面能來(lái)克服膠進(jìn)行腐蝕、氧化,其作用主要有2個(gè):(1)去除表面粘劑的表面張力，而聚烯烴材料的表面張力都很雜質(zhì)，破壞弱邊界層; (2)氧化表面產(chǎn)生極性基低; (2)低孔隙率。聚烯烴材料表面分子排列緊密,團。使膠粘劑不能滲人基體中產(chǎn)生有效的機械互鎖作化學(xué)處理一般采用酸液處理，常用的體系有用;(3)無(wú)極性基團。聚烯烴材料完全由碳、氫原子KMn0,/H2SO4 、鉻酸、KC20n/ H20/ H2SO4、KCzO/組合而成,是典型的非極性聚合物,而大部分膠粘H2O/H2SO4 CrO/H2O/H2SO4/HPO3.和l/KI溶液劑都含有氧、氮等富電原子,屬于極性材料,兩者等。這些體系均具有強氧化性和強酸性，聚烯烴不會(huì )產(chǎn)生強的相互作用，而且聚烯烴材料中的碳、表 面經(jīng)處理后,除被氧化產(chǎn)生極性基團外,表面還氫原子化學(xué)活性低，通過(guò)化學(xué)反應加強其粘合性會(huì )出現凹凸不平，表面積增大。與膠粘劑進(jìn)行粘還有很大困難;(4)表面缺陷。聚烯烴材料通常具接測試表明,破壞發(fā)生在基材自身4)。Mercx 等人有較寬的分子量分布，而其低分子量部分的分子經(jīng)實(shí)驗證實(shí)，用KCn0/ H20/ H2SO4體系處理過(guò)易于向表面遷移，同時(shí)表面還會(huì )聚集-些低分子的PE膠帶，用環(huán)氧膠粘劑進(jìn)行粘接測試，其粘量的加工助劑,從而形成弱邊界層,對粘接產(chǎn)生不接強度可由0.31 MPa提高到1. 89 MPals1。 此外，利影響。還可以采用PbO2/H2O/HSO,體系“401。據報道,在本文介紹了對于聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)的室溫下用PbO2/ H2O/ H2SO4體系處理PP ,然后用粘接所采用的加工技術(shù)。環(huán)氧膠粘劑使之與鋁材粘接，其拉伸強度可達11.45 MPalbl。1表面處理2,31收稿日期: 1999- 09 - 03。.1.1熱處理作者簡(jiǎn)介:曾威, 男.1997年畢業(yè)于天津輕工業(yè)學(xué)院化學(xué)熱處理包括表面加熱處理和火焰處理。加熱工程系，現為該校碩士研究生，目前在進(jìn)行聚烯烴用膠粘處理是將聚烯烴材料暴露在高溫空氣流中,這時(shí)，劑和膠乳型互穿驟合物網(wǎng)絡(luò )阻尼材料的研究。第3期.曾威.聚烯烴材料的粘接.47.1.3等離子體處理烯二酸酐、PP接枝丙烯酰胺,這些方法都明顯改用等離子體處理聚烯烴表面,早在60年代就善了聚烯烴的粘接強度，經(jīng)環(huán)氧膠粘劑進(jìn)行粘接有報道"。隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,等離子體技術(shù)的測試時(shí),破壞都發(fā)生在材料本身則。但這種處理方運用越來(lái)越多。等離子體是氣體在外界能量作用法費用較高。下發(fā)生電離后的產(chǎn)物,通常分為3類(lèi),即熱等離子體、冷等離子體及混合等離子體。熱等離子體由3表面涂底膠法大氣電弧、火花和火焰產(chǎn)生;冷等離子體由輝光放所有對聚烯烴表面進(jìn)行預處理和改性的方法電產(chǎn)生;混合等離子體是由電暈放電產(chǎn)生。冷等都不簡(jiǎn)便，耗費時(shí)間而且成本較高。應用表面涂離子體、混合等離子體適用于聚合物表面處理。底膠法,盡管仍存在一些不便,但對連續生產(chǎn)作業(yè)用于等離子體處理的氣體大致有氧氣、氮氣、氫而言,是可以考慮的替代法。氣、氨氣、空氣惰性氣體、水蒸氣、甘油蒸氣、乙醇這種處理是在聚烯烴材料進(jìn)行粘接前，在其蒸氣等。表面涂覆1層化合物,即底膠。底膠本身并不起粘電暈放電產(chǎn)生的等離子體中含有大量活性分接作用,但它對聚烯烴有一定的相容 性,同時(shí)對即子,高速沖擊聚烯烴表面,強迫聚烯烴表面結構發(fā)將采用的膠粘劑也具有極強的親合力。因此，底生變化,生成許多極性基團,從而使聚烯烴材料表膠必須同時(shí)具有極性與非極性，可以與兩者同時(shí)面完成了從極性向非極性的轉變，增強了可粘接產(chǎn)生較強的作用力。性。此外,聚烯烴表面在等離子體的高速沖擊下,對應用范圍極廣的腈基丙烯酸酯膠粘劑(瞬分子鏈發(fā)生斷裂交聯(lián),使表面分子的分子量增大，干膠) 而言,在粘接前,在聚烯烴表面均勻涂布1改善了弱邊界層的狀況，對表面粘接性能的提高層底膠(瞇唑衍生物),其粘接強度明顯提高，粘起到了積極作用l1o)。 值得注意的是,聚烯烴材料接破壞往往發(fā)生在基材自身(剪切強度超過(guò)表面性質(zhì)的改善情況與等離子體的密度有關(guān)。等6.90MPa)。隨粘接前底膠與聚烯烴材料接觸的時(shí)離子體能量密度越大，其表面氧化程度越好。同間延長(cháng),其粘接強度會(huì )有所增加叫。用環(huán)氧膠粘劑時(shí),適當降低氣體壓力,采用低壓處理,也可以使粘接PP與鋁材時(shí),可用氯化聚烯烴的甲苯溶液作其表面氧化加劇""。為底膠,涂膠后,粘接強度有明顯提高。涂底膠法1.4其他表面預處理操作簡(jiǎn)單,易于連續作業(yè)，但是其針對性太強，使將PE在甲苯、四氯乙烯、三氯乙烯熱溶液或用范圍不廣。其蒸氣中暴露15~ 30s,對其表面進(jìn)行腐蝕、溶脹，進(jìn)而改變其可粘接性。PP 可采用噴砂或蒸汽4膠粘劑.噴砂處理，用100號金剛砂布打磨，再用溶劑脫4.1熱熔膠粘劑脂,這種方法可用于一般性目的的粘接。熱熔膠粘劑以熱塑性高聚物為主要成分，聚烯烴材料還可以進(jìn)行氟化處理，處理過(guò)的通過(guò)加熱熔融粘合，隨后冷卻、固化，發(fā)揮粘PE、PP的剝離強度(用環(huán)氧膠粘劑測試)可提高6合力[181。 熱熔膠粘劑使用溫度高(一般在177~倍21。此外,實(shí)驗室中還有用鈷60產(chǎn)生的射線(xiàn)、中204C),這種高溫可以破壞聚烯烴表面弱邊界層,子束激光對其表面進(jìn)行處理,也獲得了令人滿(mǎn)意并且可以使它滲人聚烯烴內部，與聚烯烴發(fā)生較的結果13.4。強的粘附作用”。粘接聚烯烴材料的熱熔膠粘劑多為乙烯-醋2聚合物改性酸乙烯(EVA)類(lèi)聚合物。因為EVA類(lèi)聚合物與聚聚合物改性主要是改變聚烯烴的表面性能,烯烴分子結構相似,且在130~ 190公時(shí)，熱熔膠表提高其表面能，使其表面具有極性。通常在聚烯面張力僅為2.5x 10-*~2.9x 10-* N/cm,低于一烴表面接枝一些極性單體，如甲基丙烯酸、丙烯般聚烯烴分子的臨界表面張力，滿(mǎn)足達到良好粘酸、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺等。當用環(huán)氧膠粘劑接的必要條件。但是,作為粘接聚烯烴用的EVA,進(jìn)行測試時(shí),其剪切強度可以從0.48 MPa提高到應具有適宜的醋酸乙烯(VAc)含量及一定的熔體1.65 MPal5l。其他如PP接枝3-疊氮硫酰苯甲流動(dòng)指數(MI)。張偉東等人(191的實(shí)驗證實(shí), VAc酸161、PE接枝衣康酸(經(jīng)電暈處理)、PP接枝順丁含量在28%左右時(shí)，粘合強度可得到極大改善,48.合成樹(shù)脂及塑料2000年第17卷而MI在150g/l0min時(shí),可達到最大粘合強度。采用核殼聚合法，通過(guò)核殼聚合形成多層構造乳陳緒煌等人在粘接PP與聚氯乙烯(PVC)時(shí),采用液即核殼式。丙烯酸2-乙基己酯200份,丙烯酸了同類(lèi)型膠粘劑，實(shí)驗結果表明，EVA中的VAc丁酯 186份，丙烯酸12份，N-羥甲基丙烯酰胺2含量為30%、MI為300 g/10 min時(shí)有較好的粘接份，在185份EVA共聚乳液存在下進(jìn)行乳化聚強度0。Fukada等人研制的同類(lèi)熱熔膠對VAc含合,丙烯酸酯聚合物包覆在EVA粒子外成多層構量和MI值又有不同要求叫。因此，應用EVA類(lèi)造乳液,所得膠粘劑對PE粘接力為2 N/em,若無(wú)熱熔膠,在不同的應用場(chǎng)合下,要注意調節恰當的EVA共聚物,僅為0.5 N/cm。VAc含量和MI值,才能得到良好的粘接效果。4.3其 他膠粘劑Richard A Miller 等人121研制的水分散型聚酯粘接聚烯烴材料時(shí)，也經(jīng)常采用氯J橡膠膠熱熔膠粘劑對聚烯烴材料也有較好的粘接性，其粘劑和氯化聚乙烯膠粘劑,但粘合強度都不佳,也主體為支化聚酯，在聚合物的骨架上引人需要經(jīng)過(guò)一定的改性，改善其粘接性。如用含氯- SO,-Na* ,這一基團的引人所產(chǎn)生的獨特結構,35%的氯化聚乙烯與順丁烯二酸酐共聚，可得具使其玻璃化轉變溫度大大降低,熔體粘度降低,增有 優(yōu)良性能的PP發(fā)泡材料用膠粘劑2。加了與聚烯烴的潤濕能力。實(shí)驗表明，它與聚烯還有利用熱塑性橡膠溶于適當溶劑，再配以烴膜有優(yōu)異的粘合性。松香等增粘劑，可制得穩定性好、粘接強度高、固熱熔膠粘劑雖然具有較好的粘接性能，但凝化快的溶劑型膠粘劑"。此外,充分利用氯化聚烯膠速度過(guò)快,涂膠不易均勻,且能源耗費較大。烴的性質(zhì)也可制得與聚烯烴材料有極好相容性的4.2丙烯酸酯系膠粘劑∞31膠粘劑2 -271。丙烯酸酯系膠粘劑應用范圍極廣，但它對聚環(huán)氧膠粘劑經(jīng)常被用來(lái)測試聚烯烴材料的處烯烴材料的粘接力較低，要想實(shí)現聚烯烴之間或理效果，卻很少有資料報道如何對環(huán)氧膠粘劑進(jìn)聚烯烴與其他材料之間的牢固粘接很困難。為了行改性 來(lái)增加其對聚烯烴材料的粘接性。環(huán)氧膠提高丙烯酸酯系膠粘劑與聚烯烴的粘合性，可以粘劑本身有著(zhù)優(yōu)良的綜合性能，但由于它的高粘通過(guò)以下方法:(1)通過(guò)與特定單體的共聚進(jìn)行改度,很難與聚烯烴材料很好地浸潤,使它在這方面性。這些單體均為不飽和酯，含有較大的烷基和的使用受到了限制。環(huán)烷基或含有苯環(huán),共聚后,極性與非極性并存,可改善與聚烯烴的浸潤性。(2)配合氯化聚烯烴進(jìn)5結語(yǔ)行改性。其中氯化聚烯烴是指含氯量為15% ~隨著(zhù)聚烯烴日益廣泛的應用，它與其他材料35%的PE、PP、乙-丙共聚物、EVA,這些物質(zhì)的粘接的問(wèn)題越來(lái)越引起人們的重視。對聚烯烴材結構與聚烯烴結構類(lèi)似，可改善與聚烯烴的相容料進(jìn)行各種處理，固然可以得到較為滿(mǎn)意的粘接性。(3)配合增粘樹(shù)脂進(jìn)行改性。增粘樹(shù)脂大體分效果，但一般工藝復雜,或對設備有特殊要求,或3種，第1種是用95% ~ 75%的苯乙烯與5%~要受到這樣那樣的條件限制，而且成本較高。如30%的碳數在5以上的脂肪族單烯烴共聚，第2果直接使用膠粘劑，對膠粘劑的要求很高。在這種為無(wú)色穩定化松香多元醇酯，第3種是將萜烯方面雖然取得了一些成果,但還存在差距。烴(40% ~ 80% )與芳香族單烯烴(60% ~ 20%)在隨著(zhù)聚烯烴材料粘接技術(shù)的發(fā)展，人們研制有機溶劑中和在F- C催化劑存在下制得。第2種單組分、室溫固化、無(wú)需進(jìn)行材料表面處理就能有增粘樹(shù)脂與丙烯酸酯系樹(shù)脂共用時(shí)需加占兩者總效處理粘接自身及與其他材料粘接的膠粘劑，以量0.15%~20.00%的紫外線(xiàn)吸收劑和自由基捕解決聚烯烴材料應用中普遍存在的問(wèn)題，將具有捉劑。前2種增粘樹(shù)脂用量為每百份丙烯酸酯系十分重要的意義。樹(shù)脂5~20份,第3種則添加5~ 100份。(4)用特定的反應性乳化劑進(jìn)行改性。特定的乳化劑是指參考文獻含有烯丙基的磺酸鹽或者是象烷基苯磺酸酯的銨張大雷,魏雅潔 .化學(xué)與粘合，1996, (4): 204鹽那樣，在交聯(lián)時(shí)具有能與異氰酸酯反應的官能Teltech Resources Networks Corp. Adhesives Age, 1996, 10: 38基的乳化劑，這樣乳化聚合產(chǎn)物對聚烯烴具有持3高學(xué)敏。 粘接與粘接手冊.成都:四川科學(xué)技術(shù)出版社，(下轉第52頁(yè))久粘合力。(5)通過(guò)改變乳化聚合方法進(jìn)行改性。.52合成樹(shù)脂及塑料2000年第17卷.28 Nicola A De. Proccedings From Recent Advances in Polymer31 Crilmore D. Modic M J, Antecgo . Makromol Chem MacromnolBlends and Alloys, USA, February 20~ 22.1994Symp, 1992, (63): 1929 Sherman L M. Plast Technil, 1997, 43(2): 2532 Galli P, Haylock J C. Makomal Chem Macromol Symp, 1992,30 Brewer G. Engineering Grade Polyolefin Alloy. NPE, Chicago .(63): 191991: 733 Rober DL. Mod Plast, 1994, 71(7): 25Development of Polypropylene AlloyZhang Yiqing(Chemical Engineering Department, Laoyang Institute of Technology, 471039)Ge Congxin(Chermiceal Department, Ningbo University, 315211)AbstractThe present paper summarized the methods for preparing alloys of polypropylene with other polyolefinsthrough mechanical blending or synthesis in reactor. The mechanical properties of the polymer alloys so preparedwere described. The latest developments of the polypropylene lloys were also brielly introduced.Key Words: polypropylene; polymer alloy; mechanical blending; reactor blending(上接第48頁(yè))1990. 25915 Yamadak， Kimusa T, Tsutaya H, et al. J Appl Polym Sci,4 Rosty R, Marlinell D, Devine A, et al. J Adv Mater Technol，1992, 44(6): 9931987: 45616 Heuscling 0. J Adhes Sci Techol, 1994, 8(1): 535 MercxF PM. Benzina A D, Van Langeveld A D, et al. J Mater7 Beevers A, Norris T. J Adhesion, 1991, 15: 56Sci, 1993,28: 7518 汪錫安,胡寧先.粘合劑及其應用。上海:上?？茖W(xué)技術(shù)文6 Rosty Roberta, Levi David W.美國，USP 4 835 016, 1988獻出版社，1991e AT, Bodnar M J. Adhesives Age, 1969, (5): 359張偉東,席士英,李雪明等.中國膠粘劑，1998, 7(3): 128 Ueno Minosu, Mannen Hideya.日本, JP 021- 123 140, 199020 陳緒煌.徐聲鉤,韓波等.中國膠粘劑，1998, 7(4): 259 Michaelc. Gabriele. Modem Plastics, 1998, 2; 4721 Hamaki Hirakide, Fukada Toonu, Fujiwarna Akira. 日本, JP10 Zhang Dong. Sun Qin, lamy C, et al. J Polym Eng Sci, 1998,08-03 526, 199622 Richard A. Miller Cregy Alhen. Adhesives Age, 1997. (11):1 Nowak s, Haemi H P, Schlapbach L. J Polym Mater Sei Eng,61990, 62: 43723 金林生.粘接，1995, 16(6): 1612 Kranz G. Adhesion and Adhesives, 1994， 14(4): 24324 劉瑩.張建軍. 化學(xué)與粘合，1998, (1): 1213 Kimura, Hiroshi, Uematu, et al. Ehime Daigaku Kiyo Dai - 3-25黃士強， 楊子山。中國,CN 86 104 757, 1988Bu, 1969, 6(2): 4526 Takegj Kaneyuki.日本, JP 02- 178 033, 199014 Takagi Kaneyuki. 日本, JP 02- 178 033, 199027 Terayama Eichi.日本，JP 05- 306 379, 1993Study on Polyolefine Bonding TechnologyZeng Wei(Chemical Engineering Department, Tianjin Institute of Light Industry .300222)The present paper briefly introduced the current techniques used for bonding perfectly the polyolefinsmaterials as well as the bonding agents extensively used in this field.Key Words: polyolefin; adhesive ; adhesion