《热熔胶黏剂》PPT课件

第五章 热熔胶黏剂,第一节 概 述,一、熔融粘度（或熔融指数）,熔融指数（MI）：是指热塑性高聚物在规定的温度、 压力条件下，熔体在10min内通过标准毛细管的质量值。 单位g/10min。 体现热熔胶流动性能大小的性能指标。,二、软化点 是指以一定形式施以一定负荷，并按规定升温速率加热到试样变形达到规定值的温度。 是热熔胶开始流动的温度，可作为衡量胶的耐热性、熔化难易和晾置时间的大致指标。,三、晾置时间 （露置时间）,晾置时间：是指热熔胶从涂布到冷却失去润湿能力前 的时间，即可操作时间。 固化时间：是指热熔胶涂布后从两个粘接面压合到粘 接牢固的时间。,180,20,b,a,c,d,涂布,压合开始,压合终了,胶温变化线,时间,图51 热熔胶的固化过程,温度（）,a：露置时间 b：从实际涂布到压合的一段时间 c：固化时间 d：实际压合时间,热熔胶黏剂是一种在热熔状态进行涂布，借 冷却硬化实现胶接的高分子胶黏剂。按国标的规 定，热熔胶的定义“在熔化状态进行涂布，冷却 成固态就完成粘接的一种热塑性胶黏剂”。 不含溶剂，百分之百固含量，主要由热塑性 高分子聚合物所组成。,热熔胶从20世纪50年代末开始应用于包装，由于其 本身特有的优点，与其他胶黏剂品种相比有着不可比拟 的优势，成为胶黏剂中发展最快的品种之一。 2000年全球热熔胶年用量已超过120万吨。由于不 含溶剂、无污染、无公害，热熔胶黏剂的发展很快，应 用面也在不断扩大，是当今世界胶黏剂发展的一个方向。,热熔胶主要特点 ： 胶接迅速。 不含溶剂。 可以反复熔化胶接。 可以胶接多种材料。 热熔胶的缺点是热稳定性差、胶接强度偏低。,第二节 热熔胶的组成及作用,热熔胶是由聚合物基体、增黏树脂（增黏剂）、蜡类和抗氧剂等混合配置而成的。 因主体树脂的差异，热熔胶包括许多品种。,1 聚合物基体,聚合物基体对热熔胶性能起关键作用，赋予其必要的 胶接强度和内聚强度。并决定胶的结晶、黏度、拉伸强 度、伸长率、柔韧性等性能。 用作热熔胶的聚合物基体应具有以下性能： 受热时易熔化； 具有较好的热稳定性，在熔融温度下不发生氧化分解，并有一定的耐久性；, 耐热、耐寒，具有一定的柔韧性； 与配合的各组分有一定的相容性； 对被粘物适应性强，有较高的粘接强度； 在一定温度下黏度的可调性； 色泽尽量浅。,反映聚合物基体的主要参数是它的分子量、分子量分布。 反映在胶黏剂上主要影响胶接强度、熔体指数、软化点、黏度、柔性、固化速度、热稳定性等性能上。,降低高聚物基体的分子量和增大其分子量分布可以 降低胶的软化点和黏度，使胶容易熔融、粘合迅速、加 工容易、提高生产效率，但可能会降低胶的胶接强度、 拉伸强度、热稳定性、剥离强度等。 因此应根据被粘物的表面特性、胶接强度要求、使 用环境、胶接方法等条件的不同而选用分子量及其分布 不同的高聚物。,1.1 乙烯及其共聚物,（1）乙烯醋酸乙烯共聚物 -EVA (ethylenevinyl acetate copolymer) EVA树脂是一种无臭、无味、无毒，白色或浅黄色粉 状或粒状低熔点聚合物，由于它的结晶度低，弹性大，呈 橡胶状，同时又含有足够的起着物理交联作用的聚乙烯结 晶，因此具有热塑性弹性体的特点。 EVA的性能与醋酸乙烯(VA)含量和EVA分子量有关。,当MI一定时，VAc含量增高，其弹性、柔韧性、粘接 性、相容性、透明性、溶解性均有所提高；VAc含量降低时， 则性能接近于聚乙烯，刚性增大，耐磨性及绝缘性上升。 作为热熔胶的原料，其VAc 含量一般要求在2030 ， 通常在30左右，熔融指数为1.5400g10min。,EVA树脂具有良好的柔软性、橡胶般的弹性、加热流 动性、透明性和光泽性好，与其他配合剂的相容性良好。 EVA树脂的最大缺点是高温性能不够好，强度低，不 耐脂肪油等，使其应用范围受到限制。,改性方法,用交联型EVA和断链型丁基橡胶或异丁基橡胶在有 机过氧化物存在下加热混炼得到一种共聚物，用它作热 熔胶可显著提高耐热性和胶接强度。 EVA可与耐热性较好的羧基化合物如马来酸酐等共聚 改善EVA的耐高温性能。,（2）乙烯丙烯酸乙酯共聚物 -EEA (ethyleneethyl acrylate copolymer),它具有低密度聚乙烯的高熔点和高VAc含量的EVA树 脂的低温性。其结构与EVA类似，但使用温度范围较宽， 而且热稳定性较好 。, 耐热性比EVA优良，热分解温度高3040； 低温特性比EVA更优良，玻璃化转变温度低1015，低温柔性和耐应力开裂性强； 极性比EVA低，但与增黏剂和蜡相容性等同。,对极性材料和非极性材料都有很好的胶接性，特别 对聚烯烃这类非极性材料能发挥其独特的作用。 用作热熔胶基体的EEA树脂，其丙烯酸乙酯含量一般 为23左右。,1.2 聚烯烃,(1)聚乙烯 (polyethylene) 是由乙烯与少量烯烃或其他单体聚合而成的热塑性聚合物 聚乙烯是无味、无毒、耐低温、高结晶的非极性材料。它本身是难粘材料，但制成热熔胶以后，却对很多材料都有胶接性，尤其适宜于粘接多孔性材料，且价格低廉。,用作热熔胶基体的聚乙烯，其相对分子质量通常为5005000，是白色或微黄色粉末或颗粒，外观成蜡状，密度为0.9200.936gcm3，软化点为60120 ，在140时的黏度为0.11.5Pas。熔融指数为220g10min。,向聚乙烯中加入必需的增黏剂或微晶蜡、抗氧化剂等即成热熔胶。 因聚乙烯是非极性材料，为保证互混性，必须选用极性低的配合剂。聚乙烯热熔胶的机械强度较低，为扩大其应用范围，可引入极性单体与之接枝共聚，使之极化，改善其胶接性能。普遍使用的极性单体之一是马来酸酐。,（2）聚丙烯 (polypropylene),根据甲基空间位置排列不同，有等规、间规和无规聚丙烯之分。 等规聚丙烯：甲基在主链的一侧，规整有序地排列，是一种高结晶、高立体定向的树脂，结晶度为6070，等规度大于90，密度为0.900.9lgcm3。,间规聚丙烯：甲基交替地排列在聚丙烯主链的两侧，立体结构规整，呈结晶型。 无规聚丙烯：甲基呈不规则排列，是生产等规聚丙烯的副产物。,无规聚丙烯平均相对分子质量300010000，有时可高 达几万。室温下为无定形微带黏性的白色蜡状固体，相 对密度0.86，软化点90150，熔点300 330，玻璃 化温度25，200开始分解。,制作热熔胶时，通常采用无规聚丙烯作基体，用无 规聚丙烯制作的热熔胶固化速度慢、耐热性不高，因此， 常加入低分子量的聚乙烯或结晶聚丙烯，以改善固化速度 与耐热性；也可采用高效催化剂和新工艺，直接聚合生产 无规聚丙烯，但比利用副产物成本大大提高。只能用于专 门要求的应用领域。,另外，副产物无规聚丙烯本身具有黏性，这就使得 热熔胶的配制有一定的困难，因此，利用无规聚丙烯作 热熔胶，需加入一些配合成分以改善其黏性。,1.3 聚酯 (polyester),主链中含有酯基(COO) 的聚合物的总称，分为饱和聚酯和不饱和聚酯 。 作为热熔胶基体，需用线形饱和聚酯作基体。它由二元羧酸和二元醇或醇酸缩聚而成，,从化学结构看，聚酯类热熔胶可分为共聚酯类、聚醚型聚酯类、聚酰胺聚酯类三大类。从分子结构看，饱和聚酯的分子直链中引入苯基将提高它的熔点、拉伸强度和耐热性，引入烷基和醚键将改善熔融黏度、挠曲度和柔韧性。,热塑性聚酯的熔点和玻璃化温度较高，所制得的热熔胶耐热性好，是耐热性最好的热熔胶品种之一；同时，粘接温度也较高，影响粘接工艺。 其分子中二元醇的碳键越长，聚酯的熔点和玻璃化温度也就越高，结晶速度也越快。,若二元醇的碳原子数为偶数则生成物的熔点比二元 醇碳原子数为奇数的聚酯熔点更高，结晶更容易。 与其他类型的热熔胶不同，聚酯型热熔胶是以共聚物 单独使用，一般无需加人其他组分。,1.4 聚氨酯 (polyurethane，PU),分子主链上含有许多重复的氨基甲酸酯基团 (OOCNH)的聚合物称为聚氨基甲酸酯，简称为聚氨 酯。聚氨酯有聚酯型和聚醚型两类 聚氨酯为白色无规则球状或柱状颗粒，相对密度1.10 l.25。聚醚型相对密度比聚酯型小。聚醚型玻璃化温度为 100.6l06.l，聚酯型玻璃化温度为108.9 122.8， 聚醚型耐低温性优于聚酯型。,聚氨酯最突出的特点是耐磨性优异，耐臭氧性极 好，硬度大，强度高，弹性好，耐低温，有良好的耐 油、耐化学药品和耐环境性能， 在实际应用中，常用聚酯多元醇与二异氰酸酯进行 聚合。因为由聚酯多元醇制得热熔胶性能比聚醚多元醇 制得的聚氨酯性能要好得多。,1.5 聚酰胺 (polyamide，PA),是由羧酸与胺类生成的分子主链上含有酰氨基 (CONH)重复结构单元的线形热塑性聚合物。 酰胺基团上的氢原子可与被粘物(皮革或纤维织物)上 的氧原子形成氢键，因而具有较高的粘接强度。 用作热熔胶的聚酰胺是由二元羧酸与二元胺缩聚、 氨基酸缩聚或其他内酰胺开环缩聚而成。,聚酰胺热熔胶的突出优点是软化点范围窄，温度稍低于熔点就立刻固化，耐油性和耐药性好。又由于分子中含有 氨基、羟基和酰氨基等极性基团，因此对许多极性材料有较好的胶接性能。 特别是在纺织品、电器和制鞋行业。,1.6 苯乙烯及其嵌段共聚物,苯乙烯丁二烯苯乙烯嵌段共聚物 (styrene butadiene styrene block polymer，SBS) 属于热塑性弹性体，又称热塑性丁苯橡胶。 苯乙烯嵌段共聚物是阴离子聚合物，以正丁基锂为催 化剂，环己烷做溶剂，在聚合过程中还可以调节苯乙烯 和丁二烯的加入程序，以控制共聚物的组成。,SBS中的聚苯乙烯(PS)链段和聚丁二烯(PB)链段明 显成两相结构，PB为连续相，PS为分散相，互不相容， 呈相分离状态。故有两个玻璃化温度Tg1(橡胶相)和 Tg2 (树脂相) 。,SBS既有聚苯乙烯的溶解性和热塑性，又具有聚丁 二烯的柔韧性和回弹性，它具有优良的拉伸强度、弹性 和电性能，永久变形小，挠曲和回弹性好，表面摩擦 大，透气性优异。 由于主链含有双键致使SBS耐老化较差，在高温空气 的氧化条件下，丁二烯嵌段会发生交联，从而使硬度和 黏度增加。,SBS溶解性好，与很多聚合物相容，加入树脂和增 黏剂可降低其熔融黏度，非常适合制备热熔胶及热熔压 敏胶。目前国内生产的SBS在应用中，许多达不到热熔 压敏胶的要求，因此，配制热熔压敏胶的SBS主要依赖 进口。,2 增黏剂,作为热熔胶的基体材料在熔融时，熔融黏度高，对被粘物润湿性和初粘性不好，为了改善基体聚合物的这些性能，提高它的胶接强度，降低成本，改善操作性能，常在热熔胶的配制时加入增黏剂。,增粘剂的主要作用是降低热熔胶的熔融粘度，提高其 对被胶接面的湿润性和初粘性，以达到提高胶接强度， 改善操作性能及降低成本的目的。 此外，还可以调整胶的耐热温度及晾置时间。,对增黏剂的要求： （1）必须与基本聚合物有良好的相容性； （2）对被胶接物有良好的粘附性； （3）在热熔胶的熔融温度下有良好的热稳定性。 增黏剂的用量为基本聚合物质量的20150%。,在热熔胶中，增黏剂的选择十分重要，通常根据以下 三个原则： 根据与聚合物的相容性进行选择； 根据胶黏剂的涂布方式进行选择； 根据树脂特性进行选择。 通常用一种或几种混合使用。,2.1 松香及其衍生物,这是热熔胶中使用最多的一种增粘剂。 松香(rosin) ：其主要成分是松香酸，是不饱和酸，含 有共轭双键，因而与EVA树脂等有极性的基本聚合物相容 性好。但其软化点不高（7085），且由于分子中有共 轭双键，易被氧化，因此热稳定性与抗氧化性较差。,改性松香：有氢化松香、歧化松香、聚合松香等。 松香经改性后软化点提高，不存在共轭双键，因而热 稳定性及抗氧化性都较好。 氢化松香：松香熔化后，在催化剂存在下，于高温下 通人氢气氢化制得，,聚合松香：是松香的共轭双键在硫酸、三氟化硼等催 化剂存在下，以苯、甲苯等为反应介质，于1065 温度下进行聚合反应的产物。主要是二聚体。 歧化松香：在催化剂存在下，借无机酸和热的作用， 使松香的一部分被氧化，另一部分被还原，发生歧化 反应的产物。,2.2 萜烯树脂及其改性树脂,萜烯树脂(terpene hydrocarbon resin) ：是由松节油中 所含萜烯类化合物聚合而得。 它性质稳定，遇光、热不变色，耐稀酸稀碱，电性能 也较好。 萜烯树脂和EVA、SBS等极性树脂相容性较差，为了 增加与极性树脂的相容性，常对萜烯树脂进行改性。,萜酚树脂：就是一种苯酚改性的萜烯树脂。 萜酚树脂胶接力强，内聚力大，耐热性能好，耐老 化，与树脂和橡胶相容性好，软化点高，80145，耐 酸碱性能优良。,2.3 石油树脂,石油树脂：石油裂解副产物中不饱和烃馏分的聚合物。 根据原料馏分，可将石油树脂分为脂肪族(C5馏分)、 芳香族(C9馏分)、脂环族及它们的改性树脂等种类。,（1）C5石油树脂 C5石油树脂具有与天然橡胶相似的结构，与天然橡 胶和合成橡胶有极好的相容性。 （2）C9石油树脂 具有环状结构，内聚力大。耐酸、碱，耐化学药品 性、耐水性及耐候性良好。与SBR、SBS相容性好，但与 EVA、天然橡胶相容性差。,3 蜡类,蜡类的主要作用是降低热熔胶的熔点和熔融粘度，改善胶液的流动性和湿润性，降低成本。 常用的蜡类有烷烃石蜡、微晶石蜡、合成蜡。 用量一般为30以下。,微晶石蜡在提高热熔胶的柔韧性、胶接强度、热稳 定性和耐寒性等方面均优于烷烃石蜡，但价格较高。 合成蜡与基本聚合物的相容性好，并有良好的化学 稳定性、热稳定性和电性能，使用效果又优于前两种 石蜡。,4 抗氧化剂,抗氧化剂的作用是防止热熔胶在长时间处于高的熔融温度下发生氧化和热分解。 （1）2，6-二叔丁基对甲苯酚 不溶于水及稀碱溶液，可燃，无毒，用作非污染性抗氧 剂，能有效抑制空气氧化、热降解。,（2） 4，4硫代双(3甲基6叔丁基)苯酚 不溶于水。低毒，作为非污染性抗氧剂，挥发性小， 高效抗氧，热稳定性和耐候性优良。,5 增塑剂,增塑剂的作用是加快熔融速度，降低熔融粘度，改善 对被胶接物的湿润性，提高热熔胶的柔韧性和耐寒性。 邻苯二甲酸二辛酯； 邻苯二甲酸二丁酯,6 填料,填料的作用是降低热熔胶的收缩性，防止对多孔性被 胶接物表面的过度渗透，提高热熔胶的耐热性和热容量， 延长可操作时间，降低成本。,用作热熔胶的填料主要有滑石粉、瓷土、 石英、 碳酸钙、氧化钡、石棉、钛白粉、硫酸钡、白炭黑等 无机物。 对于不同品种的热熔胶，应选用不同的填料，并控制 适当的加入量，添加量常为20左右。,第三节 热熔胶的应用,1 乙烯醋酸乙烯酯型热熔胶黏剂,EVA热熔胶是目前用量最大的热熔胶品种，这种热熔 胶具有优异的粘接性、柔软性、加热流动性和耐寒性 等，黏附力强、膜强度高、用途广能黏附许多不同性 质的基材，熔融黏度低，施胶方便。,大量应用于纸盒、书籍无线装订、木材积层板制作和木工封边、无纺布制作等。 该热熔胶在车辆方面可用于坐椅、车灯和尾灯等的组装。,2 聚酯型热熔胶黏剂,聚酯型热熔胶通常只有聚酯一种成分，一般不 需要添加其他配合成分，因此，合成聚酯的原料 单体的选择直接影响到聚酯热熔胶的性能。,聚酯热熔胶具有优良的耐热性、耐寒性、热稳定性， 耐冲击性、耐水及弹性都较好，使用温度范围宽，可在 40150温度范围内使用；优良的耐介质性和电绝缘 性；粘接对象广，尤其对纤维、皮革等材料具有很好的粘 接性，耐干洗和水洗；固化速度快，能快速粘接。 可用于金属、织物、薄膜、塑料的粘接，广泛应用于 制鞋、服装、电器、建筑等行业。,3 聚酰胺热熔胶黏剂,聚酰胺热熔胶最突出的优点是熔融范围窄，在熔点以 下不软化，温度稍高于熔点立即融化，与其他热塑性树 脂相比，当它在加热或冷却时，树脂的熔融或固化都在 较窄的温度范围内发生，这一特点使聚酰胺热熔胶可用 于对固化速度要求很高的场合。,由于其分子结构中含有氨基、羧基和酰氨基等极性基 团，对许多极性材料都有很好的粘接性，再加上其优良 的耐油、耐溶剂性，使得它在胶黏剂行业中有着特殊的 地位。是一种公认的高档胶黏剂。 聚酰胺的高胶接强度，尤其是其良好的耐化学品性， 使其在纤维织物粘接领域占有相当市场。,4 聚氨酯热熔胶黏剂,聚氨酯热熔胶受热后会失去分子中由于氢键作用而产 生的物理交联，变成熔融的黏稠液，冷却后又恢复原来的 物性。因此，聚氨酯热熔胶具有优异的弹性和强度，粘接 强度高，耐溶剂、耐磨，适用于各种材料的粘接，特别适 合于粘接鞋类和织物，但成本比其他几类热熔胶高。,聚氨酯热熔胶使用可靠性高，化学和物理性质均好， 综合性能好，粘接工艺简便，可使胶黏剂达到最佳的物 理性能。 此外由于不含溶剂，使用时不污染环境，属环境友 好材料，因此深受人们青睐。该胶可用于纺织、制鞋、 书籍无线装订、食品包装、木材加工、建筑、汽车构件 粘接等。,思考题,1. 热熔胶的特点，组成。 2. 几种主要热熔胶的应用。 3. 对增黏剂的要求。 4. 软化点，晾置时间，固化时间,