聚丙烯基熱熔膠的制備以及對鋁板剝離性能的研究

仇 磊，丁武斌，常媛玲，阮龍俊（上海海隆石油化工研究所，上海 200949）

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聚丙烯基熱熔膠的制備以及對鋁板剝離性能的研究

仇 磊，丁武斌，常媛玲，阮龍俊
（上海海隆石油化工研究所，上海 200949）

摘要：以聚丙烯（PP）為基礎樹脂，通過與功能性樹脂共混制備了與鋁板具有優異剝離性能的熱熔膠。討論了接枝樹脂（PP-G-MAH）、苯乙烯類彈性體（SEBS），以及尼龍6（PA6）對熱熔膠性能的影響，并比較了熱熔膠在不同溫度下，對不同表面狀態鋁板的剝離情況。結果表明，當熱熔膠中含有20% PP-G-MAH時剝離強度達到最大值，苯乙烯彈性體對提高熱熔膠的剝離強度有所幫助，PA6對保持熱熔膠高溫剝離強度有促進作用。

關鍵詞：熱熔膠；聚丙烯；共混改性

聚丙烯（PP）是一種應用廣泛的半結晶熱塑性塑料，因具有較好的耐熱性能，可作為熱熔膠用于高溫條件下塑料/金屬復合材料的粘接。又因PP為非極性聚合物，作為熱熔膠使用前，一般需通過改性提高與其他基材的剝離強度。

據文獻[1]報道，聚烯烴熱熔膠改性方法主要有熔融接枝和共混改性，通過改性可以在樹脂大分子鏈上引入極性基團，增加聚烯烴熱熔膠與金屬基材的剝離強度。現有的聚烯烴熱熔膠主要應用于鋁/塑，鋼/塑復合材料的粘接，此種體系主要是以聚乙烯（PE）為基礎樹脂的熱熔膠。與PE相比，PP具有更好的耐熱性能，可以提高塑料/金屬復合材料在高溫下的穩定性。

本文以PP為基材，通過共混改性方式制備了與鋁材具有良好剝離性能的熱熔膠，分析了共混樹脂對熱熔膠剝離性能的影響，以及熱熔膠在高溫下的剝離性能。

1 實驗部分

1.1 原料及儀器

聚丙烯K8303，中石化北京燕化石油化工股份有限公司；PP-G-MAH，實驗室自制，接枝率0.84%，熔融指數52 g/10 min（230℃，2.16 kg）；SEBS G1726，美國科騰公司；PA6 1020C，日本三菱公司。

同向雙螺桿擠出機，KS-36型，昆山科信橡塑機械有限公司；拉伸試驗機，CMT4000GX型，珠海三思泰捷電氣設備有限公司；

1.2 試樣制備

將PP-G-MAH和共混樹脂在高速分散機中分散均勻，然后把混合好的物料加入雙螺桿擠出機中擠出，經水冷切粒后即得聚丙烯基熱熔膠。

將制備出的熱熔膠按照GB/T 2790《膠粘劑180°剝離強度試驗方法撓性材料對剛性材料》制備樣品，并進行剝離性能測試。

1.3 被剝離鋁片的表面處理

方法1（M1）：直接用丙酮清洗；方法2（M2）：用噴砂機制備出表面錨紋深度達到50～75μm的鋁板，然后用丙酮清洗板材。

2 結果與討論

2.1 PP-G-MAH對熱熔膠剝離性能的影響

表1是熱熔膠中PP-G-MAH的含量對鋁板剝離強度的影響。由于PP的非極性特征，沒有加入PP-G-MAH的熱熔膠與基材沒有剝離強度。隨著PP-G-MAH加入剝離強度大幅提高，PP-G-MAH在熱熔膠中的質量分數達到20%時，熱熔膠剝離強度達到最大值，繼續增加PP-G-MAH用量會使剝離強度下降。用方法2（M2）處理的板材的剝離強度遠大于方法1 （M1）處理的板材的剝離強度，表明機械互鎖作用對提高熱熔膠的剝離性能有促進作用[2]。

2.2 SEBS對熱熔膠剝離性能的影響

表2反應了SEBS用量對熱熔膠剝離性能的影響。SEBS黏度低，潤濕能力強，可以提高熱熔膠的粘接性能[3]，所以本文選擇加入高熔融指數的SEBS G1726，來提高熱熔膠的剝離性能。

從表2中S8，S9可以看出，由于SEBS本身并沒有極性，不能與金屬界面產生粘接，所以SEBS對熱熔膠潤濕基材能力上的幫助，僅體現在用方法2（M2）處理的板材上。

表1 PP-G-MAH含量對熱熔膠剝離性能的影響Tab.1 Effect of PP-G-MAH content on peeling property of hot melt adhesive

表2 SEBS對熱熔膠剝離性能的影響Tab.2 Effect of SEBS on peeling property of hot melt adhesive

S10，S11，S12反應了在PP-G-MAH存在的情況下，SEBS對熱熔膠剝離性能的影響。由于SEBS與PP具有一定的不相容性，過多的SEBS加入會降低熱熔膠的內聚強度，從而使膠粘劑的破壞形式從界面間剝離轉變成膠層的內聚破壞。通過比較以上熱熔膠與方法1（M1）處理的板材的剝離結果，可以看出熱熔膠粘接力因為SEBS的加入而有所降低，這是因為SEBS降低了熱熔膠中PP的結晶度，導致極性基團在非晶區域的比例降低。

2.3 PA6 1020C對熱熔膠性能的影響

PA6具有較高的熔點和較好的耐溫性能，而PA6/PP的共混效果可以通過加入PP-GMAH來增加[4]，所以本文在熱熔膠中增加PA6，以提高熱熔膠的高溫剝離性能。

表3反應了PA-6對熱熔膠剝離性能的影響。S13～S16比較了PA6 1020C對熱熔膠剝離性能的影響，從熱熔膠與M1板材在25 ℃下的剝離情況可以看出，PA6的加入會使熱熔膠與鋁板的粘接力下降，造成這種現象的原因是PP-G-MAH的極性基團與PA6上的酰胺基團進行反應，從而降低了熱熔膠極性基團的含量。PA6的加入同樣降低了熱熔膠的內聚強度，隨著PA6的增加這種情況更加明顯，從S13到S16熱熔膠出現內聚破壞的力值從161 N/cm降低到了111 N/cm。從熱熔膠在110 ℃下的剝離強度可以看出，PA6的加入可以改變產品在高溫下的破壞狀態，由S5的界面間剝離轉變到了S14的膠層內聚破壞。PA6可以提高熱熔膠在高溫條件下的剝離強度值的保持率（25 ℃剝離強度值/110 ℃剝離強度值），加入PA6的保持率都大于60%，而沒加入PA6的保持率都不超過50%。加入10份PA6的熱熔膠S14在110 ℃下的剝離強度值達到最大，為112 N/cm。

3 結論

（1）聚丙烯基熱熔膠與鋁板的剝離強度隨著PP-G-MAH的增加而提高，PP-G-MAH在熱熔膠的用量達到20%時剝離強度達到最大。

（2）熱熔膠與經過表面噴沙處理的鋁板有更好的剝離性能。

（3）SEBS G1726與PA6 1020C都會降低熱熔膠的內聚強度，使剝離的破壞形式從界面間剝離轉變為膠層的內聚破壞。

表3 PA-6對熱熔膠剝離性能的影響Tab.3 Effect of PA-6 on peeling property of hot melt adhesive

（4）加入10% PA6 1020C的熱熔膠在110℃時有最高的剝離強度值，且PA6的加入可以提高熱熔膠在高溫情況下剝離強度值的保持率。

參考文獻

[1]陶國良,賈廣成,何乾湖,等.EVA熱壓粘接PP/m-LLDPE的性能研究[J].粘接,2013,34(3):30-34.

[2]Rudolf Wiechmann.Experiences with peel strength[J].Circuit World,2006,32(3): 30-39．

[3]袁煜艷.SIS、SEBS在熱熔壓敏膠中的應用[J].粘接,2010,31(7):65-69.

[4]趙娟,崔怡,陳曉麗.接枝聚丙烯增容改性PP/PA6合金性能的研究[J].塑料工業,2007,5(6):19-22.

Preparation of polypropylene based hot melt adhesive and its peeling properties to aluminum plate

QIU Lei, DING Wu-bin, CHANG Yuan-ling, RUAN Long-jun)
(Hilong Petrochemical Research Institute, Shanghai 200949, China)

Abstract：In this paper, the hot melt adhesive (HMA) was produced by using PP as the basic resin and mixing with other functional resins. The hot melt adhesive had excellent peeling strength to aluminum plate. The influence of contents of PP-GMAH, SEBS and PA6 on the HMA properties was discussed. The peeling properties of HMA to aluminum plate at different temperatures and for different surface states were investigated. The results showed that when the content of PP-G-MAH in HMA was 20%, the adhesive had the maximum peeling strength, and SEBS improved the peeling strength of HMA and PA6 promoted the high temperature peeling property of HMA.

Key words：hot melt adhesive; polypropylene; blending modification

中圖分類號：TQ436+.4

文獻標識碼：A

文章編號：1001-5922（2016）02-0059-03

作者簡介：仇磊（1983-），男，碩士，研究方向：長距離輸送管線聚烯烴熱熔膠制備。E-mail：choulei@hilonggroup.com。

收稿日期：2015-05-14