EVA熱熔膠膜的制備及在金屬與陶瓷復合中的應用

韓友泉，聶錫銘

（山東北方現代化學工業有限公司，山東 濟南 250033）

EVA熱熔膠膜的制備及在金屬與陶瓷復合中的應用

韓友泉，聶錫銘

（山東北方現代化學工業有限公司，山東 濟南 250033）

用不同的乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）制備了EVA熱熔膠膜，分析了不同醋酸乙烯（VA）含量、不同融熔指數（MFR）的EVA對EVA熱熔膠膜拉伸強度、耐熱性和復合黏合性能的影響。結果表明，以VA含量為12%～18%、MFR為1.1～3.0的EVA樹脂制得的EVA熱熔膠膜對陶瓷與金屬復合粘接性能相對最好。

EVA樹脂；熱熔膠膜；復合；粘接

用于陶瓷與金屬復合粘接的乙烯-醋酸乙烯共聚物樹脂（EVA）熱熔膠膜，要求粘接強度較高，耐溫和耐候性能較好。目前市售的工業EVA包裝熱熔膠膜由于醋酸乙烯（VA）含量較低且用料不同，使得對金屬與陶瓷復合時的粘接性能較差，不適合金屬與陶瓷粘接應用；光伏EVA熱熔膠膜則多采用VA含量在28%以上的EVA制得，但其耐高溫性并不理想，無法滿足70 ℃下環境溫度的需要。本研究以適宜的VA含量和融熔指數（MFR）的EVA或者EVA樹脂與低密度聚乙烯樹脂（LDPE）共混改性，成功制得適應于金屬和陶瓷復合粘接的EVA熱熔膠膜。該膠膜具有優良的黏合性能、耐溫、耐老化性能，克服了工業EVA包裝膠膜粘接性較差和光伏EVA熱熔膠膜耐高溫性較差的缺點，完全滿足金屬和陶瓷復合粘接的要求。

1 實驗部分

1.1 原料

低密度聚乙烯樹脂（LDPE2100），齊魯石化；EVA250、EVA550、EVA650，美國杜邦公司；N8038，泰國TPI公司；7320M、7360M，臺灣臺塑公司；叔丁基過氧化氫，國藥集團化學試劑有限公司；硅烷偶聯劑（KH-550），蓋州市化學工業有限責任公司；抗氧化劑（KY-1010）、輔助抗氧化劑（DLTP），北京市加成助劑研究所。

1.2 儀器與設備

GDW-6015型高低溫試驗箱、WSM-20KN型計算機控制萬能試驗機，長春智能儀器設備有限公司；XRL-401B型溶體流動速率測定儀，山東德瑞克儀器有限公司；CMT4503 型電子萬能試驗機，長春智能有限公司；200-F3 型差示掃描量熱儀，德國Netzsch公司。

1.3 實驗制備

1.3.1 EVA熱熔膠膜的制備

將稱量好的EVA，或2種不同EVA，或EVA與LDPE加入到混料機中，開動攪拌，然后依次將KY-1010、DLTP、叔丁基過氧化氫和KH-550加入到混料機中攪拌混合30 min，攪拌均勻后停止。

在預先升好溫的流延機料斗里加入EVA混合料，然后經擠塑，軋延，軋花，切邊，預收縮，充分冷卻，檢驗，收卷，包裝為成品。

1.3.2 金屬試片的制備

將2片0.3 mm厚的150 mm×200 mm的馬口鐵皮用粒徑63 μm的石英砂以0.4～0.6 MPa的壓力噴砂處理，以乙酸乙酯清洗，在室溫下晾干，裁取一片150 mm×150 mm的EVA熱熔膠膜，將膠膜加于2馬口鐵皮中間，其中膠膜2邊與2馬口鐵皮對齊，并加一10 kg金屬塊，置于恒溫箱中，打開恒溫箱電源，升溫至160 ℃且保溫45 min，然后，關閉電源，使試片自然晾至室溫，隨后裁取長200 mm、寬25 mm的5個試樣。

1.3.3 陶瓷試片的制備

裁取5片150 mm×25 mm的EVA熱熔膠膜，平行放置于5片長200 mm、寬30 mm的陶瓷片上，然后將5片200 mm×25 mm×1 mm的聚酯薄膜分別與5片EVA熱熔膠膜對齊放置，于聚酯薄膜上加一10 kg重金屬塊，金屬塊需涂以硅油，以免與聚酯膜粘連，置于恒溫箱中，升溫至160 ℃，并在160 ℃保溫45 min，最后，關閉電源，使陶瓷試片自然晾至室溫。

1.4 性能測試

（1）室溫剝離強度：金屬試片的剝離強度按照GB/T 2791—1995《膠粘劑T剝離強度試驗方法撓性材料對撓性材料》標準進行測試；陶瓷試片的剝離強度按照GB/T 2790—1995《膠粘劑180°剝離強度試驗方法撓性材料對剛性材料》標準進行測試。

（2）耐高溫剝離強度：按照GB/T 2791—1995《膠粘劑T剝離強度試驗方法撓性材料對撓性材料》標準測試EVA熱熔膠膜對金屬片的剝離強度；按照GB/T 2790—1995《膠粘劑180°剝離強度試驗方法撓性材料對剛性材料》標準測試EVA熱熔膠膜對陶瓷的剝離強度（將1.3.2和1.3.3方法制備的試片，于70 ℃烘箱中放置2 h，并在70 ℃環境溫度下測試）。

（3）膠膜拉伸強度：按照GB/T 19466.3—2004《塑料薄膜拉伸性能試驗方法》標準進行測試[測試速率為（100±10）mm/min]。

（4）熔融指數（MFR）：按照GB/T 3862—2000《熱塑性塑料熔體質量流動速率》標準進行測試（取樣4～6 g，以190 ℃、負荷2.16 kg為測試條件）。

（5）玻璃化轉變溫度（Tg）：按照GB/T 19466.3—2004《塑料差示掃描量熱法（DSC）第3部分：熔融和結晶溫度及熱焓的測定》標準，采用差示掃描量熱（DSC）儀進行測定。

2 結果與討論

2.1 VA含量及MFR值對EVA熱熔膠膜拉伸性能的影響

不同VA含量和MFR值對EVA熱熔膠膜拉伸強度和斷裂伸長率的影響如表1所示。

表1 VA含量及MFR值對EVA熱熔膠膜拉伸性能的影響Tab.1 Effect of VA content and MFR value on tensile properties of EVA hot melt adhesive films

由表1可知：隨著VA含量由9%增加到15%，熱熔膠膜拉伸強度逐漸提高，到15%時拉伸強度達到相對最高；隨著VA含量的繼續增加，膠膜拉伸強度又逐漸降低。而MFR由1.1增大到2.2，熱熔膠膜拉伸強度逐漸提高，在2.2時強度達到相對最大；隨著MFR繼續增大，拉伸強度又逐漸降低。

2.2 VA含量及MFR值對EVA熱熔膠膜常溫粘接性能的影響

VA含量及MFR值對EVA熱熔膠膜常溫粘接性能的影響以及常溫下鋁片和陶瓷的剝離強度如表2所示。EVA熱熔膠膜粘接性能主要由VA含量和MFR值決定，當MFR值越大，VA含量越高，熱熔膠膜中的活性基團數量就越多，韌性越好，黏合性能變好，常溫下剝離強度就越高；VA含量越低，MFR值越小，EVA熱熔膠膜的活性基團數量就越少，就越接近聚乙烯性能，剛性增大、黏合性能降低，常溫下的剝離強度就變差。

表2 常溫下鋁片和陶瓷的剝離強度Tab.2 Peeling strength between aluminum sheets and ceramics at room temperature

由表2可知：隨著MFR值由小到大、VA含量由低到高，EVA的分子質量逐漸減小，加熱時熱熔膠膜對被粘材料的濕潤性越好，測試結果表明剝離強度越高。

2.3 VA含量及MFR值對EVA熱熔膠膜70℃粘接性能的影響

VA含量及MFR值對EVA熱熔膠膜70 ℃粘接性能的影響如表3所示。由表3可知：VA含量越高，70 ℃下與鋁片和陶瓷的剝離強度隨VA含量增大先增加后降低。隨著MFR值由小到大，EVA分子質量減小，熔融溫度降低，加熱復合時，對金屬和陶瓷濕潤性越好，剝離強度越高，但在MFR增大到一定值后，卻又隨著MFR的增大，70 ℃下的剝離強度逐漸降低。

表3 70℃下對鋁片和陶瓷的剝離強度Tab.3 Peeling strength between aluminium sheets and ceramics at 70℃

2.4 VA含量及MFR值對EVA熱熔膠膜Tg的影響

不同VA含量、MFR值所對應的Tg如 表4所示。由表4可知：隨著VA含量的降低及FMR值的減小，其膠膜的Tg明 顯提高。低VA含量、低MFR的EVA制得的熱熔膠膜具有更高的Tg。EVA熱熔膠膜的Tg越 高，其耐溫性越好。作為VA含量大于20%的高VA含量的EVA樹脂，由于VA含量相對較高，活性基團數目較多，雖有利于粘接，但交聯固化后其Tg較 低，耐溫性不理想，所表現的70 ℃下的粘接性能變差，無法滿足金屬與陶瓷復合粘接的需要。

表4 不同VA含量、MFR值所對應的TgTab.4 Tg value of EVA films with different VA content and MFR value

3 結論

（1）EVA熱熔膠膜的拉伸強度隨VA含量的增加和MFR值的增大逐漸提高，在達到相對最大值后，隨VA含量和MFR值的繼續增大又逐漸減小。

（2）VA含量越高、MFR值越大，EVA熱熔膠膜對陶瓷和金屬的粘接強度越高，但其耐溫性變差；VA含量越低、MFR值越小，對陶瓷和金屬的粘接強度越差，耐溫性越好。

（3）VA含量越低、MFR值越小，其膠膜的Tg越高。

[1]曹勝先,王剛.國內外EVA產品的開發現狀及進展[J].中國塑料,2003,17(4):12-19.

[2]李國雄,許妍,鄭智晶,等.太陽電池 EVA 膠膜的研究[J].中國膠粘劑,1996,6(3):8-12.

[3]袁貴素,張正根.EVA樹脂性能及用途[J].粘接,1993,14(5):17-23.

[4]秦立潔.高效節能日光溫室專用棚膜的研究與開發[J].中國塑料,1999,13(1):61-69.

[5]湯明,王曉丹,李蕾.薄膜級 EVA 樹脂的結構與性能[J].合成樹脂及塑料,2012,29(3):61-65.

[6]孟翠省,蘇一凡,王素玉.薄膜級EVA樹脂的市場分析[J].合成樹脂及塑料,2008,25(3):73-78.

[7]王勝利.EVA/LLDPE三層共擠長效多功能棚膜的研究[J].現代塑料加工應用,2001,13(4):17-19.

[8]馮艷,陳紀文,鐘國銘,等.差示掃描量熱法對乙烯醋酸乙烯酯熱性能的研究[J].廣東化工,2011,38(7): 266-268.

Preparation of EVA hot melt adhesive film and its application in combining of metals and ceramics

HAN You-quan, NIE Xi-ming
(Shandong North Modern Chemistry Industry Co., Ltd., Jinan, Shandong 250033, China)

In this paper, the EVA hot melt adhesive films were prepared with different EVA resins, and the effects of VA content and melt flow index (MFR) value of EVAs on the tensile strength, heat resistance and adhesive properties of the EVA hot melt adhesive films were analyzed. The results showed that the EVA hot melt film prepared using the EVA resin with VA content of 12%~18% and MFR value of 1.1~3.0 had the relatively best bonding performance in combining of ceramics and metals.

EVA resin; hot melt adhesive film; combining; bonding

TQ436+.4

A

1001-5922（2017）07-0046-04

2017-04-26

韓友泉（1963-），男，工程師，研究方向：膠粘劑、涂料、高分子復合材料。

聶錫銘（1964-），男，高工，研究方向：膠粘劑、涂料、高分子復合材料。E-mail：nxm_234@126.com。