一種石油用的EVA熱熔膠改性研究

白海濤 于東海 趙曉東

摘要：熱熔膠是以熱塑性彈性體或者熱塑性樹脂為主要成分，并添加抗氧化劑、增塑劑、阻燃劑等成分，保證其整體性能良好。通過對石油溶劑的成分和用量、催化劑的用量、聚合溫度等工藝條件的優化和探索，削弱苯乙烯對石油軟化點降低的影響，從而得到色度低，軟化點高的樹脂，獲得了最佳的配方和工藝條件。對EVA基礎聚合物的接枝改性或與其它聚合物的多元共混改性是近年來兩個明顯的發展方向。反應型EVA熱熔膠等新型改性熱熔膠也不斷涌現，本文從一種石油用的EVA熱熔膠的性能入手，深入進行分析，通過實驗進行驗證，明確其改良后的性能，以供參考。

關鍵詞：EVA;熱熔膠;改性研究

中圖分類號：TQ332.5文獻標識碼：A 文章編號：1001-5922（2019）05-0087-05

乙烯-醋酸乙烯（EVA）熱熔膠是當前應用最為廣泛的熱溶膠黏劑，具有較強的膠接性，在應用中幾乎對所有的材料都具有熱膠接力，如紙張、纖維、木材、塑料、金屬等可以合理進行粘接，并不含有溶劑，不會對環境產生污染，適合當前時代的需求。

1EVA熱熔膠概述

EVA熱熔膠是以熱塑性彈性體或者熱塑性樹脂為主要成分，經過添加相關的添加劑進行混合制作形成的固體狀粘合劑，在使用過程中，經過融熔冷卻后形成較強的粘接劑，可以快速進行粘接，并廣泛的應用在自動化生產過程中。如以乙烯-醋酸乙烯（EVA）熱熔膠為例，該類型是當前應用最廣泛的一種，膠接性優良，幾乎對所有的材料均可以進行熱力膠接，并且應用方便，電氣性能良好，與配合劑的相容性高，具有較強的經濟性，如應用在書籍的無線裝訂、木材的壓板制作、家具的封邊、紡布等環節中，滿足實際的需求。但EVA熱熔膠也存在明顯的缺點，如粘結強度較低、不耐脂肪油、不耐高低溫等，造成不良的影響，其主要的原因在于自身的化學性質與物理特性所決定”。經過不斷的發展，單一采用EVA作為基礎聚合物已經難以適應當前實際的多樣化需求，尤其是工業化的迅速發展，對其EVA熱熔膠性能要求不斷提升，只有合理對其進行改性，才能保證其應用范圍進一步擴大，實現創新的應用。例如下圖為某優質EVA熱熔膠，如圖1、圖2、圖3所示。

2對EVA基礎聚合物的接枝改性分析

EVA樹脂是EVA熱熔膠的基礎聚合物，靈活應用當前有效的方式對其進行性能的改良，有助于綜合性能的提升。如采取化學方法應用特殊的活性分子對EVA主鏈上的官能團進行反應，進而形成具有特殊性能的改性EVA樹脂，加入增黏劑、阻燃劑以及相關的填料等，獲取改良后的熱熔膠，以滿足不同的需求。實際上，經過改性后的熱熔膠在性質上與普通的熱溶膠存在明顯的差異性，通常具有更為特殊的功能，如更耐的性能、較強的粘度等，合理進行應用。例如，我國學者針對塑料的粘接進行深入的研究，靈活運用當前存在的熔融接枝馬來酸酐進行熱熔膠的改良，探索出最佳的設計配方，并保證其熱熔膠的流動性達到2.30cm/min;

剪切強度達到6.5MPa，該熱熔膠被廣泛的應用在木材、金屬、尼木等方面，滿足實際的需求，如下圖為熱熔膠的應用實踐，如圖4所示。

以有機過氧化物為基礎背景，利用馬來酸酐與熔融的EVA樹脂進行合理的接枝聚合，并將填料、增粘樹脂等作為助劑，有效的制作出應用于油氣管道等特殊位置的密封防腐熱熔膠，并進行合理的測試，將測試結果與傳統的數值對比，發現其整體的性能得到了提升，如下表為改良前后的性能數值，如表1所示。

靈活應用當前的熔融反應方法也可以進行改良，對EVA樹脂大分子鏈上接枝活性硅烷基團性，其主要的原理在于EVA樹脂蘊含的硅烷基團與被粘基材料表面的羥基官能團之間形成進行進一步改良，實現交聯反應，改善其熱熔膠體系的粘結性與耐熱更強的化學鍵，促使其整體的附著力得到提升，后期的粘度更高，可以應用在粘結度更高的需求中，如下圖為改良后的專用熱熔膠，如圖5所示。

3與其他聚合物的多元共混改性分析

在進行改性過程中，主要是利用當前的一種或者幾種具有優越性能的熱塑性樹脂與EVA樹脂進行合理的共混，如長簡介的SIS彈體、聚乙烯、聚酰胺、丁基橡膠以及熱塑性聚氨酯等，通過有效的混合改良獲取具有多種樹脂優異性能的高分子材料，以滿足實際的改良需求。例如，以實際的案例為例，我國學者通過研究發現運用少量的SIS進行共混改性，同時與石蠟、數值等混熔，制作成高性能的EVA熱熔膠，經過實驗測量發現，其改良的產品除了剪切強度稍微下降后，其剝離強度、熱性能、柔韌性以及其他等性能均有所提升，滿足實際的需求。例如，在試驗過程中，首先制備熱熔膠，選擇十份石蠟、四十五份EVA、樹脂四十份以及相關的抗氧化劑與添加劑若干，按照試驗順序依次進行添加，制作出樣品，并根據其樣品進行剪切強度與剝離強度測試。如下表為性能測試表，如表2所示。

采用EVA作為主體樹脂，增粘劑為MAH-C5，抗氧劑為1010，增塑劑為DOP，且在它們的配比保持不變的情況下，僅改變EVA的型號，制得熱熔膠，其性能指標見表3所示。用C5改性樹脂所制的EVA熱熔膠與市售EVA熱熔膠性能對照各項性能對照見表4所示。EVA樹脂的熔融指數與粘接強度的關系見圖6。

經過測量發現，SIS含量對其剪切強度產生直接的影響，并且隨著其含量的逐漸增加，呈現出下降的趨勢。分析發現其主要的原因在于苯乙烯嵌段影響，在中間形成非極性的異戊二烯嵌段，增加SIS含量則降低EVA的含量，最終導致其極性基團減少，在使用過程中降低了粘接強度，如下圖為SIS質量分數量變化對剪切強度產生的影響，如圖7所示。

SIS是一種熱塑性彈性體，由于其自身的性質影響，可以將其作為物理交聯點，當其SIS含量增加時，其體系中的物理交聯點不斷增加，促使其整體的內聚強度提升，同時也提升其熔融粘度，但濕潤性呈現出下降的趨勢，進而對剝離性能產生影響，因此經過測試發現SIS質量分數在6%～8%之間時其強度性能最佳。

SIS含量對熔點也產生明顯的影響，例如據測量顯示，隨著SIS容量的增加，其改性熱熔膠的熔點呈現出上升的趨勢，并且達到8%時，其熔點上升約為6℃。與此同時，SIS容量與柔韌性也存在明顯的關系，在試驗中隨著其容量的增加其柔韌性也不斷提高，其主要的原因在于熱塑性彈性體在常溫下呈現出橡膠性質，通過SIS改善其柔韌性能，并且在一定程度上抑制VA的結晶趨勢，增加無定型區域，但應保證其容量在合理的范圍內，避免降低其整體相容性，最終造成其粘結強度降低，因此應保證其容量在6%～8%范圍內，如下圖為SIS質量分數對折斷次數產生的影響，如圖8所示。

本論文利用無水甲酸（HCOOH）與過氧化氫（H₂O₂）為原料，對SIS進行原位環氧化，該方法操作簡單，反應可控性高，原料轉化率高，過程環保，無有毒有害物質生成。

4與無機填料的共混改性分析

充分利用無機填料的整體性能可以促使其綜合性得到提升，并降低其成本的投入，因此選擇插層復合共混方法進行改性，將其填料進行分散融入，以保證其穩定性、剛性、熱穩定性、多元聚合物韌性、加工性以及粘接性得到有效的提升，滿足當前多樣化的需求。如我國學者在研究過程中利用當前的雙螺桿熔融進行擠出，進一步進行制備，實現其整體性能的優化，并將其性質進行改良，提升整體的工藝水平。如下圖是其改良后的熱熔膠應用，如圖9所示。

與此同時，我國學者還嘗試利用高聚物進行熱熔膠改性，例如下圖為在不考慮其他材料的背景下高聚物對其抗拉伸強度產生的影響，呈現出正比的趨勢，如圖10所示。并且下表為不同熱熔膠的拉伸強度參考值，如表5所示。

經過測試發現，高聚物對熱熔膠的流動性也產生影響，如圖11所示，為二者之間形成的反比關系。并且下表為粘結劑流動性測試參考值，如表6所示。

在進行改良過程中，還存在一種反應型改性EVA熱熔膠，其主要的原理是靈活應用當前的過氧化物或其他相關的方法改性生成具有固定性或者特殊性能的熱熔膠，以滿足當前的特殊需求，利用交聯反應提高EVA熱熔膠的內聚強度、耐熱性、耐溶劑性能以及粘接強度等，以促使其應用于實踐中。如我國學者通過非反應型EVA熱熔膠中添加過氧化二異丙苯、過氧化苯甲酰以及其他等混合交聯劑，促使其在一定溫度下進行反應，制作出熱固反應型EVA熱熔膠，如圖12所示。

結論：綜上所述，隨著不斷發展，我國積極對EVA熱熔膠進行改良，并靈活應用新技術進行試驗，促使大量的反應型熱熔膠等新型改性熱熔膠不斷出現，以適應各個領域的創新發展。因此應加強新型技術的探索與改良，重點進行研究，制作出具有綜合性能的熱熔膠，廣泛應用在各個行業，促使時代發展。