一种石油用的EVA热熔胶改性研究

白海涛 于东海 赵晓东

摘要：热熔胶是以热塑性弹性体或者热塑性树脂为主要成分，并添加抗氧化剂、增塑剂、阻燃剂等成分，保证其整体性能良好。通过对石油溶剂的成分和用量、催化剂的用量、聚合温度等工艺条件的优化和探索，削弱苯乙烯对石油软化点降低的影响，从而得到色度低，软化点高的树脂，获得了最佳的配方和工艺条件。对EVA基础聚合物的接枝改性或与其它聚合物的多元共混改性是近年来两个明显的发展方向。反应型EVA热熔胶等新型改性热熔胶也不断涌现，本文从一种石油用的EVA热熔胶的性能入手，深入进行分析，通过实验进行驗证，明确其改良后的性能，以供参考。

关键词：EVA;热熔胶;改性研究

中图分类号：TQ332.5文献标识码：A 文章编号：1001-5922（2019）05-0087-05

乙烯-醋酸乙烯（EVA）热熔胶是当前应用最为广泛的热溶胶黏剂，具有较强的胶接性，在应用中几乎对所有的材料都具有热胶接力，如纸张、纤维、木材、塑料、金属等可以合理进行粘接，并不含有溶剂，不会对环境产生污染，适合当前时代的需求。

1EVA热熔胶概述

EVA热熔胶是以热塑性弹性体或者热塑性树脂为主要成分，经过添加相关的添加剂进行混合制作形成的固体状粘合剂，在使用过程中，经过融熔冷却后形成较强的粘接剂，可以快速进行粘接，并广泛的应用在自动化生产过程中。如以乙烯-醋酸乙烯（EVA）热熔胶为例，该类型是当前应用最广泛的一种，胶接性优良，几乎对所有的材料均可以进行热力胶接，并且应用方便，电气性能良好，与配合剂的相容性高，具有较强的经济性，如应用在书籍的无线装订、木材的压板制作、家具的封边、纺布等环节中，满足实际的需求。但EVA热熔胶也存在明显的缺点，如粘结强度较低、不耐脂肪油、不耐高低温等，造成不良的影响，其主要的原因在于自身的化学性质与物理特性所决定”。经过不断的发展，单一采用EVA作为基础聚合物已经难以适应当前实际的多样化需求，尤其是工业化的迅速发展，对其EVA热熔胶性能要求不断提升，只有合理对其进行改性，才能保证其应用范围进一步扩大，实现创新的应用。例如下图为某优质EVA热熔胶，如图1、图2、图3所示。

2对EVA基础聚合物的接枝改性分析

EVA树脂是EVA热熔胶的基础聚合物，灵活应用当前有效的方式对其进行性能的改良，有助于综合性能的提升。如采取化学方法应用特殊的活性分子对EVA主链上的官能团进行反应，进而形成具有特殊性能的改性EVA树脂，加入增黏剂、阻燃剂以及相关的填料等，获取改良后的热熔胶，以满足不同的需求。实际上，经过改性后的热熔胶在性质上与普通的热溶胶存在明显的差异性，通常具有更为特殊的功能，如更耐的性能、较强的粘度等，合理进行应用。例如，我国学者针对塑料的粘接进行深入的研究，灵活运用当前存在的熔融接枝马来酸酐进行热熔胶的改良，探索出最佳的设计配方，并保证其热熔胶的流动性达到2.30cm/min;

剪切强度达到6.5MPa，该热熔胶被广泛的应用在木材、金属、尼木等方面，满足实际的需求，如下图为热熔胶的应用实践，如图4所示。

以有机过氧化物为基础背景，利用马来酸酐与熔融的EVA树脂进行合理的接枝聚合，并将填料、增粘树脂等作为助剂，有效的制作出应用于油气管道等特殊位置的密封防腐热熔胶，并进行合理的测试，将测试结果与传统的数值对比，发现其整体的性能得到了提升，如下表为改良前后的性能数值，如表1所示。

灵活应用当前的熔融反应方法也可以进行改良，对EVA树脂大分子链上接枝活性硅烷基团性，其主要的原理在于EVA树脂蕴含的硅烷基团与被粘基材料表面的羟基官能团之间形成进行进一步改良，实现交联反应，改善其热熔胶体系的粘结性与耐热更强的化学键，促使其整体的附着力得到提升，后期的粘度更高，可以应用在粘结度更高的需求中，如下图为改良后的专用热熔胶，如图5所示。

3与其他聚合物的多元共混改性分析

在进行改性过程中，主要是利用当前的一种或者几种具有优越性能的热塑性树脂与EVA树脂进行合理的共混，如长简介的SIS弹体、聚乙烯、聚酰胺、丁基橡胶以及热塑性聚氨酯等，通过有效的混合改良获取具有多种树脂优异性能的高分子材料，以满足实际的改良需求。例如，以实际的案例为例，我国学者通过研究发现运用少量的SIS进行共混改性，同时与石蜡、数值等混熔，制作成高性能的EVA热熔胶，经过实验测量发现，其改良的产品除了剪切强度稍微下降后，其剥离强度、热性能、柔韧性以及其他等性能均有所提升，满足实际的需求。例如，在试验过程中，首先制备热熔胶，选择十份石蜡、四十五份EVA、树脂四十份以及相关的抗氧化剂与添加剂若干，按照试验顺序依次进行添加，制作出样品，并根据其样品进行剪切强度与剥离强度测试。如下表为性能测试表，如表2所示。

采用EVA作为主体树脂，增粘剂为MAH-C5，抗氧剂为1010，增塑剂为DOP，且在它们的配比保持不变的情况下，仅改变EVA的型号，制得热熔胶，其性能指标见表3所示。用C5改性树脂所制的EVA热熔胶与市售EVA热熔胶性能对照各项性能对照见表4所示。EVA树脂的熔融指数与粘接强度的关系见图6。

经过测量发现，SIS含量对其剪切强度产生直接的影响，并且随着其含量的逐渐增加，呈现出下降的趋势。分析发现其主要的原因在于苯乙烯嵌段影响，在中间形成非极性的异戊二烯嵌段，增加SIS含量则降低EVA的含量，最终导致其极性基团减少，在使用过程中降低了粘接强度，如下图为SIS质量分数量变化对剪切强度产生的影响，如图7所示。

SIS是一种热塑性弹性体，由于其自身的性质影响，可以将其作为物理交联点，当其SIS含量增加时，其体系中的物理交联点不断增加，促使其整体的内聚强度提升，同时也提升其熔融粘度，但湿润性呈现出下降的趋势，进而对剥离性能产生影响，因此经过测试发现SIS质量分数在6%～8%之间时其强度性能最佳。

SIS含量对熔点也产生明显的影响，例如据测量显示，随着SIS容量的增加，其改性热熔胶的熔点呈现出上升的趋势，并且达到8%时，其熔点上升约为6℃。与此同时，SIS容量与柔韧性也存在明显的关系，在试验中随着其容量的增加其柔韌性也不断提高，其主要的原因在于热塑性弹性体在常温下呈现出橡胶性质，通过SIS改善其柔韧性能，并且在一定程度上抑制VA的结晶趋势，增加无定型区域，但应保证其容量在合理的范围内，避免降低其整体相容性，最终造成其粘结强度降低，因此应保证其容量在6%～8%范围内，如下图为SIS质量分数对折断次数产生的影响，如图8所示。

本论文利用无水甲酸（HCOOH）与过氧化氢（H₂O₂）为原料，对SIS进行原位环氧化，该方法操作简单，反应可控性高，原料转化率高，过程环保，无有毒有害物质生成。

4与无机填料的共混改性分析

充分利用无机填料的整体性能可以促使其综合性得到提升，并降低其成本的投入，因此选择插层复合共混方法进行改性，将其填料进行分散融入，以保证其稳定性、刚性、热稳定性、多元聚合物韧性、加工性以及粘接性得到有效的提升，满足当前多样化的需求。如我国学者在研究过程中利用当前的双螺杆熔融进行挤出，进一步进行制备，实现其整体性能的优化，并将其性质进行改良，提升整体的工艺水平。如下图是其改良后的热熔胶应用，如图9所示。

与此同时，我国学者还尝试利用高聚物进行热熔胶改性，例如下图为在不考虑其他材料的背景下高聚物对其抗拉伸强度产生的影响，呈现出正比的趋势，如图10所示。并且下表为不同热熔胶的拉伸强度参考值，如表5所示。

经过测试发现，高聚物对热熔胶的流动性也产生影响，如图11所示，为二者之间形成的反比关系。并且下表为粘结剂流动性测试参考值，如表6所示。

在进行改良过程中，还存在一种反应型改性EVA热熔胶，其主要的原理是灵活应用当前的过氧化物或其他相关的方法改性生成具有固定性或者特殊性能的热熔胶，以满足当前的特殊需求，利用交联反应提高EVA热熔胶的内聚强度、耐热性、耐溶剂性能以及粘接强度等，以促使其应用于实践中。如我国学者通过非反应型EVA热熔胶中添加过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰以及其他等混合交联剂，促使其在一定温度下进行反应，制作出热固反应型EVA热熔胶，如图12所示。

结论：综上所述，随着不断发展，我国积极对EVA热熔胶进行改良，并灵活应用新技术进行试验，促使大量的反应型热熔胶等新型改性热熔胶不断出现，以适应各个领域的创新发展。因此应加强新型技术的探索与改良，重点进行研究，制作出具有综合性能的热熔胶，广泛应用在各个行业，促使时代发展。