热熔胶粘剂一．概述热熔胶粘剂(Hot Melt Adhesive) :简称热熔胶,通常是指在室温下呈固态,加热熔融成液态,涂布,润湿被粘物后,经压合,冷却,在几秒钟内完成粘接的胶粘剂特点(1)胶接迅速;(2)不含溶剂;(3)对人体无害,运输,保管方便;(4)可反复熔化胶接,重复使用;(5)可胶接多种材料;(6)耐化学药品性强,电性能好;(7)光泽和光泽保持性良好,屏蔽性卓越;(7)耐热性较差,一般都低于100℃(通常为50-100℃);(8)热稳定性不高,有的在200℃以上会降解;(9)要配备相应的熔融设备;(10)粘度较高，润湿性差，不适宜大面积的胶合(11)受气候影响较大,如冬季润湿性较差,夏季固化变慢等.分类★一,按化学组成分(1)聚烯类热熔胶粘剂聚乙烯热熔胶——概念:由乙烯与少量α-烯烃或其他单体聚合而成的热熔胶;——特点:粘接性能良好;价格低;易粘接多孔性表面等;——应用:纸箱,纸盒包装,食品包装容器密封,无纺布制作,地毯拼缝胶粘带,汽车地毯衬背,服装衬布粘接等.聚丙烯热熔胶——概念:由丙烯聚合而成的热塑性树脂,主要是无规聚丙烯(等规,间规);——特点:一定的粘接性;固化速度稍慢;耐热性不高;——应用:纸,聚丙烯,聚乙烯,铝箔等粘接;较多地用于纸包装,地毯衬背,纸张复合,填隙,电视机显像管偏转线圈固定等.(2)乙烯及其共聚物类热熔胶粘剂共聚单体:丙烯,醋酸乙烯酯,丙烯酸(酯),马来酸酐,氯乙烯等;可二元以上;乙烯-乙酸乙烯共聚物(EV A)热熔胶——概念:由乙烯与醋酸乙烯酯经高压本体聚合法或溶液聚合法制造而得到的;——历史:19世纪60年代末70年代初发展起来;——特点:优异的粘接性,柔软性,加热流动性和耐寒性;耐药品性,热稳定性,耐候性和电气性能较优;强度较低,不耐热,不耐脂肪油等;——应用:强度不高的场合,一般不作结构胶.书本装订,木器加工,包装,制罐,制鞋自动化操作,纸制品的加工,建筑工业,电气部件,车辆部件等.(3)聚酯类热熔胶粘剂——概念:聚酯(PET)是主链中含有酯基(-COO-)的聚合物的总称,分不饱和聚酯和热可塑性聚酯(线性饱和聚酯,由二元酸和二元醇或醇酸缩聚而成);作为热熔胶需用可塑性聚酯;——特点:优异的电绝缘性;较好粘接强度;耐冲击性,耐水,耐热,耐寒,耐介质及弹性都较好;可粘接多种材料;熔体粘度高;——应用:服装,电器,制鞋,建筑等行业.(4)聚酰胺类热熔胶粘剂——概念:聚酰胺(PA)以重复的酰胺基(-CONH-)为分子主链的聚合物;用于配置热熔胶的PA 相对分子量为1000-9000;——特点:优良的耐热性,耐寒性,电性能,耐油性,耐化学和耐介质性能;无味,无色;快速固化;可粘接多种金属和非金属;与其他树脂相容性良好;——种类:高分子量聚酰胺热熔胶:俗称尼龙型热熔胶,由内酰胺或氨基酸衍生物均聚,短碳链二元酸和二元胺缩聚而成;熔点较高→溶解性较差,使用不方便→甲醛处理→羟甲基化尼龙或三元及以上共聚尼龙→熔点↓150℃;特点:流动性较好,粘接强度高,耐干洗,水洗;应用:服装,纺织(广泛)低分子量聚酰胺热熔胶:由植物脂肪酸(酯)的二聚体或三聚体与有机胺缩合而成,常称脂肪酸聚酰胺热熔胶;特点:良好的强度和韧性,大部分性能优于EV A热熔胶;应用:皮革,织物,塑料,金属等(制鞋,汽车,土木建筑和家具等行业).(5)聚氨酯类热熔胶粘剂——概念:聚氨酯是聚氨基甲酸酯的简称,是指分子主链上含有许多重复的氨基甲酸酯(-OOCNH-)基团的聚合物,由多异氰酸酯和聚合物多元醇加聚而成.——聚氨酯热熔胶:由热塑性聚氨酯(PU)为基料制成的一种热熔胶.——种类:⊕热塑性聚氨酯热熔胶:强度比聚酯,聚烯烃热熔胶好,弹性良好,机械性能优良,操作简单,适宜高速粘接自动线生产,无污染,常用于粘接织物,金属,玻璃等.⊕反应型聚氨酯热熔胶:集热熔胶,反应型胶和聚氨酯胶优点于一体,无污染,效率高;问世:80年代;应用:建筑,汽车,机电,包装,书籍装订等,特别适用于汽车,建筑等自动粘接生产线.☆二,按主要用途分类①建筑用热熔胶粘剂——用途:结构和装饰.——例:软木胶合板,层压木板,塑料地板,壁纸等绝缘,隔离,装饰板材和非受力构件的粘合. ——替代:传统的螺钉,铆钉,楔子等——用量最大:聚醋酸乙烯酯类,聚丙烯酸树脂类和聚乙烯醇类等.②包装用热熔胶粘剂——应用场合:纸及纸制品的粘合,纸/塑料和塑料/金属箔的复合,书刊的无线装订,贴体包装,软包装塑料的层合和封口,标签胶和可剥性保护胶带的制造,包装用密封等.——品种:EV A(用量最大),聚酯,聚酰胺,聚烯烃,苯乙烯嵌段共聚热熔胶等,及热熔压敏胶.③木材加工用热熔胶粘剂——历史上:热熔胶用牛皮胶.——应用场合:单板模拼,家具榫接,胶压木单板,塑料与人造板粘合,木制品及包装物封边等——品种:主要用EV A热熔胶.④制鞋用热熔胶粘剂——应用概况:已有40多年历史,技术成熟,使用面广,数量和品种不断增加;——基本要求:初粘强度高且持久,固化时间短,胶质柔韧性好,耐挠曲,耐热,耐油,耐水,耐寒,耐——应用对象:制鞋帮,绷鞋帮,粘大底,制勾心,制作主跟,包头等各工序及鞋用材料中;——品种:EV A类,聚酯类,聚酰胺类,聚乙烯类和聚氨酯类等(前三种较多).⑤纺织用热熔胶粘剂——使用目的:提高外观质量和使用性能;——历史:始于19世纪40年代,20世纪60年代大量使用,70年代高速发展,尤其在服装粘贴方面,简直引起了服装业的大变革;——要求:好的粘接强度,优异的柔韧性,耐水洗/干洗,抗氧化(耐光照不褪色),无味无色;另定型需要,需蒸汽处理,胶应具有耐高温蒸汽性,软化点>115℃,适当结晶度,热稳定性;柔软性纤维织物,胶应有较低的加工粘度.——种类:EV A,聚酰胺类,聚氨酯类,聚酯,聚乙烯,聚丙烯等.——应用场合:服装的粘贴(包括衬里粘贴,衣领,袖口,裙或裤的腰,里芯与面料,拉链,装饰图案等的粘贴),地毯背胶,织物的植绒,无纺织物制造等.二.制造设备☆一般设备:热塑性塑料用挤出机;☆挤出法生产设备:热熔胶专用挤出机(有单轴异径螺杆挤出机和双螺杆混合型挤出机两种); ☆关键设备——螺杆挤出机:单螺杆挤出机最常用反应釜根据使用和热熔涂胶器的要求,热熔胶可加工成型为:粒,片,短柱,块,棒,带,膜,网,绳,丝,粉,糊状等.三.EV A热熔胶的性能调节(一)粘接性——影响因素：①EV A树脂:V A含量↑,粘接性↑;②增粘树脂和蜡:其熔体粘度和化学结构决定其对粘接性的影响→粘度↓,渗透性↑,越易形成机械结合;蜡↑,润湿性↑,粘性↑→微晶石蜡,改进粘附性.③极性基材:极性基团蜡(羟基蜡或天然蜡)可提高粘接性.④胶体系相容性:蜡与V A含量在18-28%的EV A相容性最佳,易形成共结晶,粘接性很好;但当V A含量<9%时,EV A先于蜡结晶,成了蜡的填料,粘接性很差.(二)粘度和流动性——MI:MI大的EV A,熔体粘度小的增粘树脂→降低胶熔胶粘度;——蜡(影响最大):其粘度最小,用量↑,可显著↓粘度,↑流动性.(三)拉伸强度和模量——V A含量:↑,强度↑——MI:较小,EV A拉伸强度高——蜡:在相容性允许条件下,蜡能↑拉伸强度和模量;若不相容,则使刚性↑,不能↑拉伸强度→采用正烷烃含量高的高结晶蜡或高熔点蜡.(四)延伸率和柔韧性——EV A的分子量:越小,柔韧性越小;——MI:越小,柔韧性越小.——蜡:微晶石蜡代替石蜡,或用窄分布合成蜡代替普通合成蜡,柔韧性↑.——增粘剂:极性越大,与高V A含量的EV A相容性越好,↑室温柔韧性.——蜡:其异构及环状烷烃量高,制成的热熔胶延伸率大.——书籍装订用热熔胶:延伸率高达500-600%→采用微晶蜡;——冰箱包装用胶:较好的柔韧性→采用微晶蜡.(五)玻璃化温度Tg——Tg关系到胶的低温性能;——在Tg以下:胶脆,受冲击或弯曲时易断裂;——EV A,Tg较低;增粘树脂和蜡的Tg一般较高;——蜡与EV A的相容性越好,可提高EV A的Tg→软微晶蜡可稍稍↑EVA的Tg,高熔点的合成蜡可较大↑Tg;——增粘树脂:Tg越低的增粘树脂,热熔胶Tg越低(六)开放时间——概念:是指施胶后不会因凝定或结晶失去润湿能力仍能使用的时间间隔,常以秒计. ——影响因素:蜡→缩短开放时间;蜡用量↑,熔点↑,结晶度↑,开放时间↓.——工艺品:开放时间应长些,以便于手工操作和调整;——高速纸板密封胶:开放时间应短些.(七)凝定时间——概念:胶的定位时间.——影响因素①熔点:蜡来调节凝定时间→高结晶度,高熔点蜡可缩短凝定时间,微晶蜡延长凝定时间;②环境温度:越低,散热快,凝定时间短.四.EV A热熔胶的改性——EV A树脂本身的改性;——配合成分的改性或添加一些特殊成分.(一)高温性能的改进⊕与耐热性较好的羧基化合物(如马来酸酐等)共聚;⊕与接枝环氧乙烷共混(177℃);⊕乙烯与醋酸乙烯,丙烯酸酯三元共聚(保持高温下高粘接力);⊕氢化石油树脂或氢化萜烯树脂或松香酚醛树脂的加入,↑热稳定性;⊕羟基芳烃作增粘剂:↑粘接性;⊕酚醛树脂:↑热封口性;⊕短链α-甲基苯乙烯与乙烯基甲苯共聚物:↑热封性.(二)改善EV A热熔胶对极性材料的粘附性——方法:熔融接枝法,即以有机过氧化物为引发剂,在EV A上接枝马来酸酐单体(MAH). ——应用:对尼龙纤维粘接强度高,解决尼龙筛网的并接问题,对其他极性材料的粘接强度也提高.(三)改善EV A热熔胶对冷却辊的脱模性——方法:加入少量相对分子量为600-4000的聚乙二醇;——聚乙二醇骤冷辊脱模剂:一类分子链较长的乙二醇或含有重复氧化乙烯基团(OC2H4)的二醇和氧化乙烯链端碳原子含有羟基的化合物.——制备:在碱性催化剂下,氧化乙烯与水,乙二醇或低分子聚乙二醇反应,根据所需分子量或聚合度来控制反应终点.——商品名:PEG或Carbowax.——加入量:400-2000mg/kg.——加入方式:直接与EV A树脂干混;熔融混合等.——应用场合:聚乙二醇与PE热熔胶→纸板热封和牛奶盒粘接;聚乙二醇与EV A热熔胶→纤维或奶酪等食品包装.(四)改善粘接瓦楞纸板的二次成浆性——方法:加入水溶性多羟基化合物,如糖类;——应用:便于纸箱的回收.(五)防止EV A热熔胶结皮——方法:加入非晶态的PP——具体EV A热熔胶配方:(六)改善EV A热熔胶的熔融混合性和粘接性——方法:加氯化聚乙烯(CPE),不饱和酸和有机过氧化物.——配方:(七)改善EV A热熔胶的耐蠕变性——EV A/酚醛树脂热熔胶中加入熔点在65℃以上的石蜡(表4-15);——加入乙烯-丙烯酸正丁酯共聚物.——蜡对伸长率的影响:蜡的熔点↑,伸长率↑;相同熔点的蜡,用量少的伸长率高.五.EV A热熔胶的生产(一)熔融混合釜间歇式生产——生产工艺:称料→按顺序加入混合釜→混合釜熔融混炼→胶料成型→冷却→分切包装. ——配方:EV A树脂:100份;松香聚酯:25-125份(以60-90份为宜)石油衍生的微晶蜡或石蜡:40-120份(以70-80份为宜)——操作步骤称取一定质量的松香聚酯和石蜡,放入备有搅拌器的不锈钢釜中,搅拌下通过油浴将反应物加热到275-285℃;将反应物熔化并成为均匀的混合物(约需1-1.5h);加入EV A树脂,搅拌混合,使反应物重新成为均匀的熔融体,不含任何块状物;冷却,分切即得EV A热熔胶.——应用:适用使用温度150℃.(二)挤出成型生产法——生产工艺:原料→混合→造粒→挤条→切割→包装——主要设备:混合机,造粒机,切割机,挤条机等;——主要工艺参数:螺杆挤出机的温度控制,螺杆转速,牵引和切割速度控制,冷却水温等. ——生产流程(图4-8).二,聚酰胺树脂热熔胶突出优点:软化点范围特别窄,具有较好的耐药品性等.对木材,陶器等具有良好的胶接性能. 三,聚酯树脂热熔胶聚酯树脂是由多元酸和多元醇酯化而得到的产物,而用于热熔胶的聚酯树脂是由二元酸与二元醇酯化而得到的直链分子的热塑性产物.(1)性质:粘合强度高,熔点高(180-185℃),耐热性较好,但其熔融粘度较高.(2)应用:木材,纸板,皮革,织物,塑料等胶接六.热熔胶的主要性能及检验一,熔融粘度(熔融指数)——概念:是体现热熔胶流动性大小的性能指标.——重要性:它直接影响到热熔胶对被胶接物的涂布性,润湿性和渗透性,也影响胶的拉丝现象,是确定熔融和涂布工艺和重要依据.——测定:一般在热熔胶使用时的平均温度(190±2℃)下进行测定.(1)低熔融粘度热熔胶:直接用施转式粘度计测定.(2)高熔融粘度热熔胶:通过专门的熔融指数测定仪来测定其熔融指数.二,软化点——概念:是热熔胶开始流动的温度,可作为衡量胶耐热性,熔化难易和晾置时间的大致指标,它取决于基本聚合物的结构和分子量.——测定:通常采用环球法测定.三,热稳定性——概念:是热熔胶在长时间加热下抗氧化和热分解的性能,是衡量胶的耐热性的重要指标,主要取决于其组成成分的耐热性.——衡量标准:以使用温度下,胶不产生氧化,粘度变化率在10%以内,所能经历的最长时间.若经历时间为50-70h,则热稳定性好.四,晾置时间——概念:是指从涂胶起,经过一段有效露置至将被胶接物压合的时间,这是热熔胶的重要工艺性能.——影响因素:热熔胶比热,涂布温度,涂胶量,涂胶方法,环境温度,被胶接材料种类及其预热温度及导热性能等.实际使用时,涂胶后应快速压合,即尽量缩短晾置时间以保证胶接的质量. 五,其他理化性能贮存期:指热熔胶在规定条件下贮存后,仍能保持使用性能稳定的时间(可用粘度或粘接强度来表示其贮存期).相对密度松装密度:指在无振动或挤压情况下,单位体积(包括空隙在内)物质的质量,与颗粒大小和分布状况有关.熔体指数(MI):反映热熔胶的热流动性能及分子量大小的指标,以在一定温度和负荷下,其熔体在10min内通过标准毛细管的质量值(g/10min)来表示.可通过熔体指数仪测定.熔点或熔程:熔点是物质在其蒸气压下液态-固态达到平衡时的温度,熔程是指开始熔化至全部熔化的温度范围.测定方法有显微熔点仪法和示差法(示差扫描量热法).硬度:指材料对压印,刮痕等外力的抵抗能力.硬度计法.水分含量(含潮率):重量法.粒度分布:分级筛.粉体流动性:雕刻辊转移法,安息角法.热稳定性:热失重法,180℃/72h老化测试法.灰分:灼烧重量法.接枝率六,粘接强度剪切强度:曾叫抗剪强度,是指粘接件破坏时,单位粘接面积所能承受的平行于粘接表面的最大载荷.按测试时的受力方式又分为:拉伸剪切,压缩剪切,扭转剪切和弯曲剪切强度等.MPa拉伸强度:又称均匀扯离强度,正拉强度,是指粘接件受力破坏时,单位面积所承受的使试样拉伸至断裂时的最大拉伸应力. MPa剥离强度:是在规定的剥离条件下,使粘接件分离时单位宽度所能承受的最大载荷,是衡量线受力能力的,单位kN/m.分L形剥离,U形剥离,T形剥离和曲面剥离.影响因素:胶粘剂力学性能,被粘物性质,胶层厚度,内应力,接头形状和尺寸,粘接质量,温度,加载速度,水分等.。