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热熔胶的应用及未来发展趋势

作者:杭州邦林热熔胶有限公司 时间:2015-03-11 09:11:12 浏览量:

从上 世 纪 08年代以来,世界胶粘剂工业朝着省能源、无公害、低成本和高性能方向发展,无溶剂的环保型胶粘剂已经成为当前胶粘剂工业发展的主流。热熔胶粘剂(HotMoltAdhesives)就是一类无溶剂的以热塑性聚合物(树脂、橡胶)为基料的固体胶粘剂,它是粘接迅速、应用面广、无毒害、无污染的环保型胶粘剂。热熔胶顺应时代的需要,是当今世界胶粘剂发展的一个方向。

热熔胶的主要特点:

1 粘 接 迅速:通常只要几秒钟至几十秒时间,缩短工序,适用于流水线操作,劳动生产率高。
2 应 用 面广:对许多材料(如织物、皮革、木材、塑料、金属等)都有较高的粘接力。
3 10 % 固体,无溶剂、无毒害、无污染、符合环保要求,并易于运输和储存。
4 有 显 著的社会、经济效益。
我国 从 七 十年代中期开始着手热熔胶的研究、开发,经过03多年的发展,目前聚烯烃类、乙烯一乙酸乙烯共聚物类、共聚酞胶类、共聚醋类等热熔胶的主要品种都有生产,大都实现工业化,并具有一定的规模。近十年来,热熔胶行业进入了快速发展期,其产量每年以20%速度增长;是胶粘剂中增长最快的品种之一。
二. 热熔胶的应用
随着 热 熔 胶性能的不断提高和应用技术的进步,热熔胶的应用范围不断扩大主要有以下几个方面:

)1 包 装 :占40一4%5,是热熔胶最大的消费市场,用于纸箱、瓦楞箱、包装袋、复合罐等;

2)非刚性连接一纤维、织物用;占3于3%5,用于服装、制鞋、地毯亏非织造布、图书装订等;

刚性连接:占15一20%,用于汽车、建筑、运输等;

其它:占5%o

具体应用领域为:

卫生制品:主要用于妇女卫生巾等:

1、儿童尿布、病床垫褥、老年失禁用品
2.包装:用于自动纸箱、纸盒包装制作、食品包装、软包装、医用包装、瓶罐 标 签 等;

3.书刊装订:用于书刊无线装订等;

4.家具:用于木器、家具贴合木边、PVC、三聚氰胺树脂等。适用于各种直线封 边 机 、曲线封边机,软成型封边机,后成型封边机等:

5.胶合板:用于木地板制作、胶合板拼接等;

6.热缩套管:用于通信电缆塑料热缩套管、石油管道套管等热缩材料(PE、PP 、P VA 、PV.C)的粘接;

7.胶枪用:用于棒状热熔胶枪用粘合各种工艺品等;

8.制鞋用:皮鞋定型、趾跟包头、鞋面里衬、折边、绷植、鞋垫、鞋材复合 等 ;

9.汽车用:汽车车灯、档风玻璃.汽车滤芯器、汽车顶棚、汽车内饰件等粘接 ;

10.纺织品用:各类服装粘合衬、热熔转移印花、地毯背胶,非织造布、透湿防 水 和 保暖织物的制造等粘接;

11.反光材料用:制作警示防护服,广泛用于交通、航海、矿山、公安、铁路、 石 油 等部门的劳保安全防护服上,甚至用于老人、儿童的鞋、帽、包、 雨 衣 、滑雪衣等休闲服装上;

12.电子、航天、军工用:太阳能电池封装材料;制作FPC(柔性印刷电路)基材 (由 Pl膜或PET膜与铜箔复合而成),它可用于通讯设备、计算机、仪器 仪 表 工业、兵器工业等;

三. 热熔胶未来发展趋势
热熔 胶 在 原来快速发展的基础上,继续会保持持续、健康的发展,未来的发展趋势主要有以下几个方面。
1、原有品种继续进行改性、升级通过 共 混 (掺混)、共聚、接枝等方法对原有品种进行改性、升级,以提高热熔胶的综合性能和应用性能,如提高热熔胶的耐热性、稳定性,降低熔融粘度、提高粘接强度及耐洗性能等:研究各种配合剂的品种、用量,并进行配方优化。以满足不同用途、不同粘接的要求。
()1 发 展 精品热熔胶

(2)开发专用型热熔胶
(3)开发复合型热熔胶
(4)利用废弃塑料开发热熔胶
2、加速热熔胶新产品的研究、开发
随着 我 国 国民经济快速、健康的发展,热熔胶受到了广大消费者的青睐,
热熔胶的应用不断扩大;同时也对热熔胶提出了更高的要求。
()1 加快聚氨酷热熔胶的开发和应用
聚氨 酷 热 熔胶具有弹性好、耐低温、耐磨,能粘接多种材料,粘接强度高、固化速度快等优点,近年来发展迅速。聚氨酷类热熔胶分为热塑性聚氨酷

(TPU )和反应型聚氨醋(即)U 两大类。可用于服装(织物)、制鞋、包装、汽车、建筑、木材加工等部门。
)1 热 塑 性聚氨酷弹性体热熔胶
热塑 性 聚 氨酷弹性体热熔胶是以聚醋(聚醚)多元醇为软段,二异氰酸酷与扩链剂为硬段,采用预聚体法制备。其软、硬段组成、结构、相对分子质量、扩链剂、异氰酸酷指数等对聚氨酷热熔胶的力学性能、结晶性能、粘接性能及耐热性能有很大的影响。
2) 反 应 型聚氨酷热熔胶
热熔 胶 一 般都是以热塑性聚合物为基料,易产生蠕变且耐热有一定的局限性;反应型热熔胶就是能在冷却固化后还能进一步反应一交联固化,能大大提高其耐热性、耐介质性:兼具传统溶剂型胶粘剂和热塑性热熔胶的优点。应用领域会进一步扩大。反应型聚氨酷类热熔胶可分为封闭型聚氨酷热熔胶和湿固化型聚氨醋热熔胶。近几年来,湿固化型聚氨酷热熔胶发展很快。
1.反应型聚氨酷类热熔胶主要应用领域:

①汽 车 结 构和零部件,如挡风玻璃密封及灯具组装等;

②纺 织 业 及制鞋业,如非织造布、透湿防水和保暖织物的制造、织物接缝等粘接。及制鞋中各种材质、各个部位材料间粘接;

③书 籍 无 线装订,由于胶层柔韧,可使书籍翻启时平整度高,并防止阅读时在装订处形成凹槽等。比EVA装订更具优越性。
④食 品 包 装业,能承受食品卫生规定的高、低温消毒处理。
⑤木 材 加 工及家具行业,胶层耐水、耐老化性良好,且不污染和腐蚀木材;

⑥ 电子 及 电器行业,胶层能快速固化,无须配胶,固化收缩率小,特别适合于电子电器行业精密器件的流水线生产。
1.湿固化型聚氨醋热熔胶的组成
①预 聚 体 (含一NCO)— 主体聚合物:由聚醋多元醇(聚醚多元醇)和二异氰酸醋反应而成。
②热 塑 性 树脂:为了改善热熔胶的冷固时间、初粘力、柔顺性和成膜性育旨。二烷醇酷的共聚物等,有较好的结晶性,熔融勃度小.

③反 应 性 蜡— 可采用带有活性基团具有反应性的蜡。例如梭基化氧化微晶蜡、敖基化氧化聚乙烯蜡等,它参与了形成预聚物的反应。使热熔胶熔融勃度有很大改善,冷固时间被大大加快,初粘力明显提高。
④增 粘 树 脂:增粘树脂一般为氢化松香、松香甘油酷、高分子质量的聚醋酸乙烯酷等,可改善湿固化热熔胶的初粘性,降低豁度,有时还可以提高热熔胶的耐温性能。
⑤添 加 剂 :赋予热熔胶一些特殊的功能,如触变剂、增粘剂、抗氧剂、防
老剂、填料等。
m.湿固化型聚氨酷热熔胶固化原理
加热 熔 融 涂布热熔胶,冷却凝固实现一次固化,然后由空气中湿气(水分)、被粘物表面水分或被粘材料中含有活泼氢等物质与其反应形成服键而实现二次固化(产生化学交联)。固化反应式:OC Ne R 一N CO + 2H 2 0 ~ HZ 黝一 R 一N H Z + 2C02  n0CN一R一NCO+nHZN一R一NHZ一一HN一R一NH一CO一NH一R一NH一CO一式中:R为烃基。
W.湿固化聚氨酷热熔胶的制备:

①一 步 法 :是将原料一次混合反应制得胶勃剂的方法。山含轻基的热塑性树脂和低聚物多元醇混合均匀,加入多异氰酸酷与其反应,最后加入增豁剂和添加剂,即可制得湿固化聚氨酷热熔胶。如用聚酷多元醇、聚丙二醇、二月桂酸二丁基锡、“D工等原料加热反应可制得湿固化聚氨醋热熔胶,主要用于粘接具有低表面能的材料。
②两 步 法 :先将带有轻基的原料分别与多异氰酸醋反应,生成不同的端异氰酸酷预聚体,把这些预聚体混合均匀后,再掺入增豁树脂和添加剂就可制得湿固化聚氮酷热熔胶。因热塑性树脂的粘度往往较大,需先用惰性溶剂将其溶解,最后再将溶剂脱除。
⑧ 半预 聚 体法:这是制备湿固化聚氨酷热熔胶的一种优选方法。制备湿固化聚氨酷热熔胶时,将含经基的热塑性树脂与一小部分低聚物多元醇混合,加入多异氰酸酷与其反应,继而加入剩余的低聚物多元醇继续反应,最后加入增乳剂和添加剂。此法优点是自始至终物料具有较低的砧度,混合效果好,无需溶剂,对环境危害较小。
湿固 化 聚 氨酷热熔胶的制备需要在干燥密闭设备中进行,以防湿气进入影响其性能。
V.存在问题及发展趋势
由于 湿 固 化聚氨酷热熔胶的性能特点非常突出,所以其应用领域广阔,但目前仍然存在着一些问题制约着其发展和推广使用。除贮运、施胶等因素外,还有以下一些问题引起了人们的进一步关注,成为近年来研究的重点。
①提 高 初 粘强度:主要是提高初粘性和缩短冷固定位时间,改善热熔胶的耐初期蠕变性,加速固化;

②熔 融 粘 度、温度:调整和降低熔融粘度,进一步降低熔融温度;

③柔 韧 性 :克服体系后固化交联后柔韧性的下降:

④ 耐热 性 、阻燃性:进一步提高耐热性能及阻燃性。
⑤深 层 固 化很难彻底,贮存不够稳定,固化易造成微孔缺陷等:

⑥另 外 , 缺少实用的制造、储运和施胶的设备和工具,使其推广应用受到一定限制,这也是一个函待解决的问题。湿 固化 聚 氨酷热熔胶今后的发展着重于解决存在的有关问题,提高其综合性能,进一步开拓市场。湿固化聚氨酷热熔胶性能优异,作为新一代胶粘
齐」,有广泛的应用领域和发展前景。
目前 湿 固 化聚氨酷热熔胶在国外己经实现了产业化,品种也比较多。而国内,湿固化聚氨酷热熔胶也有一定量的生产,但大都还依靠进口,因此湿固化聚氨醋热熔胶的发展空间很大,湿固化聚氨酷热熔胶作为新一代性能优异的胶粘剂,有着广阔的应用领域和发展前景,这种高性能的环保胶种不仅具有很大的经济效益和使用价值,而且对社会、环保具有深远意义。
(2)水分散型/水溶性热熔胶
水分 散 型 热熔胶主要是指其基体聚合物支链含有功能性梭基或轻基等亲水性官能团的聚合物组成热熔胶。热熔胶常用来粘接木材,纸品,塑料,纺织品及其它材料。特别在大量使用热熔胶的纸品行业中,迫于环境保护的压力,要求能够再次回收利用。例如在纸品回收时,若装订书籍的热熔胶能分散于水中,那就有利于纸与肢体的分离,从而减少纸品的回收工序,提高纸品的循环利用率。再如一次性纸巾,卫生纸在自然分解过程中要求所用的热熔胶具有水溶性。所以,可水分散型热熔胶在盒体、箱体的粘接、多层袋的粘接、PET 瓶标签的粘接、非织造布的粘接以及压敏胶的制造方面具有广阔的应用前景。
Eas taln n 化学公司成功地开发出一系列支化的水分散型聚酷型热熔胶,其特点是低玻璃化温度卜5一7℃),可完全分散于水中。这是由于在聚酷主链随机接上了5一磺酸钠间苯二酸酷单元。这种支化聚酷的离子化本质导致热熔胶具有良好的水分散性。常用水溶性热熔胶有聚乙烯基毗咯烷酮类、聚乙烯基甲基醚类、聚酷类、聚烷撑亚胺类等。
(3)可生物降解的热熔胶
高分 子 材 料的出现,为人类创造了极大的财富,但其使用后产生的不可自然分解的大量废弃物变成了“白色污染源”,危及人类健康和生存。随着人类对环保的日益重视,高分子材料要继续发展,必须从根本上解决“白色污染”问题。热熔胶的基体树脂如EVA、PES、PA、PU等热塑性树脂均属于高分子有机物,由于其特殊的化学结构与特性,不能被环境中的微生物降解或水解,它们于环境中长期滞留,这己成为社会的一大隐患和威胁。

生物 降 解 是指有机化学品在生物所分泌的各种酶的催化作用下,通过氧化、还原、水解、脱氢、脱卤等一系列化学反应,使复杂的、高分子量的有机化合物转化为简单的有机物或无机物(C02和水)的过程。
1)特点:易吸附水、含有敏感的化学基团、结晶度低、低分子量、分子链线性化程度高和较大的比表面积等。因此,要制得可生物降解的热熔胶,主链上应该含有胺基、轻基、脉基、酉旨基等可水解基团。
2) 生物降解机理
降解 反 应 从化学角度看,存在着三种机制:

① 通 过 主链上的不稳定键的水解变为低分子量、水溶性分子;

② 通 过 侧链基团的水解、离子化或质子化,变为水溶性聚合物;

③ 通 过 水解掉不稳定的交联链变成可溶于水的线型聚合物。
生物 降 解 除有以上生物化学作用外,还有生物物理作用,即微生物侵蚀聚合物后,由于细胞的增大,致使高分子材料发生机械性破坏。因此,生物降解并非单一机理,而是一个复杂的生物物理、生物化学协同作用,相互促进的物理化学过程。
3)分类:按照原料组成和制造工艺不同可分为:天然高分子及其改性产物;微生物合成高分子;化学合成高分子。
4)影响生物降解的因素
①结 构 的 影响:生物降解性与其结构有很大关系,包括化学结构、物理结构、表面结构等。高分子材料的化学结构直接影响着生物可降解能力的强弱,一般情况下:脂肪族酷键、肤键)氨基甲酸酷)脂肪族醚键>亚甲基。
②聚 集 态 的影响:当同种材料固态结构相同时,不同聚集态的降解速度有如下顺序:橡胶态>玻璃态>结晶态。
③表 面 结 构的影响:一般极性大的高分子材料刁能与酶相粘附并很好地亲和,微生物粘附表面的方式受塑料表面张力、表面结构、多孔性、环境的搅动程度以及可侵占表面的影响。,
④外 部 环 境的影响:生物可降解高分子材料的降解除与材料本身性能有关外,还与材料温度、酶、PH值、微生物等有关。
5)可生物降解热熔胶
①聚 乳 酸 (PL)A 热熔胶:它是一种热塑性聚合物,它在湿气中无光照条件下即可发生水解,在微生物和酶作用下进一步分解为CO:和H必,是一种环境友好材料。也是目前可生物降解热熔胶中研究最多的一种材料。
②聚 酷 酞 胺(PEA)热熔胶
聚 酷酞胺基聚酷和聚酞胺二者优点:是一种新型的热熔胶基料,聚合物中的酷键和酞胺键可在酸碱催化下水解,然后在微生物、酶催化下进行降解。

聚酷酞胺反应示意式:

HO一CHZC00H+HZN(CHZ)n一NH:一HO一CHZCOHN(CHZ)nNHOCCH:一OH

GlycollcAcid Diamine Amidediol

HO一 CH ZC OHN(CHZ)nNHOCCH厂OH + H00C(CHZ)mC00H 、
[一OCHZCOHN(CHZ)nNHOCCH200C(CH办mCO一lxPolyesteramides

③ 聚轻基烷酸醋热熔胶
聚轻 基 烷 酸醋是一类存在于微生物细胞内生物高分子,具有生物活性和完全的生物降解性,可作为生物降解热熔胶的基体树脂。为提高其性能、降低成本,一般采用其他高分子材料进行改性。在生物降解热熔胶的研究中,聚轻基丁酸/戊酸醋共聚物(PHBV)最多。
④天然高分子生物降解热熔胶
利用 天 然 高分子合成的热熔胶己经在热熔胶研究中越来越多,许多天然高分子如木质素、淀粉、树皮等。其中,淀粉不仅具有完全的生物可降解性,而且作为天然可再生资源,其品种繁多,来源丰富,价格低廉,因此在可生物降解热熔胶的研制过程中采用的最多。可生物降解执熔脸是一种很有发展前景的胶粘剂.目前存在的主要缺点是使用时稳定性较差,粘接强度有待于进一步提高。在环保意识日益加强的今天,社会对环境友好材料的需求也大大增加。国外对可生物降解热熔胶的研究很多,而国内至今还少有报道。因此,胶粘剂工作者应该有长远眼光,积极投入到可生物降解热熔胶研发中来,为实现国家的可持续发展作出贡献!

3、积极发展热熔胶的涂布方式和涂布设备
随着 热 熔 胶工业的快速发展,热熔胶的应用范围越来越广,进一步重视开发热熔胶的涂布方式、涂布设备、涂布技术,这是热熔胶成功应用的关键,也是热熔胶继续发展的重要条件。最近几年,在吸收、消化国外先进设备和技术的同时,在不断改进、创新我们自己的涂布方式和涂布设备方面做了大量的工作。如新的胶种的出现,就有要有相配套的涂布技术和设备。设备研究、制造单位和热熔胶研究、生产单位、使用单位同行们密切合作、共同努力为我国热熔胶事业的发展再立新功!

四, 结束语
胶粘 剂 的 使用量代表着一个国家的经济水平,从宏观看世界热熔胶发展很快,发达国家热熔胶已占合成胶粘剂市场的20%以上,而我国还不到5%。当前,随着环保法的日趋严格和人们环保意识的不断增强,环保型胶粘剂己成为我国合成胶粘剂发展的主流。大力发展热熔胶等环保型胶粘剂,符合胶粘剂产业结构调整方向,符合科学发展观:顺应时代潮流!

热熔 胶 技 术是一项充满生机的新技术、新材料、新工艺,它为实现国民经济的现代化(自动化、高速化、.连续化)创造了优越的条件,前途无量!

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