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国内PVC材料所用胶粘剂概况


国内PVC材料所用胶粘剂概况 国内PVC材料所用胶粘剂概况 PVC
字体: 小 中 大 | 打印 发布: 2007-6-28 15:25 创 查看: 31 次 作者: webmaster 来源: 本站原





聚氯乙烯PVC PVC是最早工业化的塑料品种之一。它是氯乙烯单体在引发剂作用下, PVC 通过

自由基聚合反应而得到的线型聚合物。 与其他塑料品种相比,PVC具有难燃、 抗化学药品性、优良的电绝缘性和较高的强度等特点。而且采用增塑和共聚的办 法,能使PVC性质发生很大的变化。添加 30%左右增塑剂可用作具有柔性弹性的 软质PVC;不加或少加增塑剂或以PVC的共聚物为主体制成硬质PVC。它与 其他塑料不同,从软质到硬质,可制成各种管材、板材、异型材、薄膜、纤维、涂料 涂料、 涂料 人造革、电线电缆绝缘等制品,在工农业和日常生活中获得非常广泛的应用。作者 综述近十余年来国内各种PVC材料粘接所用胶粘剂 胶粘剂的研究现状。 胶粘剂

丙烯酸酯 1 丙烯酸酯类胶粘剂 在合成胶粘剂中,丙烯酸酯系胶粘剂是比较引人注目的新秀,其性能独特,品种繁多, 专利报告不胜枚举。当用于PVC材料间的粘接时,丙烯酸酯胶粘剂的有机挥发物 含量低,并且粘接牢固,但当用于PVC薄膜粘接时,由于PVC薄膜表面光滑,因而 初粘力较低,粘接强度较差。马立群等采用自制的S-01 型乳化剂,合成了共聚型丙 烯酸酯胶粘剂。用于PVC膜对木材,皮革等多孔性材料的粘接,效果较为显著。S 醋酸乙烯酯的 -01 型乳化剂与十二烷基硫酸钠配合使用,效果更好。丙烯酸丁酯与醋酸 醋酸

配比为 33:4 时,胶粘剂的剥离强度可达到 4300g/2 5cm,而乳化剂的用量在为单 体量的 4%时,效果较好。

张永金等研制的聚丙烯酸酯系列胶粘剂。当用于人造革表面植绒时,克服了由于油 性胶粘剂在生产中出现的环境污染和能耗大,防火要求高以及对工人身心健康危害 大等缺点,其质量均达到或超过了油性胶粘剂所得产品。此胶粘剂是以丙烯酸酯为 主要原料,选用性能优良的乳化体系通过乳液聚合而成的。杨冰等以特制的含羟基 聚丙烯酸酯自交联乳液为主体,掺入一定量的多异氰酸酯 异氰酸酯溶液,经有效的分散、 均质 异氰酸酯 处理,制成一种适合于PVC-U管材的水基型粘合体系。在其胶膜固化过程中,异 氰酸酯基团与体系中聚乙烯醇羟基反应生成氨基甲酸酯,形成第二交联,这样得到 的聚丙烯酸酯-聚氨酯互穿网络结构,可以加强粘接层的内聚力和耐水性能,完成对 PVC材料的牢固粘接。 粘接强度可达 3.5MPa,粘度达到 0.85~10Pa·s,储存 期为 0 5a。其中,多异氰酸酯的添加量对粘接的强度,耐水性能以及胶液储存期有 着重要的影响。随着配方中多异氰酸酯的增多,粘接强度也逐渐提高。实际上,加入 量在 4%~5%已经有满意的强度效果。 另外,多异氰酸酯含量低的胶粘剂配方,抗水 能力差。 且粘接板浸水时间越长,强度下降越严重,随着配方中多异氰酸酯含量增多, 粘结强度受水的影响逐渐减弱。郭振良等以丙烯酸酯、丙烯酸、醋酸乙烯为原料 制得共聚乳液,并加入改性增粘树脂增塑剂提高乳液对PVC薄膜的初始粘接强 度。通过实验可看出,当每 100 份乳液中加入 15~20 份改性增粘树脂时,胶的剥离 强度可达到 48 3~48 5N/25mm,且胶粘剂具有湿润性好、初始粘接强度高、 易固

化、粘度高、无毒、无污染等特点,在木材、家具等领域,具有较高的推广价值。

2 聚氨酯类胶粘剂 聚氨酯 聚氨酯(PU)胶粘剂是分子链中含有氨酯基(—NHCOO)和/或异氰酸酯基(—N CO)的胶粘剂。聚氨酯胶粘剂由于性能优越,在国民经济中得到广泛应用,是合成 胶粘剂中的重要品种之一。黄伙兴等[7]研究改性过氯乙烯类树脂和聚氨酯两种胶 粘剂品种,使之用于PVC人造革制造过程中的粘接。此两种胶粘剂选用邻苯二甲 酸二苯酯作增塑剂,加入一定量的增粘树脂,用适量的有机溶剂,并加入适量的交联 剂。 当增粘树脂邻苯二甲酸二苯酯的用量增加到 37 5g时,胶粘剂的剥离强度最高, 此时的剥离强度为 25 0N/2 5cm。如果继续提高增塑剂的用量,胶层出现不干性, 剥离强度反而降低。而在过氯乙烯溶液中加入增粘树脂后,会使试样的压合工艺有 较大的改善。 如果将氯化松香与 422#改性松香树脂并用,可同时获得较好的工艺性 能和剥离强度。但聚氨酯树脂溶液中却不适合加入各种改性松香树脂。而各种异 氰酸酯类交联剂,对提高过氯乙烯胶层的剥离强度均有一定的作用。尤以具有三个 官能团的列克纳的效果最好。此两种胶粘剂均可用于PVC人造革的粘接,但过氯 乙烯类胶粘剂的胶层较坚硬,聚氨酯类胶层较柔软,选何种胶种视具体情况确定。彭 华君等对PVC密封条静电植绒胶粘剂的合成工艺及应用效果进行了论述。此胶 粘剂采用了双组分聚氨酯胶粘剂,A组分是端羟基聚酯型聚氨酯,B组分是端异氰 酸基聚醚型聚氨酯。

PVC植绒胶分子中含有为其特征的氨基甲酸酯极性键(—NHCOO—),还含有 不少的酯键,醚键,脲键等。它对多种材料有着较好的粘接性能。何义才叙述了一种 用于PVC装饰膜-金属板用单组分溶剂型聚氨酯胶粘剂的合成。其选用高结晶度 的聚酯、异氰酸酯、扩链剂等为原料,采用氯醋树脂增粘,所得产品的剥离强度为 30~60N/2cm,粘度为 120~140s,刺激性较小。该胶各项力学性能指标均达到 了进口同类胶粘剂水平,且烘烤活化条件有较大程度降低,成本会大大降低。 应用于 国内多家PVC彩板生产厂家均获好评,完全可以替代进口同类胶粘剂。杜官本介 绍了一种以水性高分子乳液和异氰酸酯为主要成分的胶粘剂,特别适用于PVC膜 与木质基材的复合。当乳液与固化剂 固化剂比例为 100:7(质量比)、施胶量约为 100g/ 固化剂 m2、热压温度 85~90℃、热压周期 3min、压力 0. 35MPa时,PVC膜 72 h后常态剥离强度为 2 9N/mm。此胶粘剂还具有较高的初始强度,且能满足“木材 镂,铣雕花-PVC覆膜”加工工艺要求。此外,该胶粘剂为水性高分子乳液,无有机溶 剂污染,使用安全,适用面广。许大生等以自制的特殊聚酯二醇,4,4′—二苯基甲烷二 异氰酸酯及扩链剂 1,4—丁二醇为主要原料,合成了一种用于PU-PVC复合革生 产的单组分胶粘剂。与常用的复合革双组分聚氨酯胶粘剂相比,该胶粘剂具有较高 的粘接强度。这两种胶粘剂的应用性能对比见表 1。

危民喜选用MPU-20 聚氨酯胶粘剂用于PVC/钢板与胶木板的复合。 MP U-20 胶的 180°的剥离强度≥1. 96kN/m,pH值在 6~8 之间,而使用温度在 0~ 40℃。此胶具有施工快、工艺简单、节省工时、成本低、粘接力强、常温固化以 及胶层固化后不溶不熔、无毒、阻燃的特点。以其复合后的材料用于船舱室壁的 装饰装修,效果较好。

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改性过氯乙烯(CPVC)胶粘剂

过氯乙烯树脂是聚氯乙烯经过氯化反应后的产物,其结构式与聚氯乙烯非常相似, 而且溶解性好,能溶于丙酮 丙酮等多种有机溶剂中,具有良好的粘接性。并且根据高分子 丙酮 物质结构“相似相溶”的原理,在选择PVC材料胶粘剂时,要考虑到其结构应与聚氯 乙烯的结构相似。因而CPVC是一种很好的PVC粘接材料。但此胶粘剂中的 溶剂,如环己酮、苯、甲苯、氯代烃是有毒的挥发性物质,会给工作人员及周围环境 造成危害,为此,研究工作者们使用添加改性剂的方法,调节胶粘剂的粘度使之便于 施工,并降低胶粘剂的成本,还可以改善胶粘剂的物理机械性能。任彩元等为了研制 改性PVC装饰板与木材的胶粘剂,选择了PVCW胶。PVCW胶的主要组分为 过氯乙烯树脂,酚醛树脂作为增粘剂,聚氨酯作为增韧交联剂等。此胶在 25℃时的 剪切强度为 2 46MPa,不均匀扯离强度为 60.8N/cm2。在相对湿度 95%~ 100%时的剪切强度为 2.90MPa,不均匀扯离强度为 60.78N/cm2。 因而PVC W胶对PVC胶与木材的粘接性能好,剪切强度超过木材本身强度,能满足家具生 产的使用要求。 徐国平研制出一种溶液型胶粘剂,用于粘接硬PVC管,得到比较好

的效果。 将过氯乙烯树脂溶于有机溶剂中,加入助剂,形成一定浓度的胶液,该胶液使 PVC表面适当的软化,稍加压立即达到粘合。配方中如使用挥发性快的溶剂固化 速度会更快。采用适量的偶联剂、触变剂和填料提高胶的粘接强度,增加其防渗能 力。 采用柔韧性聚合物,在不降低胶的强度的条件下,可增加胶粘剂的柔韧性,避免管 子移动或安装中接头处胶开裂而造成粘接失败的可能性。褚衡等用氯化EPDM (CEPDM)与CPE、EVA共同改性CPVC研制出的胶粘剂,能使硬质PV C板材粘接剪切强度有较大的提高。用如下配方:CPVC,100 份;EVA,5 份;C EPDM,1 5 份;CPE,6 份,其剪切强度可达到 6.3MPa。 因而,用EVA,CPE 及所合成的CEPDM改性CPVC制成的硬质PVC板用溶剂性胶粘剂的性能, 超过了国内同类产品,拓宽了新型聚合物氯化乙丙橡胶 橡胶的应用。马剑华采用氯化聚 橡胶 氯乙烯树脂和聚氯乙烯树脂为粘料,以邻苯二甲酸二丁酯增塑剂和醇酸树脂对胶粘 剂进行改性。藉不同沸点的溶剂及填料满足施工的工艺要求,研制出一种专用于P VC管道防渗漏的密封胶 密封胶粘剂。 此胶的固体含量≥65%,密封性耐压试验≥0.1MPa, 密封胶 拉伸粘接强度≥2MPa,外观无机械杂质和搅不开的硬块。本密封胶有着与进口塑 钢土相似的性能,但其成本却只有后者的 1/25。 经过实际应用表明,该密封胶粘剂具 有优良的耐酸、耐碱、耐水性能。 4 乙烯-醋酸乙烯(EVA)类胶粘剂

聚醋酸乙烯类胶粘剂价格低廉、生产容易、使用方便、性能优异,尤其是以水为分 散介质,安全无毒,对环境无污染,为胶粘剂工业中的一个大宗产品,随着国民经济的

发展,其用量还将大幅度地增加。这种胶粘剂用于PVC间的粘接时,易于实现连续 化生产,没有溶剂污染,成本低,且所用的原料均为固体,便于包装与贮存,强度也能 满足要求。但当用于PVC薄膜的粘接时,由于PVC薄膜为表面无孔光滑材料, 因而粘接强度较差。代模栏等是用少量的丙烯酸丁酯与醋酸乙烯共聚,制得的聚合 物中添加适当的增粘树脂及填料便可得到有较好粘接性能的PVC地板胶。这种 改性聚醋酸乙烯胶粘剂(简称BMA)是以工业酒精为主体溶剂,醋酸乙烯与少量丙 烯酸丁酯共聚物为基料,并添加适当的增粘树脂及填料,在不用氮气保护的(反应装 置中)制得的。其成本低、毒气低、单组分、性能好,是一种对PVC地板建材有较 好粘接性能的胶粘剂。 此胶在BA/VAc为 15 时,180°剥离强度可达 30N/2cm, 引发剂用量为 0 5%~0 7%,具有较高的单体转化率和剪切强度;聚合反应时间在 4~5h,即达到较高的单体转化率和剪切强度。 当BMA胶用于PVC/木板粘合时, 剪切强度达 1 .53MPa;用于钢板/PVC,剪切强度达 1 .31MPa;用于PVC/P VC,剪切强度可达到 1 .46MPa。 因而此胶对PVC地板等建材有较好的粘接作 用。付荣兴等使用江西维尼纶厂生产的EVA,与松香甲苯溶液增粘剂和萜烯甲苯 溶液增粘剂配合,便制得可以用于PVC薄膜的复合胶粘剂。这两种增粘剂配合使 用可以获得叠加效果,明显提高PVC复合膜 复合膜的粘接强度。 他们还使用乙醇、 丙酮、 复合膜 甲苯等溶剂对PVC标样的表面进行了清洗试验,发现表面进行溶剂处理过的PV C复合膜,其剥离强度比没有处理要高的多。李明介绍了一种PVC塑钢皮与胶合 胶合 板粘合的专用胶粘剂。此胶粘剂以EVA树脂作主体树脂,以萜烯树脂和松香衍生

物作增粘剂,选用甲苯(9)、环己酮(5)、甲醇 甲醇(6)的混合物为溶剂,并加入适合的引发 甲醇 剂、乳化剂、增塑剂等配制而成。此胶的粘度为 3 .2Pa·s,剪切强度为 6 .4MP a,剥离强度也相当高。作为PVC塑钢皮专用胶粘剂完全可以替代进口产品,此胶 还具有产品性能优良、粘接强度高、使用方便、能满足机械化生产等优点,因而受 到专家和用户一致好评。

张广艳等介绍了J-148PVC膜-木复合用胶粘剂的基本性能。 它是胶以乙烯-醋酸 乙烯乳液为主体树脂,加入增粘剂、增塑剂和增稠剂等助剂研制而成。常用增粘剂 有松香树脂,萜烯树脂等,它们可以改善VAE VAE乳液对PVC表面的亲合力,增加初 VAE 始强度,还可改善胶粘剂的湿强度,所得胶粘剂的剥离强度可达 55N/2 5cm,粘度 为 6 5~12Pa·s。这种胶粘剂的综合性能已达到或超过进口产品BA820 的水 平。陈绪煌等发现PVC发泡片材与PP人造纸粘合所用热熔胶 热熔胶可以用 30%松香 热熔胶 与 70%EVA及其它助剂组成。EVA的VAc含量为 30,MI值为 300 左右较 为合适。此时的剥离强度为 10 5N/25mm,经纸塑复合设备复合,复合效果良好。 另外,此胶易于实现连续化生产,没有溶剂污染,成本低,且所用原料均为固体,便于 包装与存储,强度也能满足要求。作者还给出了PVC发泡片材与PP人造纸的粘 合工艺流程:松香粉碎→原料混合→捏合→造粒→挤出复合→卷取先把EVA颗粒 和粉碎后的松香在捏合机上捏合,然后在造粒机组上挤出造粒。由于松香粉碎后颗 粒大小不均,助剂均为粉末,直接在挤出机上挤出复合,容易造成原料混合不均,产品 质量不稳定。因而设造粒这一工序,造粒后就可以直接在复合设备上进行复合等后

处理工序。 苏蒙[22]通过加入改性松香树脂来提高VAE乳液对PVC薄膜的粘结 强度,该乳液能显著提高PVC薄膜与木材等纤维状物质的粘接性能。此胶粘剂的 剥离强度达 39 2N/25mm,室温 200h老化后剥离强度达 47 0N/25mm,5 次冷热 循环后剥离强度为 44.1N/25mm。同时,该胶粘剂的湿润性较好,手工刷胶,机械辊 涂均可,在音箱,家具行业中有很好的应用前景。

5 氯丁橡胶(CR)胶粘剂 氯丁橡胶 氯丁橡胶胶粘剂的主要组分是氯丁橡胶,是由氯丁二烯经乳液聚合而得的聚合物。 由于氯丁橡胶的结构比较规整,又有极性较大的氯原子,故结晶性高,在室温下就有 较好的粘接性能和内聚力,非常适宜于作胶粘剂,可用塑料等不同材料粘接。 何道纲 研制的以CR为基体的二元和三元接枝胶粘剂,能够解决PVC人造革的粘合问 题。 CR/MMA二元接枝胶在用于PVC人造革粘接时的剥离强度>30N/2 5cm, CR/MMA/SBS三元接枝胶的粘度为 0 7~0 9Pa·s,固含量为 27%~30%, CR/MMA/NR三元接枝胶可大大提高PVC人造革与硫化天然橡胶底的粘附 强度,其强度可达到 6 9kN/m以上。它们是新的制鞋材料如PVC人造革PU合 成革、SBS底、BR透明底之间粘接的理想的冷粘鞋用胶。赵金春等针对胶鞋 生产过程中橡胶部件和PVC革粘合难的问题,采用处理剂SP-8 对PVC革进行 表面处理,以NR胶浆和接枝CR胶浆共用作胶粘剂,以多异氰酸酯为活性剂,较好 表面处理 的解决了PVC革与橡胶部件热硫化件粘合的难题。处理剂SP-8 的加入使PV C革-橡胶的粘合强度达到 3. 2kN/m。多异氰酸酯的加入则使PVC革-橡胶的

粘合强度达到 3. 2kN/m,且异氰酸酯的最大用量为 5~6 份。

6 环氧树脂胶粘剂 环氧树脂 环氧树脂胶粘剂(或改性环氧树脂胶粘剂)主要由环氧、固化剂或催化剂 催化剂、填料等组 催化剂 成。环氧树脂大分子末端有环氧基,链中间有羟基和醚键,在固化过程中还会继续产 生羟基和醚键。因为环氧树脂这一结构,所以用环氧树脂配制胶粘剂性能特别好。 吴少鹏等选用环氧类胶粘剂粘接PVC和聚酯玻璃钢(FRP),经过实验得知,含环 氧树脂的胶粘剂剪切强度比含聚酯的胶粘剂高,最高可达 7.84MPa以上。而用于 PVC/FRP复合时的剥离强度高达 1 60kN/m,并且采用表面处理可以明显地 提高剪切强度和剥离强度。徐国平[26]选用过氯乙烯粉、1,2-二氯乙烷、熔剂、环 氧树脂、固化剂等混合体系作为硬PVC/FRP的界面胶粘剂。将此胶用于PV C/FRP复合管生产中,其最大使用温差达 90 余度,最高使用压力达 3MPa以上, 未出现界面分层现象或管子爆裂问题,表明该界面胶粘剂的性能完全能够满足PV C/FRP复合制品的使用要求。本项目研制的界面胶粘即可常温固化,粘度较低, 配置方便,不需要专门配置设备,有利于企业工业生产或野外管道安装施工使用。在 使用中要注意的一是胶粘剂固化剂成分要现配现加,配制好后要及时使用;二是P VC表面一定要打毛并用丙酮擦净,否则难以达到理想的胶粘效果。该界面胶粘剂 投入生产后,不仅应用于管材,而且在复合储罐,槽车等容器中也开始使用,都取得了 预期效果。

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其它胶粘剂

除以上的用于PVC材料的胶粘剂外,下面的几种胶粘剂也越来越多地为人们所重 视。吴自强等[27]使用改性的脲醛树脂用于PVC塑料沥青油毡和水泥板的粘接。 沥青油毡与水泥板的粘接,其剥离强度为 0 8N/cm,若使用改性脲醛树脂与 325 号 普通硅酸盐水泥按 200/77 共混,其抗剥离强度为 1 03N/cm,符合油毡与水泥板的 粘接要求,浸水试验 24h,强度无改变。显然,在强度要求不很高的情况下,使用这种 胶粘剂粘接PVC塑料沥青油毡是可取的。黄耿介绍了一种用于PVC溶胶的直 接粘接剂—Vulcabond,其可以改进PVC塑料溶胶与聚酯、尼龙和其他 合成纤维产品的粘接性。Vulcabond为含有 25%异氰尿酸三聚物的苯二 甲酸二丁酯溶液,其中异氰酸酯含量为 3 .65%。 它是一种分散在增塑剂中的聚异氰 尿酸酯,可双倍提高PVC溶胶和合成纤维的粘接强度。高反应性的异氰尿酸酯基 团与相邻聚合物上的极性基团发生反应,形成交联键。这种高反应性使Vulca bond对寄生反应非常敏感,如果与像含有—OH、—NH、—SH或H+等这 些极性基团在一起会影响其粘接性。

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PVC材料所用的胶粘剂的种类随PVC材料用途的不同而不同,随PVC材料对 应粘接材料的不同而不同。因而在PVC材料的粘接中,应该根据材料、环境、适 用条件等各项因素来选择适用的胶粘剂,以期达到最好的粘接效果。


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