热熔胶应用简介(20121130)

吴宾热熔胶主任上海实验室Nov30th,2012热熔胶应用基础简介--基于EVA和SBC体系内容•热熔胶的基础理论•热熔胶的配方组成•热熔胶原料的功能介绍•热熔胶的应用简介热熔胶的定义•100%固体•热可塑性•在熔融状态下涂布•冷却后固化粘着热熔胶的组成•聚合物(SBS\SIS,EVA,APAO…)•增粘树脂(C5,C9,松香树脂,萜烯树脂…)•增塑剂(白油&蜡)•添加剂(抗氧剂,填料…)聚合物增粘树脂白油抗氧剂粘结机理当热熔胶冷却时……时间(秒)温度°C16010050液态塑化态固态涂布过程OpentimeSettingtimeEnoughbondstrengthViscosityTemperature温度粘着强度开放时间固化时间粘接形成浸润性•是粘合剂与基材表面接触的能力•可由表面能或接触角的测试获得90°30°接触角浸润效果差浸润效果好所有粘结的前提条件浸润性浸润性不佳(PoorWet-out)粘合剂基材粘合剂基材浸润性佳(GoodWet-out)热熔胶粘结示意图（材破现象）热熔胶基材A基材B浸润性粘合力内聚力热熔胶的重要物性•稀稠度(粘度)•软化点•热稳定性•粘合力与內聚力•初粘性及持粘性•开放时间•固化时间热熔胶的生产工艺•一般热熔胶体系的粘度较高；在熔融状态下采用低速高剪切力的搅拌方式：Z-bladeFilterCoolingBathPackagingMachinekg原材料的功能性区别•一个典型的热熔胶配方组成:15-45%聚合物(APAO,EVA,SIS,SBSothers)40-65%增粘树脂(天然或合成)10-20%增塑剂(白油,石蜡,..)0-1.0%抗氧剂组分物理特性功能局限性聚合物高分子量(10,000)通常TgRT冷却时形成物理交联内聚强度柔韧性&耐热性线型,支链型,星型结构粘度过高较低的热稳定性较低的初粘性增粘树脂低分子量(5,000)通常TgRT无定型非晶态较低的熔融粘度提高粘附性和润湿性调节体系的Tg易脆;软化点高将会降低体系的初粘性和粘接力白油低分子量(1,000)通常TgRT;无定型液态降低体系的Tg提高低温初粘性和润湿性改善混合加工工艺易渗油芳烃成分高时将溶解末端嵌段导致橡胶软化石蜡低分子量(2,000)熔点低;结晶态调节固化速度提高耐热性能改善混合加工工艺易脆;降低初粘性原材料-EVA•乙烯–醋酸乙烯共聚物[CH2CH2]m[CH2CH]nOC=OCH3VA%对EVA性能的影响熔点/结晶度硬度/相容性极性/透明度VA%低高熔融指数对EVA性能的影响内聚力MW熔融粘度MFI低高VA片段原材料-聚烯烃Ziegler-Natta技术•低压•能够共聚LD低密度工艺•高压•设备和维护成本高Metallocene技术•低压•分子链可以设计•可以共聚ZrClClCH3AlOCH3OAlCH3OAlCH3OMAOCH3OAlCH3O＋原材料-聚烯烃传统催化技术(ZieglerNatta)与茂金属催化技术对比-更均一的热熔胶产品-分子量分布更窄-熔融温度峰更尖锐催化剂聚合物分子链Metallocene催化Ziegler-Natta催化原材料—合成橡胶StyreneMid-BlockStyrene末端嵌段•刚硬,结晶性，有熔点•熔融可塑性•提供内聚强度中间嵌段•柔软,韧性•有弹性•容易起粘性SBC嵌段共聚物StyreneMid-BlockStyreneStyreneMid-BlockStyrene原料—合成橡胶•苯乙烯嵌段共聚物–两相合成橡胶–配方技术适应范围广–性能依赖于•苯乙烯含量•分子量大小•中间嵌段物化学组成cc-c=c-cIsoprenec-c=c-cButadieneccc-c-c-cEthylene-butyleneSBC嵌段共聚物原料—合成橡胶SBC嵌段共聚物的氢化加成SBSSEBSSISSEPSSBSSISSEBSSEPS热稳定性一般差好好中嵌段Tg（0c）-85-60-55-55溶解度参数8.358.157.757.65平均分子量8~25万15~40万8~25万15~40万原料—增粘树脂•末嵌段增粘树脂–典型的C9芳香族化合物–能够提高体系的内聚强度；但也会降低体系的初粘力和粘附力•中间嵌段增粘树脂–典型的C5脂肪族化合物如石油C5,松香树脂;萜烯树脂等–更好的提供粘结力和初粘性天然树脂石油树脂—松香树脂(C20H30O2一元酸)用多元醇酯化氢化—萜烯树脂(C10H16)用苯乙烯或苯酚共聚改性单萜聚合加成—脂肪族“C5”树脂可与“C9”共聚或氢化—芳香族“C9”树脂—双环戊二烯DCPD(2个“C5”环)—芳香族纯单体树脂∝-甲基苯乙烯(均聚或共聚)松香的来源WoodRosinGumRosinTALLOILROSINTalloilRosinGumRosin脂松香:从活的松树干上采割WoodRosin木松香:从松树树根的化学浸泡提取物TallOilRosin浮油松香:从造纸副产物的妥尔油中提炼松香的化学组成枞酸型海松酸型COOHCH3CH3Abietic枞酸Neo-abietic新枞酸COOHCH3CH3CH3Palustric长叶松酸COOHCH3Dehydro-abietic脱氢枞酸COOHCH3CH3Levopimaric左旋海松酸COOHCH3CH3Pimaric海松酸COOHCH3CH3Isopimaric异海松酸CH3CH3COOHSandaraco-pimaric山达海松酸COOHCH3CH3松香的化学稳定处理CatalystCatalystH2H2Tetrahydroabieticacid四氢枞酸Abieticacid枞酸Dihydroabieticacid二氢枞酸松香酸的氢化反应CH3COOHCH3CH3COOHCH3CH3COOHCH3松香酸的不稳定性Abieticacid枞酸TDehydroabieticacid脱氢枞酸Dihydroabieticacid二氢枞酸Catalyst2CH3COOHCH3CH3COOHCH3CH3COOHCH3松香的酯化处理HHHCHCHCH+OOO22丙三醇水HO2+3COHOCOHOCOHO松香CH3CH3CH3CH3CH3CH3COCOCOCHCHCHOOO22松香甘油酯CH3CH3CH3CH3CH3CH3石油树脂化学•C5和C9馏分油的来源裂解石脑油乙烯(29.2%)C9芳族活性组分(45%)C9馏分油(3-3.5%)间戊二烯(14-17%)C5馏分油(3.5-4.5%)异戊二烯(15-23%)CPD/DCPD(13-21%)其它C5(39-58%)•C5馏分油的混合成分H2CCHH3HHCCCTrans-1,3-Pentadiene反式1,3-戊二烯CCCHHH32CCHHCis-1,3-Pentadiene顺式1,3-戊二烯2HHCCCCH32HC2-Methyl-1,3-Butadiene异戊二烯DicycloPentadiene双环戊二烯CycloPentadiene环戊二烯CycloPentene环戊烯石油树脂化学•C5馏分油的聚合反应C5树脂Piperylene间戊二烯催化剂石油树脂化学C5石油树脂本质上属于脂肪族树脂•C9馏分油的混合成分CCH2HCH3VinylToluene乙烯基甲苯DicycloPentadiene双环戊二烯CCH2HStyrene苯乙烯CH3MethylIndene甲基茚Cα-MethylStyreneα甲基苯乙烯CH2CH2石油树脂化学•C9石油树脂的聚合CHCH3CH2CHCHCH2CHCHCHCCH3CH3CH3HHCC2HHCC2RHHCC2+HCHC2++HHCC2+R+HHCC2R+石油树脂的化学处理C9树脂石油树脂的化学处理CHCHCHCHCHCCH2HCCH3CH2CHCH3CH3CH3CH3CH3H2HCHCHCHCHCCH2HCCH3CH2CH2CH3CHCH3CH3H2HCHCHCHCHCCH2HCCH3CH2CH2CH3CHCH3CH3HCHCHCHCHCHCCH3CH2CH3CHCH2CH2CH3CH3H2•C9树脂氢化原料—白油基础油含量应用密度苯胺点特性Paraffinic脂肪烃55%Cp使用在要求长时间暴露在空气中使用；而且加热后粘度变化不大的(汽车,工业)0.87690~130高粘度指数低倾点良好的耐热和紫外稳定性高闪点Naphthenic环烷烃35%Cn使用在直链烷烃不能使用的地方(橡胶加工工艺,冷冻油)0.93465~80比石蜡油稳定性差一些；低粘度指数良溶解性低倾点Aromatic芳香烃35%Ca使用在要求很高化学活性的地方(橡胶加工工艺)1.00030~50稳定性很差最低粘度指数原料—蜡普通型特殊型TypepropertyparaffinMicro-crystallineFisher-TropschPEwax(branch)PEwax(liner)PPwax分子量低低低中高高支化度/结晶性线型/结晶度低支链型/部分结晶态线型/结晶度非常高支链型/部分结晶态线型/结晶度高线型/结晶度高熔点(0c)50-7060-9095-10090-14090-140140-150硬度10-205-301-50.50.50.5熔融粘度∽5∽5∽1020-100020-1000200-3000柔韧性低中或高低或中非常高非常高非常高影响胶性能的因素?•不同的应用领域要求热熔胶具有不同的特性(不同的使用设备和涂布工艺,不同的粘结基材以及不同的环境条件)•所以针对每一个应用领域要求才能设计出相应的热熔胶配方Machine生产设备及施胶系统包括温度设定和生产线速度稳定性Substrates胶水粘结所接触到的材料包括香精和润肤剂PlantConditions环境温湿度及清洁度从应用行业中能了解哪些特性?应用材质特定要求包装封箱及硬纸盒和纸袋的密封,纸品包装复合,托盘成型,精制纸,印刷硬纸板,覆膜纸,表面喷涂纸-开放时间适中-固化时间短-粘度~1000mPas@coatingtemp-耐热性-低温柔韧性无纺布卫生巾&纸尿裤,一次性卫生用品无纺布&PE膜纸浆,无尘纸,高分子吸收树脂-开放时间长-固化时间短-粘度2000~3000mPas@coatingtemp-剥离力稳定-低温初粘性好压敏胶胶带，标签,图形标识纸,PET,PVC,PE,PP-耐冷冻性;持粘力强;耐高温;剥离强度高;初粘力良好•不同的应用领域需要满足不同的应用要求，因此，必须有针对性选择所用胶黏剂使其满足特定的工艺和应用要求。具体如下：热熔胶应用的市场区分•终端应用领域配方体系包装工业纸品复合书本装订无纺布压敏胶木工背胶结构胶弹性线胶胶带标签广告标识SBS/tackifier/oilSIS/tackifier/oilEVA/tackifier/waxAPAO/tackifier/waxPolyolefin/tackifier/wax婴儿纸尿裤示意图导流层AcquisitionLayer立体橡筋（橡筋胶）CuffElastic边封CuffAttachment端封CuffTackdown结构胶Construction棉芯固定（湿强胶）CoreStabilization腿部橡筋（橡筋胶）LegElastic底膜（结构胶）Backsheet前封贴胶FrontalTape魔术扣Hook&Loop左右贴胶FasteningTape弹性腰围（橡筋胶）WaistbandElastic尿湿显示胶WetnessIndication面层（结构胶）Topsheet芦荟油Lotion妇女卫生巾示意图面层到棉芯（结构胶）TopsheettoCore高分子吸水剂锁定SAPBarrier棉芯固定CoreStabilization（结构胶）背胶positional易拉贴PouchClosure小包封边PouchEdgeSeal护翼（背胶）Wing底膜到棉芯(结构胶）BacksheettoCore易撕开（点胶）ReleaseLiner底膜/面层边封（结构胶）Backsheet/To