CN103059792A - 一种用于粘接极性聚合物和金属材料的聚酯弹性体热熔胶及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于粘接极性聚合物和金属材料的聚酯弹性体热熔胶，其原料配方按重量百分比计包括以下组分：聚酯弹性体20%－50%、带酯键的共聚物15%－40%、聚烯烃共聚物5%－40%、增黏树脂10%－40%、填料0－20%功能助剂0－3%。本发明的聚酯弹性体热熔胶为热塑性粘接剂，粘合工艺简单、粘接速度快，且胶的耐热性可以通过选用不同熔点的聚酯弹性体来进行调节，粘接强度大、耐水、耐湿热、耐高低温老化，粘接持久稳定。

Description

一种用于粘接极性聚合物和金属材料的聚酯弹性体热熔胶及其制备方法

技术领域

本发明涉及热熔胶粘接剂，具体涉及一种聚酯弹性体热熔胶及其制备方法，主要用于聚氯乙烯、聚碳酸酯、丙烯腈－丁二烯－苯乙烯共聚物等极性聚合物与不锈钢、铝、铜等金属材料之间的粘接复合。

背景技术

聚酯弹性体（TPEE）是由结晶的、短链聚酯硬段和无定型的聚醚软段交替组成的线型嵌段共聚物。硬段分散于软段的连续相中，在此结构中，结晶相起物理交联作用，受热时软化流动，赋予聚合物强度和可塑性，而软段玻璃化温度较低赋予聚合物弹性，调节两相比例即可改变聚合物硬度、模量、熔点、耐化学性和气密性。聚酯热塑性弹性体具有高弹性、抗屈挠性优良，耐磨、耐油性、耐溶剂性极好，抗氧性优良的特点。聚醚软段的存在，能对不耐水的酯健起到良好的屏蔽作用，因而常温下其耐水性较好。由于其良好的综合性能，聚酯弹性体被广泛应用于汽车的安全气囊、防尘罩、耐热耐油的液压管、电缆电线护套等。

聚酯弹性体的硬段部分为聚酯，分子中大量的酯键赋予了聚酯弹性体优良的粘接性能。但以聚酯弹性体作为胶粘剂的报道极少。文献号为US5057561的美国专利公开了一种由共聚酯（40%－90%）、聚酯弹性体（5%－55%）、增粘树脂（5%-55%）组成的热熔胶，该热熔胶具有抗氧降解能力强、耐水性好、低温韧性好和粘接强度高的优点，适合用于书本装订、木材粘接、电子工业。聚酯弹性体的加入，既能保持与共聚酯热熔胶良好的相容性，又能通过弹性体链段的作用一定程度上降低共聚酯的结晶度，因而具有良好的低温粘接性能。文献号为US5234986的美国专利公开了一种用于聚氯忆烯粘接的耐高温热熔胶，由乙烯共聚物（乙烯－丙烯酸酯共聚物、乙烯－羰基共聚物、乙烯－醋酸乙烯酯共聚物）、聚酯弹性体、增粘树脂组成，此热熔胶依靠聚酯弹性体的耐高温性能从而提高热熔胶对聚氯乙烯粘接的耐热性。但是，上述两种热熔胶均存在极性较强，不适合用于金属的粘接。

目前，用于金属与塑料复合的热熔胶主要是马来酸酐改性的聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯－醋酸乙烯酯等聚烯烃，如专利号为ZL01114800.4的中国发明专利、专利号为200810219184.5的中国发明专利。马来酸酐接枝聚烯烃对塑料和金属具有较好的粘接性能，但是环境中水分极易引起金属面脱胶。

综上所述，现有的热熔胶在粘接塑料和金属材料方面的性能还不能够满足使用需求。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种用于粘接极性聚合物和金属材料的聚酯弹性体热熔胶及其制备方法，其粘接强度大、能耐水、耐湿热、耐高低温老化，特别适合用于聚氯乙烯、聚碳酸酯、丙烯腈－丁二烯－苯乙烯共聚物等极性聚合物与不锈钢、铝、铜等金属材料之间的粘接复合。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于粘接极性聚合物和金属材料的聚酯弹性体热熔胶，其特征在于，其原料配方按重量百分比计包括以下组分：

所述带酯键的共聚物为共聚聚酯、聚氨酯、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、马来酸酐接枝聚乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、聚乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、聚乙烯-丙烯酸丁酯共聚物、聚乙烯-丙烯酸甲酯-马来酸酐共聚物、聚乙烯-丙烯酸乙酯-马来酸酐共聚物、聚乙烯-丙烯酸丁酯-马来酸酐共聚物、丙烯酸酯橡胶中的一种或任意几种混合。

所述聚烯烃共聚物为聚乙烯-丁烯共聚物、聚乙烯-辛烯共聚物、聚乙烯-丙烯共聚物、非晶态α-烯烃共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯共聚物。

所述增黏树脂为石油树脂、氢化石油树脂、松香树脂、聚合松香、马来松香、松香甘油酯、氢化松香甘油酯、季戊四醇松香酯、氢化季戊四醇松香酯、丙烯酸改性松香、松香改性酚醛树脂、松香改性二甲苯树脂、萜烯树脂、酚醛树脂、环氧树脂、萜烯-酚醛树脂、聚α-甲基苯乙烯树脂中的一种或任意几种混合。

所述填料为碳酸钙、硫酸钡、高岭土、滑石粉、凹凸棒土、空心微珠、玻璃纤维、云母粉、二氧化钛、石墨粉、白炭黑、炭黑中的一种或任意几种混合。

所述功能助剂为抗氧剂、偶联剂、防霉剂、紫外光稳定剂中一种或任意几种混合。

优选地，本发明的用于粘接极性聚合物和金属材料的聚酯弹性体热熔胶，其原料配方按重量百分比计包括以下组分：

一种用于粘接极性聚合物和金属材料的聚酯弹性体热熔胶的制备方法，包括以下步骤：先将原料配方的所有组分进行预混合，然后在150－280℃的温度下熔融挤出造粒，再通过流延法或涂布法制成胶膜。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明的配方中利用了聚酯弹性体本身良好的粘接性能和优异的耐水性能，使产品具有良好耐水性，本发明人通过研究发现带酯键的聚合物和聚烯烃共聚物的共同作用，能够调剂热熔胶的极性，而且带酯键的聚合物能够提高各组分之间的相容性。因而，本发明的聚酯性热熔胶具有耐水性能好、极性适中的特点，能够用于聚氯乙烯、聚碳酸酯、丙烯腈－丁二烯－苯乙烯共聚物等极性聚合物与不锈钢、铝、铜等金属材料的粘接，不会引起金属面脱胶。

2、本发明的聚酯弹性体热熔胶为热塑性粘接剂，粘合工艺简单、粘接速度快，且胶的耐热性可以通过选用不同熔点的聚酯弹性体来进行调节，粘接强度大、耐水、耐湿热、耐高低温老化，粘接持久稳定。

具体实施方式

下面通过具体实施例子对本发明作进一步详细介绍，以便清楚理解本发明所要保护的技术方案。

实施例1

将50%的熔点为178℃的聚酯弹性体（LG化学，KEYFLEX 1040D）、20%的聚乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（杜邦，Elvax 660）、10%的聚烯烃弹性体（陶氏化学，ENGAGE 8200）、19.5%的季戊四醇松香酯、0.5%的抗氧剂1010（四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯）用高速混合机进行混合，用挤出机在195℃挤出造粒，将胶粒用平板硫化机在200℃压成0.10mm厚的热熔胶膜。考察胶膜在180℃复合PVC/铝、ABS/不锈钢、PC/铜的180°剥离强度，具体测试结果见表1。

实施例2

将20.5%的熔点为193.6℃的聚酯弹性体（晨光科新，SUNPRENE TPEEH6055）、10%的共聚聚酯（上海天洋，PES3112）、20%的聚乙烯-丙烯酸甲酯共聚物（杜邦，Elvaloy AC 1820）、10%的三元乙丙橡胶（陶氏化学，Nordel 4725P）、10%的萜烯酚醛树脂、0.5%的抗氧剂1076（β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸丙酸十八酯）用高速混合机进行混合，用挤出机在210℃挤出造粒，将胶粒用平板硫化机在200℃压成0.10mm厚的热熔胶膜。考察胶膜在200℃PVC/铝、ABS/不锈钢、PC/铜的180°剥离强度，具体测试结果见表1。

实施例3

将20%的熔点为150℃的聚酯弹性体（LG化学，KEYFLEX 3140D）、20%的聚氨酯热熔胶（台湾欣顺，AH701）、20%的聚乙烯-丙烯酸乙酯-马来酸酐共聚物（阿科玛，Lotader 5500）、5%的非晶态α-烯烃共聚物(德固赛，APAO508)、25%的氢化松香甘油酯、10%的碳酸钙用高速混合机进行混合，用挤出机在160℃挤出造粒，将胶粒用平板硫化机在200℃压成0.10mm厚的热熔胶膜。考察胶膜在180℃复合PVC/铝、ABS/不锈钢、PC/铜的180°剥离强度，具体测试结果见表1。

实施例4

将40%的熔点为177℃的聚酯弹性体（杜邦，Hytrel 3078）、15%的丙烯酸酯橡胶（常州海霸橡胶橡胶有限公司，AR63）、5%的聚乙烯-丙烯酸丁酯-马来酸酐共聚物（阿科玛，Lotader 3410）、5%的聚乙烯-丁烯共聚物（陶氏化学，ENGAGE7467）、25%的聚合松香、10%聚α-甲基苯乙烯树脂用高速混合机进行混合，用挤出机在190℃挤出造粒，利用热熔胶涂布设备在200℃将胶涂布成0.10mm厚的热熔胶膜。考察胶膜在180℃复合PVC/铝、ABS/不锈钢、PC/铜的180°剥离强度，具体测试结果见表1。

实施例5

将30%的熔点为216℃的聚酯弹性体（晨光科新，SUNPRENE TPEEH9275Y）、15%的聚乙烯-丙烯酸丁酯共聚物（杜邦，Elvaloy AC 34035）、20%的苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯共聚物(岳阳巴陵石化，SIS1126)、35%的萜烯酚醛树脂用高速混合机进行混合，用挤出机在220℃挤出造粒，利用热熔胶涂布设备在225℃将胶涂布成0.10mm厚的热熔胶膜。考察胶膜在210℃复合PVC/铝、ABS/不锈钢、PC/铜的180°剥离强度，具体测试结果见表1。

实施例6

将37%的熔点为150℃的聚酯弹性体（杜邦，Hytrel 4056）、15%的马来酸酐接枝聚乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（广州鹿山新材料股份有限公司，OV-1）、10%的聚乙烯-辛烯共聚物（陶氏化学，ENGAGE 8407）、15%的马来松香、20%滑石粉（经过3%的硅烷偶联剂KH550处理）用高速混合机进行混合，用挤出机在170℃挤出造粒，利用热熔胶涂布设备在160℃将胶涂布成0.10mm厚的热熔胶膜。考察胶膜在180℃复合PVC/铝、ABS/不锈钢、PC/铜的180°剥离强度，具体测试结果见表1。

实施例7

将25%的熔点为170℃的聚酯弹性体（杜邦，Hytrel 3078）、15%的聚乙烯-丙烯酸甲酯-马来酸酐共聚物（阿科玛，4603）、30%的三元乙丙橡胶（陶氏化学，Nordel 3720P）10%的非晶态α-烯烃共聚物(德固赛，APAO 703)、20%的萜烯树脂用高速混合机进行混合，利用平板硫化机在180℃压成0.10mm厚的热熔胶膜。考察胶膜在180℃复合PVC/铝、ABS/不锈钢、PC/铜的180°剥离强度，具体测试结果见表1。

实施例8

将27%的熔点为160℃的共聚酯弹性体（LG化学，KEYFLEX 1030D）、20%的聚乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（阿科玛，醋酸乙烯酯含量42%）、40%的季戊四醇松香酯、9.5%的苯乙烯－丁二烯－苯乙烯共聚物（岳阳石化，YH-796）、0.5%的抗氧剂264（2，6-二叔丁基对甲酚）、3%的增塑剂DOP(邻苯二甲酸二（2-乙基己酯））用高速混合机进行混合，用挤出机在175℃挤出造粒，将胶粒用平板硫化机在170℃压成0.10mm厚的热熔胶膜。考察胶膜在180℃复合、PVC/铝、ABS/不锈钢、PC/铜的180°剥离强度，具体测试结果见表1。

通过上述实施例得到的热熔胶膜对不同基材的粘接强度见表1所示。

表1 聚酯热熔胶膜对不同基材的粘接强度

从上述表中显示的实施例1-8制备的热熔胶的各项性能指标可知，本发明涉及到的用于极性聚合物与金属粘接的聚酯弹性体热熔胶膜具有粘接强度高、粘接范围广的优点。

上述实施例仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明的保护范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种用于粘接极性聚合物和金属材料的聚酯弹性体热熔胶，其特征在于，其原料配方按重量百分比计包括以下组分：

聚酯弹性体　20%－50%

带酯键的共聚物　15%－40%

聚烯烃共聚物　　5%－40%

增黏树脂　　　　10%－40%

填料　　　　　　0－20%

功能助剂　　　　0－3%。

2.如权利要求1所述的用于粘接极性聚合物和金属材料的聚酯弹性体热熔胶，其特征在于：所述带酯键的共聚物为共聚聚酯、聚氨酯、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、马来酸酐接枝聚乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、聚乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、聚乙烯-丙烯酸丁酯共聚物、聚乙烯-丙烯酸甲酯-马来酸酐共聚物、聚乙烯-丙烯酸乙酯-马来酸酐共聚物、聚乙烯-丙烯酸丁酯-马来酸酐共聚物中的一种或任意几种混合。

3.如权利要求1所述的用于粘接极性聚合物和金属材料的聚酯弹性体热熔胶，其特征在于：所述聚烯烃共聚物为聚乙烯-丁烯共聚物、聚乙烯-辛烯共聚物、聚乙烯-丙烯共聚物、非晶态α-烯烃共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯共聚物。

4.如权利要求1所述的用于粘接极性聚合物和金属材料的聚酯弹性体热熔胶，其特征在于：所述增黏树脂为石油树脂、氢化石油树脂、松香树脂、聚合松香、马来松香、松香甘油酯、氢化松香甘油酯、季戊四醇松香酯、氢化季戊四醇松香酯、丙烯酸改性松香、松香改性酚醛树脂、松香改性二甲苯树脂、萜烯树脂、酚醛树脂、环氧树脂、萜烯-酚醛树脂、聚α-甲基苯乙烯树脂、萜烯酚醛树脂中的一种或任意几种混合。

5.如权利要求1所述的用于粘接极性聚合物和金属材料的聚酯弹性体热熔胶，其特征在于：所述填料为碳酸钙、硫酸钡、高岭土、滑石粉、凹凸棒土、空心微珠、玻璃纤维、云母粉、二氧化钛、石墨粉、白炭黑、炭黑中的一种或任意几种混合。

6.如权利要求1所述的用于粘接极性聚合物和金属材料的聚酯弹性体热熔胶，其特征在于：所述功能助剂为抗氧剂、偶联剂、防霉剂、紫外光稳定剂、增塑剂中一种或任意几种混合。

7.如权利要求1所述的用于粘接极性聚合物和金属材料的聚酯弹性体热熔胶，其特征在于，其原料配方按重量百分比计包括以下组分：

聚酯弹性体　40%

丙烯酸酯橡胶　15%

聚乙烯-丙烯酸丁酯-马来酸酐共聚物　5%

聚乙烯-丁烯共聚物　　5%

聚合松香　　　　　　25%

聚α-甲基苯乙烯树脂　10%。

8.权利要求1至7任意一项所述的用于粘接极性聚合物和金属材料的聚酯弹性体热熔胶的制备方法，其特征在于包括以下步骤：先将原料配方的所有组分进行预混合，然后在150－280℃的温度下熔融挤出造粒，再通过流延法或涂布法制成胶膜。