CN104804659B - 一种用于粘接金属与非极性材料的热熔胶膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种用于粘接金属与非极性材料的热熔胶膜及其制备方法，通过本发明制得的热熔胶膜，其是通过相应配比制备特定的二聚酸型共聚酰胺，然后结合该特定二聚酸型共聚酰胺热熔胶对金属材料良好的粘接性，和聚烯烃弹性体对非极性材料良好的粘接性，通过特定比例并添加适当成分的相容剂，使得通过本发明所制得的热熔胶及其胶膜具有很好的相容性，在对金属与非极性材料的粘接强度上，有很大的提高。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于粘接金属与非极性材料的热熔胶膜及其制备方法，通过本发明制得的热熔胶膜主要用于铝、不锈钢等金属材料与PE、PP等非极性材料的复合粘接。
背景技术
金属与塑料直接粘接的应用越来越广，特别是金属板材与塑料板材的粘接，越来越多的应用在电子行业、机械行业和建筑行业等。目前主要是通过环氧胶、聚氨酯胶等液体胶直接粘接，液体胶含有挥发性物质，容易污染环境，而且加工操作不方便。
热熔胶不含溶剂，对环境无污染，加工操作方便快捷，有利于工厂大规模快速作业。专利CN103059792B介绍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及其制备方法，由于这种热熔胶具有强极性，它对于非极性材料的粘接性不强，而且其耐水性较差；专利CN101429413B介绍了一种金属与塑料粘接的双层复合热熔胶膜，但是这种热熔胶的上下双层膜之间的粘接性差，使得它对于金属与塑料的剥离强度较低；专利CN103756577A公布了一种PVC/金属粘接热熔胶膜及其制备方法，但是该热熔胶对于金属的粘接附着时效短且效果不稳定，容易从金属上脱胶，因此，总体的剥离强度较差；专利CN101792641A公布了一种用于铝合金和PVC膜的粘合剂，该粘合剂是一种快速固化的粘合剂，虽然缩短了烘干溶剂程序，但粘合剂的储存时间较短，给实际应用带来不便。
综上所述，现有的热熔胶在粘接金属与非极性材料方面的性能还不能够满足工业需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于粘接金属与非极性材料的热熔胶膜及其制备方法，这种热熔胶膜可以适用于铝、不锈钢等金属材料与PE、PP等非极性塑料的复合粘接。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种用于粘接金属与非极性材料的热熔胶膜，其原料配比按质量百分比计，包括：二聚酸型共聚酰胺25%-35%，聚烯烃弹性体30%-40%，相容剂10%-20%，增粘剂11%-27%，硅烷偶联剂0.3%-1.0%，抗氧剂0.7%-2.0%；
上述二聚酸型共聚酰胺包含以下组分：二聚酸、一种C原子数为6-18的其他脂肪二元酸、己二胺、一种C原子数为4-10的其他脂肪二元胺和己内酰胺，且各组分之间的摩尔比分别为：二聚酸:其他脂肪二元酸=1:05-0.75，己二胺:其他脂肪二元胺=1:0.3-0.6，二聚酸和其他脂肪二元酸:己二胺和其他脂肪二元胺=1:1.01-1.032，二聚酸和其他脂肪二元酸:己内酰胺=1:0.5-0.75，且该二聚酸型共聚酰胺的熔体流动速率为45-50 g/10min/160℃/2.16kg；
上述其他脂肪二元酸选自己二酸、葵二酸、十二烷二酸或十八烷二酸中的一种；
上述其他脂肪二元胺选自葵二胺、2,3-二甲基丁二胺、2-甲基戊二胺或丁二胺中的一种；
上述聚烯烃弹性体为聚乙烯-丁烯共聚物或聚乙烯-辛烯共聚物中的一种，且其熔体流动速率为6.8-30g/10min/190℃/2.16kg；
上述相容剂为接枝聚烯烃树脂和乙烯丙烯酸共聚物的混合物，且相容剂中接枝聚烯烃树脂与乙烯丙烯酸共聚物的质量比为1.5-3:1，其中该接枝聚烯烃树脂选自马来酸酐接枝高密度聚乙烯树脂、马来酸酐接枝聚丙烯树脂、马来酸酐接枝低密度聚乙烯中的一种，其接枝率为0.9%-1.2%，熔体流动速率为0.8-6.0g/10min/190℃/2.16kg；该乙烯丙烯酸共聚物中丙烯酸含量为2.8-18%，其熔体流动速率为10-70g/10min/190℃/2.16kg；
上述增粘剂选自松香、萜烯树脂、C5/C9共聚树脂、氢化石油树脂中的一种；
上述硅烷偶联剂选自乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、N-（β-氨基乙基）-γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-氨基丙基三甲氧基硅烷中的一种；
上述抗氧剂选自1010、BHT、264中的一种。
一种用于粘接金属与非极性材料的热熔胶膜的制备方法，包括如下步骤：
（1）参考上述用于粘接金属与非极性材料的热熔胶膜的配比，选取原料；
（2）制备二聚酸型共聚酰胺；
（3）将所制备的二聚酸型共聚酰胺与聚烯烃弹性体、相容剂、增粘剂、硅烷偶联剂、抗氧剂以一预设比例，加入到高速混合机中混合均匀；
（4）将混合均匀的原料加入到双螺旋杆挤出机中，加热熔融，通过延流法制成胶膜。
上述步骤（2）中，制备二聚酸型共聚酰胺的方法包括如下步骤：
（1）将相关原料混合后加入到高压反应釜中；
（2）加入一预设量的水，然后用氮气置换并抽真空，除尽反应釜中的空气；
（3）然后冲入高纯氮气，加热慢慢升温至230℃，在1.0-1.2MPa压力下，保温反应3h，慢慢减压至常压，并继续减压至0.05MPa脱水1h；
（4）然后放料，即得本发明所需的二聚酸型共聚酰胺。
所制备的二聚酸型共聚酰胺可依实际需求确定其型态，如条状、粒状、粉状等。
在制备二聚酸型共聚酰胺的方法步骤中，上述步骤（2）中所加入的水的量可依实际需求自行调整，只要能够水解开环己内酰胺即可。
本发明的有益效果：本发明是通过相应配比制备特定的二聚酸型共聚酰胺，结合该特定二聚酸型共聚酰胺热熔胶对金属材料良好的粘接性，和聚烯烃弹性体对非极性材料良好的粘接性，通过特定比例并添加适当成分的相容剂，使得通过本发明所制得的热熔胶及其胶膜具有很好的相容性，在对金属与非极性材料的粘接强度上，有很大的提高。相对于现有的溶剂型或反应型液体粘合剂，本发明的热熔胶及其胶膜可以通过层压机或压烫机设备实现金属与非极性材料的快速粘合，具有工艺简单、粘合速度快的优点，而且粘接强度大，粘接持久稳定。
具体实施方式
以下结合实施例，对本发明做进一步说明。
实施例1：
制备二聚酸型共聚酰胺：将370g的二聚酸，100g的癸二酸，57g的癸二胺，100g的己二胺和65g的己内酰胺混合后，加入到一个带有搅拌器、温度表和压力表的2L高压反应釜中，加入50g的水，用氮气置换并抽真空，除尽反应釜中的空气，然后充入0.2MPa的高纯氮气，加热慢慢升温至230℃，在1.0-1.2MPa的压力下，保温反应3h，慢慢减压至常压，并继续减压至0.05MPa脱水1h后，放料切粒得到粒状的二聚酸型共聚酰胺A。按照国家标准GB/T3682-2000，测得二聚酸型共聚酰胺A的DSC终熔点为85℃，熔体流动速率为50g/10min/160℃/2.16kg。
制备热熔胶膜：将250g的二聚酸型共聚酰胺A、330g的聚乙烯-丁烯共聚物（熔体流动速率为6.8g/10min/190℃/2.16kg)、80g的马来酸酐接枝低密度聚乙烯树脂（接枝率为1.0%，熔体流动速率为0.8g/10min/190℃/2.16kg）、40g的乙烯丙烯酸共聚物（熔体流动速率为10g/10min/190℃/2.16kg，丙烯酸含量为8.0%）、270g的松香、10g的乙烯基三甲氧基硅烷和20g的抗氧化剂1010投入混合机高速混合3-5min，然后投入到TE35双螺杆挤出机中，控制挤出机一区温度140℃，二区150℃，三至五区温度160℃，六区温度145℃，模头温度140℃，螺杆转速30r/min,出料后经流延制成0.10mm的热熔胶膜。考察胶膜在170℃，0.3MPa，热压20s粘接PE/铝、PP/铝、不锈钢/PP和不锈钢/PE的180°的剥离强度，测试方法参照GB/T2790-1995，测试结果见表1。
实施例2：
制备二聚酸型共聚酰胺：将370g的二聚酸，92.81g的十二烷二酸，34.86g的2,3-二甲基丁二胺，90g的己二胺和90.27g的己内酰胺混合后，加入到一个带有搅拌器、温度表和压力表的2L高压反应釜中，加入50g的水，用氮气置换并抽真空，除尽反应釜中的空气，然后充入0.2MPa的高纯氮气，加热慢慢升温至230℃，在1.0-1.2MPa的压力下，保温反应3小时，慢慢减压至常压，并继续减压至0.05MPa脱水1小时后，放料切粒得到粒状的二聚酸型共聚酰胺B。测得二聚酸型共聚酰胺B的DSC终熔点为89℃，按照国家标准GB/T3682-2000，测得二聚酸型共聚酰胺B的溶体流动速率为46g/10min/160℃/2.16kg。
制备热熔胶膜：将280g的二聚酸型共聚酰胺B、400g的聚乙烯-辛烯共聚物（熔体流动速率为18g/10min/190℃/2.16kg)、50g的马来酸酐接枝高密度聚乙烯树脂（接枝率为1.2%，熔体流动速率为2.5g/10min/190℃/2.16kg）、50g的乙烯丙烯酸共聚物（熔体流动速率为35g/10min/190℃/2.16kg，丙烯酸含量为18%）、210g的萜烯树脂、3g的乙烯基三乙氧基硅烷和7g的抗氧化剂264投入混合机高速混合3-5min，然后投入到TE35双螺杆挤出机中，控制挤出机一区温度140℃，二区150℃，三至五区温度160℃，六区温度145℃，模头温度140℃，螺杆转速30r/min,出料后经流延制成0.10mm的热熔胶膜。考察胶膜在170℃，0.3MPa，热压20s粘接PE/铝、PP/铝、不锈钢/PP和不锈钢/PE的180°的剥离强度，测试方法参照GB/T2790-1995，测试结果见表1。
实施例3：
制备二聚酸型共聚酰胺：将370g的二聚酸，48.28g的己二酸，73.27g的己二胺，43.96g的2-甲基戊二胺和73g的己内酰胺混合后，加入到一个带有搅拌器、温度表和压力表的高压反应釜中，加入50g的水，用氮气置换并抽真空，除尽反应釜中的空气，然后充入0.2MPa的高纯氮气，加热慢慢升温至230℃，在1.0-1.2MPa的压力下，保温反应3小时，慢慢减压至常压，并继续减压至0.05MPa脱水1小时后，放料切粒得到粒状的二聚酸型共聚酰胺C。测得二聚酸型共聚酰胺C的DSC终熔点为85.5℃，按照国家标准GB/T3682-2000，测得二聚酸型共聚酰胺C的溶体流动速率为48g/10min/160℃/2.16kg。
制备热熔胶膜：将320g的二聚酸型共聚酰胺C、350g的聚乙烯-丁烯共聚物（熔体流动速率为12g/10min/190℃/2.16kg)、130g的马来酸酐接枝高密度聚乙烯树脂（接枝率为1.0%，熔体流动速率为1.5g/10min/190℃/2.16kg）、70g的乙烯丙烯酸共聚物（熔体流动速率为17g/10min/190℃/2.16kg，丙烯酸含量为12%）、110g的C5/C9共聚树脂、5g的N-（β-氨基乙基）-γ-氨基丙基三乙氧基硅烷和15g的抗氧化剂BHT投入混合机高速混合3-5min，然后投入到TE35双螺杆挤出机中，控制挤出机一区温度140℃，二区150℃，三至五区温度160℃，六区温度145℃，模头温度140℃，螺杆转速30r/min,出料后经流延制成0.10mm的热熔胶膜。考察胶膜在170℃，0.3MPa，热压20s粘接PE/铝、PP/铝、不锈钢/PP和不锈钢/PE的180°的剥离强度，测试方法参照GB/T2790-1995，测试结果见表1。
实施例4：
制备二聚酸型共聚酰胺：将370g的二聚酸，145.36g的十八烷二酸，102.91g的己二胺，23.43g的丁二胺和89g的己内酰胺混合后，加入到一个带有搅拌器、温度表和压力表的2L高压反应釜中，加入50g的水，用氮气置换并抽真空，除尽反应釜中的空气，然后充入0.2MPa的高纯氮气，加热慢慢升温至230℃，在1.0-1.2MPa的压力下，保温反应3小时，慢慢减压至常压，并继续减压至0.05MPa脱水1小时后，放料切粒得到粒状的二聚酸型共聚酰胺D。测得二聚酸型共聚酰胺D的DSC终熔点为86℃，按照国家标准GB/T3682-2000，测得二聚酸型共聚酰胺D的溶体流动速率为45g/10min/160℃/2.16kg。
制备热熔胶膜：将350g的二聚酸型共聚酰胺D、300g的聚乙烯-丁烯共聚物（熔体流动速率为30g/10min/190℃/2.16kg)、110g的马来酸酐接枝聚丙烯（接枝率为0.9%，熔体流动速率为6.0g/10min/190℃/2.16kg）、50g的乙烯丙烯酸共聚物（熔体流动速率为70g/10min/190℃/2.16kg，丙烯酸含量为2.8%）、170g的氢化石油树脂、8g的γ-氨基丙基三甲氧基硅烷和12g的抗氧化剂1010投入混合机高速混合3-5min，然后投入到TE35双螺杆挤出机中，控制挤出机一区温度140℃，二区150℃，三至五区温度160℃，六区温度145℃，模头温度140℃，螺杆转速30r/min,出料后经流延制成0.10mm的热熔胶膜。考察胶膜在170℃，0.3MPa，热压20s粘接PE/铝、PP/铝、不锈钢/PP和不锈钢/PE的180°的剥离强度，测试方法参照GB/T2790-1995，测试结果见表1。
表1：各实施例所得产品对不同基材的粘接强度测试表。
从上表1：各实施例所得产品对不同基材的粘接强度测试表中，可明显看出，通过本发明所制得的热熔胶膜产品对金属及非极性材料的粘接强度高，且粘接强度稳定。
Claims (8)
1.一种用于粘接金属与非极性材料的热熔胶膜，其特征在于，其原料配比按质量百分比计，包括：
二聚酸型共聚酰胺25％-35％，其熔体流动速率为45-50g/10min/160℃/2.16kg；
聚烯烃弹性体30％-40％，其熔体流动速率为6.8-30g/10min/190℃/2.16kg；
相容剂10％-20％，该相容剂为接枝聚烯烃树脂和乙烯丙烯酸共聚物的混合物，且相容剂中接枝聚烯烃树脂与乙烯丙烯酸共聚物的质量比为1.5-3:1；所述接枝聚烯烃树脂选自马来酸酐接枝高密度聚乙烯树脂、马来酸酐接枝聚丙烯树脂、马来酸酐接枝低密度聚乙烯中的一种，其接枝率为0.9％-1.2％，熔体流动速率为0.8-6.0g/10min/190℃/2.16kg；所述乙烯丙烯酸共聚物中丙烯酸含量为2.8-18％，其熔体流动速率为10-70g/10min/190℃/2.16kg；
增粘剂11％-27％；
硅烷偶联剂0.3％-1.0％；及
抗氧剂0.7％-2.0％。
2.如权利要求1所述的用于粘接金属与非极性材料的热熔胶膜，其特征在于，所述二聚酸型共聚酰胺的组分包括：二聚酸、一种C原子数为6-18的其他脂肪二元酸、己二胺、一种C原子数为4-10的其他脂肪二元胺和己内酰胺，且各组分之间的摩尔比分别为：
二聚酸:其他脂肪二元酸＝1:05-0.75；
己二胺:其他脂肪二元胺＝1:0.3-0.6；
二聚酸和其他脂肪二元酸:己二胺和其他脂肪二元胺＝1:1.01-1.032；
二聚酸和其他脂肪二元酸:己内酰胺＝1:0.5-0.75。
3.如权利要求2所述的用于粘接金属与非极性材料的热熔胶膜，其特征在于，所述其他脂肪二元酸选自己二酸、癸二酸、十二烷二酸或十八烷二酸中的一种；所述其他脂肪二元胺选自癸二胺、2,3-二甲基丁二胺、2-甲基戊二胺或丁二胺中的一种。
4.如权利要求1所述的用于粘接金属与非极性材料的热熔胶膜，其特征在于，所述聚烯烃弹性体为聚乙烯-丁烯共聚物或聚乙烯-辛烯共聚物中的一种。
5.如权利要求1所述的用于粘接金属与非极性材料的热熔胶膜，其特征在于，所述增粘剂选自松香、萜烯树脂、C5/C9共聚树脂、氢化石油树脂中的一种。
6.如权利要求1所述的用于粘接金属与非极性材料的热熔胶膜，其特征在于，所述硅烷偶联剂选自乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、N-(β-氨基乙基)-γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-氨基丙基三甲氧基硅烷中的一种。
7.一种用于粘接金属与非极性材料的热熔胶膜的制备方法，其特征在于,包括如下步骤：
(1)参考权利要求1-6所述任一项之用于粘接金属与非极性材料的热熔胶膜的配比，选取原料；
(2)制备二聚酸型共聚酰胺；
(3)将所制备的二聚酸型共聚酰胺与聚烯烃弹性体、相容剂、增粘剂、硅烷偶联剂、抗氧剂以一预设比例，加入到高速混合机中混合均匀；
(4)将混合均匀的原料加入到双螺旋杆挤出机中，加热熔融，通过延流法制成胶膜。
8.如权利要求7所述的用于粘接金属与非极性材料的热熔胶膜的制备方法,其特征在于，所述步骤(2)中，制备二聚酸型共聚酰胺的方法包括如下步骤：
(1)将相关原料混合后加入到高压反应釜中；
(2)加入一预设量的水，然后用氮气置换并抽真空，除尽反应釜中的空气；
(3)然后冲入高纯氮气，加热慢慢升温至230℃，在1.0-1.2MPa压力下，保温反应3h，慢慢减压至常压，并继续减压至0.05MPa脱水1h；
(4)然后放料，即得所需二聚酸型共聚酰胺。
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