CN111647374A - 一种改性eva热熔胶及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及改性高分子材料技术领域，具体涉及一种改性EVA热熔胶及其制备方法。改性热熔胶包括以下重量份数的原料制备而成：EVA树脂25‑30份、POP树脂5‑10份、APAO树脂5‑10份、增粘树脂35‑45份、润滑剂15‑20份、抗氧剂0.3‑1份；所述增粘树脂为苯乙烯改性碳五石油树脂和松香季戊四醇酯；所述润滑剂为聚乙烯蜡、费托蜡、微晶蜡的一种或多种。本发明通过引入聚烯烃塑性体POP和非晶态α烯烃共聚物APAO，大大改善了现有EVA胶的耐高低温性和对纸箱的粘结力，本发明生产制备工艺简单、不使用任何溶剂、无任何化学反应、无有害气体排放，属于环境友好型胶粘剂；在熔融条件下进行喷点和喷条，可以快速固化以达到短时间贴合并破材，适合快速流水线封箱作业。

Description

一种改性EVA热熔胶及其制备方法
技术领域
本发明涉及改性高分子材料技术领域，特别涉及一种改性EVA热熔胶及其制备方法。
背景技术
热熔胶是一种可塑性的粘合剂，在一定的温度范围内其物理状态随温度改变而改变，而化学特性保持不变的无毒无味环保型化学产品，由于热熔胶粘合速度快、不含任何溶剂、生产工艺简单、成本低廉和客户使用时设备投入少、使用方便和效率高等特点，因而广泛应用于食品包装、快速流水线包装封箱、家电密封、书本装订等行业。
在热熔胶封箱领域中，EVA类热熔胶因原料来源广泛、成本低和粘结强度大而被广泛使用。尽管，EVA类封箱胶有如此多的优点，但仍然存在以下几个方面的缺陷：(1)由于EVA材料的韧性及弹性不够，导致其耐低温性能较差；(2)由于EVA类封箱热熔胶使用的EVA分子量较小，使制备的热熔胶的内聚强度较差；(3)EVA材料本身的弹性(橡胶性)不足导致制备出的热熔胶的初粘力以及渗透性较差。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中所存在的耐高温性、耐低温性及粘结强度等方面的不足，提供一种改性EVA热熔胶及其制备方法。
为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：
一种改性EVA热熔胶，包括以下重量份数的原料制备而成：EVA树脂25-30份、POP树脂5-10份、APAO树脂5-10份、增粘树脂35-45份、润滑剂15-20份、抗氧剂0.3-1份；
所述增粘树脂为苯乙烯改性碳五石油树脂和松香季戊四醇酯的一种或两种；
所述润滑剂为聚乙烯蜡、费托蜡、微晶蜡的一种或多种。
本发明热熔胶选用的复配成分中，聚烯烃塑性体(POP)和非晶态α烯烃共聚物(APAO)具有良好耐候性和极强的附着力，利用聚烯烃塑性体(POP)较大的分子量和良好的韧性使得与EVA分子之间缠绕更加紧密，使热熔胶具有更好的耐高温性能，非晶态α烯烃共聚物(APAO)自身的无规则共聚的分子结构穿插于EVA分子中造成体系分子取向混乱，从而无法结晶，这赋予了组合物体系良好的弹性，增强了耐低温的性能，这两个系列的原料生产出的热熔胶耐高温和耐低温的性能得到明显提升。
进一步，所述改性EVA热熔胶，由包括以下重量份数的各原料制备而成：EVA树脂26-28份、POP树脂6-8份、APAO树脂6-8份、增粘树脂37-43份、润滑剂16-19份、抗氧剂0.4-0.8份。
通过调节主体树脂POP、APAO和EVA三者的比例，以及改性剂的复配使用，与传统的热熔胶相比，极大的提升了耐高温、低温以及粘结强度等各方面性能。苯乙烯改性碳五石油树脂的引入，对热熔胶液的渗透性产生较为重要的正面影响，从而提升了热熔胶高温、低温和常温快干的破材效果。
本发明提供的一种改性EVA热熔胶，对其中EVA树脂和POP树脂的配比进行研究发现，不同的EVA树脂和POP树脂配比表现出的耐高温和耐低温性能具有一定的差异，基于此，本发明经过大量的实验研究，获得了较优选的热熔胶，该热熔胶组合配方中，EVA树脂和POP树脂的重量比为2.5-7：1；通过此比例范围的热熔胶组合配方应用于粘结纸箱发现，热熔胶的耐高温性能得到了改善，但耐低温性能还需进一步改善。
进一步优选的，POP树脂和EVA树脂的重量比为1：2.5-5；热熔胶的耐高温性能更好。
本发明的组合物配方中，进一步优选的，EVA树脂、POP树脂和APAO树脂三者之间配比影响着热熔胶的各方面性能，基于此，为了进一步筛选出耐低温性、耐高温性以及粘结性能都较优的热熔胶组合物配方，本发明经过大量的实验研究，获得了较优选的热熔胶，该热熔胶组合配方中，POP树脂和APAO树脂的合计重量份与EVA树脂的量的比值在1：1.5-2.33范围时，热熔胶组合配方应用于粘结纸箱，其热熔胶的耐高温效果和耐低温效果明显改善。
进一步的，POP树脂和APAO树脂的合计重量份与EVA树脂的量的比值在1：1.6-2.2范围时，热熔胶组合配方应用于粘结纸箱，其热熔胶的耐高温效果和耐低温效果具有大幅度提高。
作为本发明的优选方案：所述EVA为LG Chem19400、美国杜邦Elvax-EVA-410、LGChem28400、LG Chem28800树脂中的一种或多种。
作为本发明的优选方案：所述POP树脂为陶氏PT1450G、陶氏PT1451G中的一种或两种。
作为本发明的优选方案：所述APAO树脂为赢创VESTOPLAST508、赢创VESTOPLAST308、赢创VESTOPLAST704中的一种或多种。
作为本发明的优选方案：所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168中的一种或两种。
一种改性EVA热熔胶的制备方法，按照以下方法制备：将各组分原料按照权利要求1所述的重量份数备好；将各组分原料依次加入加热搅拌装置混合即得。
作为本发明的优选方案：
具体包括以下步骤：
S1：将聚乙烯蜡加入加热搅拌装置中，升温至所述聚乙烯蜡完全熔融；
其中，所述加热搅拌装置通常为反应釜，设定温度在160-200℃，在反应釜的温度升至90-110℃时，加入聚乙烯蜡，反应釜的转速控制在1000～1500r/h左右，搅拌10～20min直至完全熔融。
S2：在S1的加热搅拌装置中，加入POP树脂和APAO树脂，搅拌使其完全熔融；
其中，控制反应釜的搅拌速度在1000～1200r/h，搅拌混合10～20min直至完全熔化。
S3：在S2的加热搅拌装置中，加入EVA树脂，搅拌速度1000～1200r/h，搅拌混合40～50min直至完全熔化。
S4：在S3的加热搅拌装置中，依次加入抗氧剂、苯乙烯改性碳五石油树脂和松香季戊四醇酯，搅拌速度1200～1500r/h，搅拌20～30min，直至完全熔融，后保温120～140℃进行抽真空30～40min，真空压力为-0.05～-0.08Mpa。
抽真空的目的在于除去体系中的气泡和气味，使生产出来的热熔胶无味，更加环保。
S5：将S4中的混合物溶液进行过滤然后通入挤出机进行水下造粒即得。具体的，通过200～400目的双层过滤袋过滤后，然后放料至单螺杆挤出机进行挤出水下造粒，即得改性EVA热熔胶。(螺杆转速1700～1800r/h，切粒转速1000～1300r/h，脱水机转速1000～1200r/h，冷却水10～15℃，螺杆及模头保温温度100～120℃。)
本发明中的改性EVA热熔胶中，将EVA树脂、POP树脂和APAO树脂作为主体原料，同时，按照一定比例添加了苯乙烯改性碳五石油树脂和松香季戊四醇酯，与主体原料相互协同，增强了体系的相容性、流动性以及渗透性。进一步改善了热熔胶的粘结力。
为了避免不同厂家不同牌号的各树脂原料的性能差异，优选特定的生产厂家的各原料，在制备过程中，多种原料之间相互作用在物理形态上相互影响，产生改性作用，通过进一步优化各原料的投料顺序以及转速温度等参数条件，使最后制得的热熔胶的综合性能得到了进一步的提升。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1、本发明通过引进陶氏聚烯烃塑性体POP和赢创的非晶态α烯烃共聚物APAO，大大改善了现有EVA胶的耐高低温性和对纸箱的粘结力，同时通过引入苯乙烯改性碳五石油树脂大大增强了对纸箱渗透性，从而提升了其耐高温，耐低温和常温下的快干性。
2、本发明生产制备工艺简单、生产过程中不使用任何溶剂、无任何化学反应、无有害气体排放，属于环境友好型胶粘剂；在熔融条件下进行喷点和喷条，可以快速固化以达到短时间贴合并破坏基材，适合快速流水线封箱作业。
具体实施方式
下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
本发明以下实施例所用到的EVA树脂、POP树脂、APAO树脂、苯乙烯改性碳五石油树脂、松香季戊四醇酯、聚乙烯蜡和抗氧剂均通过商购获得。
实施例1
在实施例1中，我们控制其他组分的量不变仅改变了EVA树脂和POP树脂的比值，做了6组梯度实验，实验配比和实验结果如下表所示：
表1.1实施例1各组实验组原料成分配比表
Figure BDA0002558358000000061
热熔胶组合物A-1至A-6的制备工艺参数相同，其中，以A-1为例：
组合物的制备方法：按照表1的配方分别称重各原料，将各组分原料依次加入加热搅拌装置混合即得。
一种改性EVA热熔胶的制备方法：
S1：设置反应釜的温度为180℃，当反应釜的温度升至100℃时，投加聚乙烯蜡18kg，反应釜的转速控制在1200r/h左右，搅拌20min直至完全熔融。
S2、在S1的反应釜中投加10kg的聚烯烃塑性体(POP)和5kg的赢创非晶态α烯烃共聚物(APAO)，搅拌速度1200r/h，搅拌混合20min直至完全熔化。
S3、在S2的反应釜中投加25kg份EVA树脂并搅拌均匀，搅拌速度1200r/h,搅拌混合50min直至完全熔化。
S4、在S3的反应釜中投加0.3kg抗氧剂1010、0.2kg份抗氧剂168、22kg苯乙烯改性碳五石油树脂和20kg松香季戊四醇酯并混合搅拌均匀，搅拌速度1500r/h，搅拌20min，直至完全熔融，后保温120℃进行抽真空40min，真空压力-0.06Mpa。
S5、将S4的混合物液体通过200目的双层过滤袋过滤后，然后放料至单螺杆挤出机进行挤出水下造粒(螺杆转速1600r/h，切粒转速1200r/h，脱水机转速1200r/h，冷却水10℃，螺杆及模头保温温度105℃。)
将制得的A-1到A-6热熔胶进行耐高温和耐低温性能测试，得到的性能数据表2-表3所示。
表1.2、A-1至A-6封箱热熔胶封箱后纸箱耐高温性测试
Figure BDA0002558358000000071
Figure BDA0002558358000000081
表1.3、A-1至A-6封箱热熔胶封箱后纸箱耐低温性测试
Figure BDA0002558358000000082
通过改变不同的EVA树脂和POP树脂的比例，发现，当EVA树脂和POP树脂的重量比在(2.5-4)/1时，热熔胶的耐高温性能良好，能够达到检测的要求，当重量比(4-7)/1热熔胶耐高温性能逐渐降低。在2.5-7：1范围内热熔胶的耐低温性能随着POP用量的减少而逐渐增加，但是由于APAO使用量较少，没有达到理想的效果。因而EVA/POP的比例优选4/1。
实施例2
在A-3的基础上，进一步的调整POP树脂和APAO树脂的合计重量份与EVA树脂的重量的比值，通过大量研究实验发现，POP树脂和APAO树脂的合计重量份与EVA树脂的量的比值对热熔胶的耐低温性能和耐高温性能具有一定的影响。
在控制其他组分原料重量份数一致的情况下，改变POP树脂和APAO树脂的合计重量份与EVA树脂的量的比值，得到B-1到B-6共六组实验。
一种改性EVA热熔胶的制备方法参照实施例1。
表2.1、实施例2中各组实验组原料成分配比表
Figure BDA0002558358000000091
将制备的B-1到B-6的组合物进行耐高温性、耐低温性性能的实验，实验结果如表2.2-表2.3所示，通过表中数据可以看出当EVA树脂与POP+APAO树脂的比值2.33～1.94：1时，热熔胶耐高温性能良好，在高温下依然能完全破材。但耐低温性能相对较差，会出现部分破材甚至不能破材的现象。当比值在1.94～1.5：1时热熔胶耐高温性能逐渐减弱，而出现部分破材和不能破材，由于APAO的量逐步增加，耐低温性能逐渐变得良好。因而综合考虑耐高温和耐底温的性能B-3组实施例效果更好。
表2.2、B-1至B-6封箱热熔胶封箱后纸箱耐高温性测试
Figure BDA0002558358000000092
Figure BDA0002558358000000101
表2.3、B-1至B-6封箱热熔胶封箱后纸箱耐低温性测试
Figure BDA0002558358000000102
实施例3
在B-3的基础上，进一步的调整苯乙烯改性碳五石油树脂和松香季戊四醇酯的比例，通过大量的实验发现增粘树脂的比值与热熔胶耐高低温性、渗透快干性有着重要影响。通过实施例2得知EVA、POP、APAO最佳比例为实施例B-3组。
一种改性EVA热熔胶的制备方法参照实施例1。
表3.1、实施例3中各组实验组原料成分配比表
Figure BDA0002558358000000111
表3.2、C-1至C-6封箱热熔胶封箱后纸箱耐高温性测试
Figure BDA0002558358000000112
表3.3、C-1至C-6封箱热熔胶封箱后纸箱耐低温性测试
Figure BDA0002558358000000113
Figure BDA0002558358000000121
表3.4、C-1至C-6封箱热熔胶封箱常温快干和渗透性测试
Figure BDA0002558358000000122
将制备的C-1至C-6的组合物进行耐高温性、耐低温性和常温渗透快干性等各项性能的实验，实验结果如表3.2～表3.4所示，发现其耐高温、耐低温、渗透快干性变化趋势相同。即苯乙烯改性碳五石油树脂/松香季戊四醇酯的比值在1/7.4～1/1.8时，其耐高温、耐低温和快干渗透性逐渐变好，而当比值1/1.8～2.5/1时其耐高温、耐低温和快干渗透性逐渐变差，因而在1/1.8时各项性能表现最好。这与(APAO+POP)/EVA＝1/1.94相当接近。出现这种情况可能是苯乙烯改性碳五石油树脂的极性较低与低极性的APAO、POP更加相容，而极性稍大的EVA与高极性的松香季戊四醇酯更加相容(相似相容原理)。因而当体系中基体树脂的比值((APAO+POP)/EVA)和增粘树脂的比值(碳五石油树脂/松香季戊四醇酯)接近时，增粘树脂对体系的增粘效果更好，体系的粘度最低。表现出更好的渗透性，良好的渗透性使胶液更加容易穿透到基材的底层。因而不论是在高温、低温、常温都能更好的粘结破材。
上述各个实施例中对于改性EVA热熔胶进行性能测试的检测方法如下：
耐高温性能测试：将粘结好的纸板放入60℃的烘箱中烘烤72个小时，然后撕开观察和测量破材面积。
耐低温性能测试：将粘结好的纸板放入冰箱中，在-18℃冷冻72个小时后，然后撕开观察和测量破材的面积。
常温快干渗透性性能测试：将制备的胶粒加热到180℃，在25℃的环境下压合3S，然后撕开观察和测量破材的面积。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种改性EVA热熔胶，其特征在于，包括以下重量份数的原料制备而成：EVA树脂25-30份、POP树脂5-10份、APAO树脂5-10份、增粘树脂35-45份、润滑剂15-20份、抗氧剂0.3-1份；
所述增粘树脂为苯乙烯改性碳五石油树脂和松香季戊四醇酯的一种或两种；
所述润滑剂为聚乙烯蜡、费托蜡、微晶蜡的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的一种改性EVA热熔胶，其特征在于，POP树脂和EVA树脂的重量份比值为1：2.5-7。
3.根据权利要求1所述的一种改性EVA热熔胶，其特征在于，POP树脂、APAO树脂的合计重量份与EVA树脂的重量份比值为1：1.5-2.33。
4.根据权利要求1所述的一种改性EVA热熔胶，其特征在于，所述EVA树脂为LGChem19400、LG Chem28400、LG Chem28800、美国杜邦Elvax-EVA-410中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的一种改性EVA热熔胶，其特征在于，所述POP树脂为陶氏PT1450G、陶氏PT1451G中的一种或两种。
6.根据权利要求1所述的一种改性EVA热熔胶，其特征在于，所述APAO树脂为赢创VESTOPLAST508、赢创VESTOPLAST308、赢创VESTOPLAST704中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的一种改性EVA热熔胶，其特征在于，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168中的一种或两种。
8.一种改性EVA热熔胶的制备方法，其特征在于，所述制备方法按如下步骤进行：将各组分原料按照权利要求1所述的重量份数备好；将各组分原料依次加入加热搅拌装置混合即得。
9.根据权利要求8所述的一种改性EVA热熔胶的制备方法，其特征在于，包括以下几个步骤：
S1：将聚乙烯蜡加入加热搅拌装置中，升温至所述聚乙烯蜡完全熔融；
S2：在S1的加热搅拌装置中，加入POP树脂和APAO树脂，搅拌使其完全熔融；
S3：在S2的加热搅拌装置中，加入EVA树脂，搅拌使其完全熔融；
S4：在S3的加热搅拌装置中，依次加入抗氧剂、苯乙烯改性碳五石油树脂和松香季戊四醇酯，混合均匀直到完全熔融，接着抽真空，得到混合物溶液；
S5：将S4得到的混合物溶液进行过滤，然后通入挤出机进行水下造粒即得改性EVA热熔胶。
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