CN1715352A - 一种改性氯化聚丙烯胶粘剂 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种改性氯化聚丙烯胶粘剂，由下列原料及重量份数组成：氯化聚丙烯(CPP)100、丙烯酸缩水甘油酯(GMA)0.05～0.2、添加剂0.05～0.4、引发剂0.1～0.5、增粘剂5～15；氯化聚丙烯中氯的重量含量为25－45％。添加剂为苯乙烯(St)或二甲基乙酰胺或二甲基亚砜。引发剂为过氧化二苯甲酰(BPO)或过氧化二异丙苯(DCP)。增粘剂为石油树脂、松香脂或萜烯。所述的胶粘剂为粘稠状，可涂覆使用；或可挤出吹塑成厚度为0.1－0.5mm薄膜使用。本发明对金属和非极性高聚物等有良好粘接性能，可广泛应用于铝塑复合管、铝塑复合板及铝板－铝板、钢板－钢板、防腐钢管及铝蜂窝板的粘接。
Description
技术领域
本发明涉及一种改性氯化聚丙烯胶粘剂，特别是对金属铝、钢等和聚乙烯、聚丙烯等非极性聚合物有强的粘接力的氯化聚丙烯胶粘剂。
背景技术
金属-金属、铝塑复合管、铝塑复合板的粘接剂常使用聚乙烯接枝物、乙烯-不饱和酸或酯的共聚物等，但由于聚乙烯接枝物对金属和非极性聚合物粘接强度不高，而乙烯-不饱和酸或酯类共聚物成本较高，越来越多的企业希望使用一种新的粘接材料，粘接强度高、价格便宜来取代现有的应用。
聚丙烯类材料作为粘接剂，所提供的聚丙烯主要有三类：
第一类是无规聚丙烯，性能受分子量和结晶度影响很大，美国专利US 5 026 752，US 6 482 281，US 6 653 385和US 6 774 069介绍了这类胶粘剂的制备和应用。这类胶粘剂固化速度较慢，耐热性不高。主要应用于纸、聚丙烯、聚乙烯及铝箔等的粘接。
第二类是聚丙烯熔融接枝，其性能受过氧化物引发剂的影响很大，过氧化物可使聚丙烯产生交联、降解和接枝等反应，由于聚丙烯熔融接枝温度高，在过氧化物引发剂作用下，这容易导致聚丙烯降解，同时聚丙烯也易交联，聚丙烯接枝率不高。中国专利CN 1 016480介绍了这种胶粘剂用作聚丙烯/铝复合管和聚丙烯/钢复合管胶粘剂，但制备及应用这种胶粘剂需要较高的温度。
第三类是氯化聚丙烯，日本专利JP60013807，JP 50-16827和JP 61-51074报道了以氯化聚丙烯作为接枝主链，不饱和羧酸及其酐或酯为主要接枝单体，丙烯类化合物为第二接枝单体，并在多种引发剂存在的二甲苯溶液里，发生接枝共聚。日本专利JP58 198 530，JP 5 947 204和JP 58 162 640报道用氯化聚丙烯与不饱和羧酸及马来酸酐在混炼机中混炼制备。上述方法制备的胶粘剂接枝率不高，而且氯化聚丙烯易发生交联和降解。中国专利CN 1 016 480报道以二苯基硅双甲基丙烯酸酯与氯化聚丙烯进行自由基接枝共聚，产品不需要经过分离提纯手续，即可实现应用的特点。中国专利CN 1016 031报道以氯化聚丙烯与丙烯酸或其酯在溶液中进行自由基接枝共聚合反应。所制得的胶粘剂对聚丙烯、聚乙烯等难粘接的聚烯烃类聚合物材料及其制品，有较好的粘接强度。但这些方法都是采用合成的方法，反应条件较难控制，反应过程复杂。
发明内容
本发明的目的是用氯化聚丙烯作为基质，通过对其进行接枝改性以期提高他的粘接强度，能用于多种金属之间的粘接，也可用于金属和聚合物之间的粘接的一种改性氯化聚丙烯胶粘剂。
本发明的技术方案：本发明的改性氯化聚丙烯胶粘剂，主要由下列几种原料及重量份数组合而成：
氯化聚丙烯(CPP) 100
丙烯酸缩水甘油酯(GMA) 0.05～0.2
添加剂 0.05～0.4
引发剂 0.1～0.5。
所述的胶粘剂，原料及重量份数还包括增粘剂5～15。
所述的氯化聚丙烯中氯的重量含量为25-45％。
所述的添加剂为苯乙烯(St)或二甲基乙酰胺或二甲基亚砜。
所述的引发剂为过氧化二苯甲酰(BPO)或过氧化二异丙苯(DCP)。
所述的增粘剂为石油树脂、松香脂或萜烯。
所述的胶粘剂可挤出吹塑成薄膜，薄膜厚度为0.1-0.5mm。
本发明的优点：本发明采用丙烯酸缩水甘油酯在引发剂的作用下接枝氯化聚丙烯，该方法利用添加剂与丙烯酸缩水甘油酯的作用，可提高丙烯酸缩水甘油酯接枝氯化聚丙烯的接枝率，而且，在引发剂的作用下，丙烯酸缩水甘油酯接枝氯化聚丙烯，氯化聚丙烯降解和交联程度明显减少。提供了一种制备工艺简单，成本低，性价比高，对金属和非极性聚合物有较强粘接力的胶粘剂。
具体实施方式
本发明的改性氯化聚丙烯胶粘剂，主要由下列几种原料及重量份数组合而成：
氯化聚丙烯(CPP) 100
丙烯酸缩水甘油酯(GMA) 0.05～0.2
添加剂 0.05～0.4
引发剂 0.1～0.5。
原料及重量份数还包括增粘剂5～15。氯化聚丙烯中氯的重量含量为25-45％。添加剂为苯乙烯(St)或二甲基乙酰胺或二甲基亚砜。
引发剂为过氧化二苯甲酰(BPO)或过氧化二异丙苯(DCP)。
增粘剂为石油树脂、松香脂或萜烯。
所述的胶粘剂为粘稠状，可涂覆使用；或可挤出吹塑成薄膜使用，薄膜厚度为0.1-0.5mm。
本发明的胶粘剂制备过程为：将过氧化物引发剂与丙烯酸缩水甘油酯及添加剂混合溶解得混合物，在100～175℃温度下，将上述混合物、增粘剂与氯化聚丙烯在密炼机或挤出机中进行接枝反应5～10分钟得胶粘剂。
胶粘剂可涂覆使用，或挤出吹塑成薄膜使用，薄膜厚度为0.1-0.5mm。
实施例1：
各种实施例配方分别如下表1所示
| 配方 | 氯化聚丙烯 | 引发剂 | 丙烯酸缩水甘油酯 | 添加剂 |
| 1 | 100 | 0.0 | 0.08 | 1 |
| 2 | 100 | 0.2 | 0.08 | 1 |
| 3 | 100 | 0.4 | 0.08 | 1 |
| 4 | 100 | 0.2 | 0.10 | 1 |
| 5 | 100 | 0.2 | 0.16 | 1 |
| 6 | 100 | 0.2 | 0.08 | 0.06 |
| 7 | 100 | 0.2 | 0.08 | 0.14 |
表中各种配方中氯化聚丙烯氯元素的重量百分含量为30％，引发剂为过氧化苯甲酰(BPO)，添加剂为苯乙烯(St)。反应温度为100～140℃。
表1的实施例胶粘剂的性能测试如下表2所示
| 配方编号 | 胶粘剂强度(MPa) | 断裂伸长率(％) | 剥离强度(铝箔)(N.m-1) |
| 1 | 13.9 | 392.8 | 1600 |
| 2 | - | - | 1924 |
| 3 | - | - | 1523 |
| 4 | 25.3 | 568.0 | 1924 |
| 5 | 7.3 | 414.2 | 2378 |
| 6 | 24.4 | 422.1 | 1770 |
| 7 | 17.4 | 410.7 | 2156 |
实施例2：
各种实施例配方分别如下表3所示
| 配方 | 氯化聚丙烯 | 引发剂 | 丙烯酸缩水甘油酯 | 添加剂 |
| 1 | 100 | 0.0 | 0.08 | 1 |
| 2 | 100 | 0.2 | 0.08 | 1 |
| 3 | 100 | 0.4 | 0.08 | 1 |
| 4 | 100 | 0.2 | 0.10 | 1 |
| 5 | 100 | 0.2 | 0.16 | 1 |
| 6 | 100 | 0.2 | 0.08 | 0.06 |
| 7 | 100 | 0.2 | 0.08 | 0.14 |
表中各种配方中氯化聚丙烯氯元素的重量百分含量为30％，引发剂为过氧化苯甲酰，添加剂为二甲基乙酰胺，反应温度为100～140℃。
表3的实施例胶粘剂的性能测试如下表4所示
| 配方编号 | 胶粘剂强度(MPa) | 断裂伸长率(％) | 剥离强度(铝箔)(N·m-1) |
| 1 | 13.0 | 382.4 | 1540 |
| 2 | - | - | 1850 |
| 3 | - | - | 1450 |
| 4 | 20.3 | 554.0 | 1547 |
| 5 | 7.3 | 402.2 | 2002 |
| 6 | 19.4 | 410.1 | 1750 |
| 7 | 14.4 | 400.1 | 2010 |
实施例3：
各种实施例配方分别如下表5所示
| 配方 | 氯化聚丙烯 | 引发剂 | 丙烯酸缩水甘油酯 | 添加剂 |
| 1 | 100 | 0.0 | 0.08 | 1 |
| 2 | 100 | 0.2 | 0.08 | 1 |
| 3 | 100 | 0.4 | 0.08 | 1 |
| 4 | 100 | 0.2 | 0.10 | 1 |
| 5 | 100 | 0.2 | 0.16 | 1 |
| 6 | 100 | 0.2 | 0.08 | 0.06 |
| 7 | 100 | 0.2 | 0.08 | 0.14 |
表中各种配方中氯化聚丙烯氯元素的重量百分含量为30％，引发剂为过氧化苯甲酰，添加剂为二甲基亚砜，反应温度为100～140℃。
表5的实施例胶粘剂的性能测试如下表6所示
| 配方编号 | 胶粘剂强度(MPa) | 断裂伸长率(％) | 剥离强度(铝箔)(N·m-1) |
| 1 | 13.3 | 379.4 | 1440 |
| 2 | - | - | 1950 |
| 3 | - | - | 1650 |
| 4 | 19.3 | 534.0 | 1449 |
| 5 | 7.6 | 412.2 | 1997 |
| 6 | 18.4 | 423.1 | 1650 |
| 7 | 15.4 | 410.1 | 1830 |
从表2、4和6中可以看出，在其他条件相同的条件下，加入苯乙烯添加剂比加入二甲基乙酰胺或二甲基亚砜添加剂制备的胶粘剂有更好的粘接性。
实施例4：
各种实施例配方分别如下表7所示
| 配方 | 氯化聚丙烯(氯元素重量百分含量) | 引发剂(BPO) | 丙烯酸缩水甘油酯 | 添加剂 |
| 1 | 100(25) | 0.1 | 1 | 1 |
| 2 | 100(30) | 0.1 | 1 | 1 |
| 3 | 100(45) | 0.1 | 1 | 1 |
| 4 | 100(25) | 0.3 | 1 | 1 |
| 5 | 100(30) | 0.3 | 1 | 1 |
| 6 | 100(45) | 0.3 | 1 | 1 |
| 7 | 100(25) | 0.5 | 1 | 1 |
| 8 | 100(30) | 0.5 | 1 | 1 |
| 9 | 100(45) | 0.5 | 1 | 1 |
表中各种配方中引发剂为过氧化苯甲酰，添加剂为苯乙烯(St)，反应温度为100～140℃。
表7的实施例胶粘剂的性能测试如下表8所示
| 配方编号 | 胶粘剂强度(MPa) | 断裂伸长率(％) | 剥离强度(铝箔)(N·m-1) |
| 1 | 25.9 | 329.4 | 1120 |
| 2 | 23.3 | 389.2 | 1950 |
| 3 | 21.4 | 432.8 | 2150 |
| 4 | 27.2 | 334.0 | 1157 |
| 5 | 23.6 | 392.2 | 2197 |
| 6 | 22.3 | 437.1 | 2004 |
| 7 | 26.4 | 327.7 | 1130 |
| 8 | 23.5 | 394.8 | 1989 |
| 9 | 22.8 | 436.8 | 2105 |
实施例5：
各种实施例配方分别如下表9所示
| 配方 | 氯化聚丙烯(氯元素重量百分含量) | 引发剂(DCP) | 丙烯酸缩水甘油酯 | 添加剂 |
| 1 | 100(25) | 0.1 | 1 | 1 |
| 2 | 100(30) | 0.1 | 1 | 1 |
| 3 | 100(45) | 0.1 | 1 | 1 |
| 4 | 100(25) | 0.3 | 1 | 1 |
| 5 | 100(30) | 0.3 | 1 | 1 |
| 6 | 100(45) | 0.3 | 1 | 1 |
| 7 | 100(25) | 0.5 | 1 | 1 |
| 8 | 100(30) | 0.5 | 1 | 1 |
| 9 | 100(45) | 0.5 | 1 | 1 |
表中各种配方中引发剂为过氧化二异丙苯，添加剂为苯乙烯(St)，反应温度为140～175℃。
从表8和10可以看出，在其他条件相同的条件下，加入过氧化苯甲酰引发剂比过氧化二异丙苯引发剂制备的胶粘剂有更好的粘接性。
表9的实施例胶粘剂的性能测试如下表10所示
| 配方编号 | 胶粘剂强度(MPa) | 断裂伸长率(％) | 剥离强度(铝箔)(N·m-1) |
| 1 | 26.9 | 320.4 | 970 |
| 2 | 23.4 | 367.2 | 1750 |
| 3 | 21.4 | 411.5 | 1941 |
| 4 | 27.9 | 324.1 | 982 |
| 5 | 23.2 | 382.4 | 1887 |
| 6 | 24.3 | 425.1 | 1894 |
| 7 | 26.9 | 327.7 | 980 |
| 8 | 24.5 | 394.8 | 1789 |
| 9 | 25.8 | 436.8 | 1905 |
实施例6：
各种实施例配方分别如下表11所示
| 配方 | 氯化聚丙烯 | 引发剂(BPO) | 丙烯酸缩水甘油酯 | 增粘剂 |
| 1 | 100 | 0.2 | 1 | 5 |
| 2 | 100 | 0.2 | 1 | 10 |
| 3 | 100 | 0.2 | 1 | 15 |
| 4 | 100 | 0.2 | 1 | 5 |
| 5 | 100 | 0.2 | 1 | 10 |
| 6 | 100 | 0.2 | 1 | 15 |
| 7 | 100 | 0.2 | 1 | 5 |
| 8 | 100 | 0.2 | 1 | 10 |
| 9 | 100 | 0.2 | 1 | 15 |
表中各种配方中氯化聚丙烯氯元素的重量百分含量为30％，引发剂为过氧化苯甲酰，添加剂为苯乙烯(St)，均为1；配方1-3所用的增粘剂为石油树脂，配方4-6所用的增粘剂为松香脂，配方7-9所用的增粘剂为萜烯；反应温度为100～140℃。
表11的实施例胶粘剂的性能测试如下表12所示
| 配方编号 | 胶粘剂强度(MPa) | 断裂伸长率(％) | 剥离强度(铝箔)(N·m-1) |
| 1 | 22.3 | 548.3 | 2124 |
| 2 | 20.1 | 531.9 | 2449 |
| 3 | 18.6 | 516.0 | 2065 |
| 4 | 21.5 | 517.9 | 2074 |
| 5 | 21.7 | 532.0 | 2253 |
| 6 | 19.3 | 521.3 | 1869 |
| 7 | 23.5 | 497.6 | 2124 |
| 8 | 21.7 | 513.2 | 2196 |
| 9 | 18.9 | 501.4 | 1934 |
从表12中可以看出，加入增粘剂石油树脂比松香脂和萜烯制备的胶粘剂有更好的粘接性。
本发明制备的胶粘剂的剥离强度测试条件如下，铝箔用细砂纸打磨后，用丙酮洗涤干燥备用，在110℃下，2MPa压力下进热复合，恒温3分钟后，取出冷却至室温，按GB/T2391-1995标准测试。胶粘剂的本体强度测试条件如下，在110℃下，10MPa压力下压制成片材，然后截取呈哑铃型样条，按GB/T1040-92测试。
下表13为本发明实施例6制备的胶粘剂对铝箔的粘接强度与市售的胶粘剂接枝LDPE、EVA和EAA性能比较：
表13市售的胶粘剂与本发明的胶粘剂
粘接强度(对铝箔)比较
| 胶粘剂 | 改性的LDPE | EVA | EAA | 本发明的胶粘剂 |
| 剥离强度(N·m-1) | 684.1 | 2371 | 1411 | 2449 |
注：剥离强度均为平均值。
Claims (7)
1.一种改性氯化聚丙烯胶粘剂，其特征在于所述的胶粘剂主要由下列几种原料及重量份数组合而成：
氯化聚丙烯(CPP) 100
丙烯酸缩水甘油酯(GMA) 0.05～0.2
添加剂 0.05～0.4
引发剂 0.1～0.5。
2.如权利要求1所述的胶粘剂，其特征在于：原料及重量份数还包括增粘剂5～15。
3.如权利要求1或2所述的胶粘剂，其特征在于：所述的氯化聚丙烯中氯的重量含量为25-45％。
4.如权利要求1或2所述的胶粘剂，其特征在于：所述的添加剂为苯乙烯(St)或二甲基乙酰胺或二甲基亚砜。
5.如权利要求1或2所述的胶粘剂，其特征在于：所述的引发剂为过氧化二苯甲酰(BPO)或过氧化二异丙苯(DCP)。
6.如权利2要求所述的增粘剂，其特征在于：所述的增粘剂为石油树脂、松香脂或萜烯。
7.如权利要求1或2所述的胶粘剂，其特征在于：所述的胶粘剂可挤出吹塑成薄膜，薄膜厚度为0.1-0.5mm。
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