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聚丙烯塑料用胶粘剂的研究
作者:涂料胶粘技术研究网     更新时间:2008-03-13 13:28:45

1前言
  聚丙烯(PP)熔点高,综合性能优良,是当今最具发展前途的热塑性高分子材料之一,但聚丙烯易发生热氧化和光老化,耐寒性差,低温易脆裂,收缩率大,抗蠕变性差,因而其应用受到一定的限制。为了改善性能,扩大其应用领域,许多学者都对其进行了改性研究。随着电子通讯的发展,聚丙烯在塑料电缆的应用有了较大发展,但聚丙烯塑料胶片常温下不溶于常规的溶剂中,因此不能用溶剂粘接;目前对其粘接或者采用高频、超声波装置热封粘接,或者采用焊片热封粘接,但在热封时需在PP表面涂一层树脂,若PP塑料片厚度不够,采用该方法粘接强度就不高,难于推广和应用,并且该方法仅见国外资料报道,国内未见一篇文献报道。目前国内外学者不断寻求合适的胶粘剂提高对PP塑料的粘接以便扩大其应用。但是由于PP塑料极性较差,未改性的氯化聚丙烯胶粘剂对其粘接强度较低,不能对其很好粘接。而采用苯乙烯改性氯化聚丙烯(CPP)胶粘剂,对PP塑料的粘接性能就好得多。
2试验
2.1原料
  氯化聚丙烯(CPP)(广州金珠江化学公司);苯乙烯(St)(天津市化学试剂公司);过氧化二苯甲酰(BPO)(广州市新港化工有限公司),AR;甲苯(衡阳市有机化学试剂厂),CP。2.2制备
  在四口瓶中分别加入100gCPP,再分别加入1.0g、2.0g、3.0g、4.0g、5.0g的St和适量的甲苯,溶解后分别加入0.10g、0.15g、0.20g、0.25g、0.30g的BPO引发剂,当BPO加完后,再分别升温至设定的温度85℃、90℃、95℃、100℃、105℃、110℃待反应结束后,测其粘接性能。2.3粘接性能测试
2.3.1被粘材料的表面处理
  将聚丙烯材料的试片用细砂纸磨平、细化后,浸入铬酸氧化液中,处理10min,取出,用水洗净试片表面铬酸氧化液、凉干后备用。
2.3.2试片粘接与固化
  将上述处理后的试片涂上0.1厚的胶液,室温放置5min后,将两试片夹紧,在100℃固化2.5h,测粘接性能。
3结果与讨论
3.1配方和工艺对粘接性能的影响
3.1.1苯乙烯用量的影响
  由图1可知,随着St用量的增加,剪切强度η先是增大,增大到3.0%(以100gCPP为标准)时达到最大,以后又逐渐减小。这是因为开始反应时St用量增大,和CPP接触的St浓度增大,参与接枝反应的几率增大,所以接枝率增大,从而使改性CPP胶粘剂的粘接性能提高;St继续增大后,St接枝不完全,会发生自聚,而且随着St用量的增大,一部分St没有参与反应,使改性CPP的粘接性能下降。

  

3.1.2引发剂用量的影响
  由图2可知,剪切强度先随引发剂BPO用量增大而增大,当BPO增大到0.25%(以100gCPP为标准)时,剪切强度η最大,其后剪切强度η逐渐减小。因为开始反应时随着引发剂的加入,产生了大分子自由基,其浓度随着BPO用量的增大而增加,接枝速率加快,所以接枝率增大,粘接性能也增大,但BPO用量增加到一定量时,CPP发生降解,同时伴随一些大分子主链的断裂和交联,使CPP降解加速,从而降低粘接性。

  

3.1.3反应时间的影响
  由图3可知,随着反应时间的增加,剪切强度η增大,3.5h达到最大,后逐渐减小。这是因为随着反应时间的延长,接枝率先逐渐增加,粘接性能逐渐增大,但随着时间的延长,St会发生自聚,CPP也会发生副反应,使粘接性能下降。

  

3.1.4反应温度的影响
  由图4可知随着反应温度的升高,粘接性能增大,100℃达到最大,以后逐渐减小。这是因为刚开始反应时,反应温度低,初级自由基浓度较低,接枝率较低,粘接性能小;随着反应温度的升高,活性自由基浓度增大,接枝率也增大;但反应温度增大到一定值后,CPP和BPO均会发生副反应,St也发生自聚,消耗了自由基,粘接性能减小。

  

3.2改性前后粘接性能比较
  胶粘剂改性前后的剪切强度如表1所示。

  


  由表1结果可知改性后的胶粘剂比改性前的胶粘剂剪切强度得到提高,主要是苯乙烯极性单体接枝到氯化聚丙烯上,提高了其活性,增加了界面之间的润湿程度,从而提高了该胶粘剂对聚丙烯胶片的粘接性能。
4结论
  (1)采用St改性CPP,提高了其粘接性能。
  (2)粘接性能较佳的工艺条件:反应温度100℃,反应时间3.5h,反应物料的质量比m(CPP)∶m(St)∶m(BPO)为100∶3.0∶0.25。
  (3)改性后的胶粘剂的粘结强度得到了提高,可以满足PP塑料片粘接的需要。

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