嵌段聚醚低聚物HLP/8對(duì)精裱膠性能的影響

梁　善，王以元，施云海，顧宇輝

（1.華東理工大學(xué)化學(xué)工程研究所，上海 200237；2.上海摩田化學(xué)有限公司，上海 200237）

嵌段聚醚低聚物HLP/8對(duì)精裱膠性能的影響

梁善1，王以元2，施云海1，顧宇輝2

（1.華東理工大學(xué)化學(xué)工程研究所，上海 200237；2.上海摩田化學(xué)有限公司，上海 200237）

以嵌段聚醚低聚物HLP/8為添加劑，探討不同添加量對(duì)精裱膠319黏度、開放時(shí)間、粘接性能及穩(wěn)定性等主要性能的影響。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)HLP/8與319相容性良好，當(dāng)HLP/8添加量為2～5%時(shí)，精裱膠319的綜合性能較好，黏度從15 000 mPa·s增加到20 000 mPa·s以上，開放時(shí)間從5 min增加到60 min左右，初粘性增加明顯，持粘性影響較小，高溫、常溫和低溫粘接性能均有一定程度的提高。且在相同開放時(shí)間50 min的條件下，銅版紙對(duì)灰板紙的粘接強(qiáng)度不斷增大。

嵌段聚醚低聚物；精裱膠；性能影響

精裱膠是指用來(lái)糊制精裝盒、禮品盒等的粘合劑，特別適用于印刷后的紙張、覆膜后的紙張、PVC軟片、皮革等材料與密度板、紙板等的貼合。但在實(shí)際應(yīng)用中，總會(huì)存在如脫膠（開膠）、爆口、反翹，開放時(shí)間不夠長(zhǎng)等問(wèn)題，嚴(yán)重影響精裱膠的質(zhì)量［1］。質(zhì)量較好的精裱膠應(yīng)具有黏度適中、初粘性好、開放時(shí)間長(zhǎng)、擴(kuò)散能力強(qiáng)、滲透侵蝕性適中且穩(wěn)定性好的特點(diǎn)，但是一般精裱膠難以同時(shí)滿足以上條件，需要加入添加劑予以改性。

嵌段聚醚是由聚氧乙烯和聚氧丙烯按一定比例間隔組成的，有關(guān)嵌段聚醚物質(zhì)的報(bào)道主要是作為表面活性劑［2-6］，廣泛應(yīng)用于消泡劑、乳化劑、破乳劑、潤(rùn)滑劑、洗滌劑和化妝品添加劑、藥物控制與釋放、廢水處理、動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)和生物大分子分離等方面［7，8］。而將嵌段聚醚作為添加劑研究其對(duì)精裱膠性能影響的報(bào)道較少。本文研究了加入嵌段聚醚低聚物HLP/8對(duì)精裱膠性能的影響，為精裱膠的配方設(shè)計(jì)和性能優(yōu)化提供參考，同時(shí)希望擴(kuò)大嵌段聚醚在膠粘劑中的應(yīng)用。

1　實(shí)驗(yàn)部分

1.1實(shí)驗(yàn)原料與儀器

精裱膠319、嵌段聚醚低聚物HLP/8，工業(yè)級(jí)，上海摩田化學(xué)有限公司。其中嵌段聚醚低聚物HLP/8的數(shù)均分子質(zhì)量Mn為538，重均分子質(zhì)量Mw為615，多分散系數(shù)PD為1.1431。

銅版紙（250 g）、灰板紙（250 g）、PP膜，市售。

PL-GPC50凝膠滲透色譜儀，英國(guó)Polymer Laboratories；JJ-1電動(dòng)攪拌器、800電動(dòng)離心機(jī)，金壇市杰瑞爾電器有限公司；TF307秒表，深圳市惠波工貿(mào)有限公司；JT302N電子天平、NDJ-5s數(shù)字式黏度計(jì)，上海精天電子儀器有限公司；DHG-9023A鼓風(fēng)干燥箱，上海穎漢化工有限公司；KJ-6032膠帶初粘性試驗(yàn)機(jī)、KJ-6012高溫型膠帶保持力試驗(yàn)機(jī)，東莞市科建檢測(cè)儀器有限公司。

1.2試驗(yàn)方法

考查加入嵌段聚醚低聚物HLP/8對(duì)精裱膠319各種性能的影響，HLP/8加入量分別為0、2%、5%、7%、10%。主要考查HLP/8對(duì)319膠在黏度、穩(wěn)定性、開放時(shí)間、粘接強(qiáng)度、初粘性、持粘性等的影響，測(cè)試溫度為（25±2）℃。

1.3性能測(cè)試

（1）黏度：按GB/T 2794—1995，使用NDJ-5s型數(shù)字式旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)（4#轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)速12 r/min）測(cè)試。

（2）穩(wěn)定性：通過(guò)離心加速沉降實(shí)驗(yàn)?zāi)M穩(wěn)定性，通常在離心機(jī)中以3 000 r/min的轉(zhuǎn)速離心沉降15 min后，若無(wú)沉淀或結(jié)塊現(xiàn)象，則穩(wěn)定性好。

（3）常溫開放時(shí)間：參考HGT3716—2003，選取45 mm×45 mm的銅版紙，將待測(cè)樣品在銅版紙上涂布成膜（干膜厚度約10 μm），在規(guī)定時(shí)間與灰板紙貼合，并用2 kg輥輪來(lái)回滾壓6次，放置12 h后，觀察膠接樣品破紙情況，記錄樣品破紙面積達(dá)到80%以上的時(shí)間為開放時(shí)間。

（4）粘接強(qiáng)度：將待測(cè)樣品涂布于銅版紙上，放置50 min后與灰板紙貼合，以破紙率大小作為衡量標(biāo)準(zhǔn)。

（5）初粘性：參考GB/T 4852—2002，采用膠帶初粘性試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行測(cè)定。

（6）持粘性：參考GB/T 4851—1998，采用膠帶保持力試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行測(cè)定（1 kg砝碼），以砝碼脫落時(shí)間作為衡量標(biāo)準(zhǔn)。

（7）常溫粘接性能：將待測(cè)試樣于常溫涂布成膜（干膜厚度約10μm），用于銅版紙/灰板紙粘接，固化后撕開，觀察膠層及破紙情況。

（8）高溫粘接性能：將銅版紙/灰板紙膠接試樣于（60±2）℃的烘箱中放置2 h，取出3 s內(nèi)將銅版紙/灰板紙層撕開，觀察膠層及破紙情況。

（9）低溫粘接性能：將銅版紙/灰板紙膠接試樣于（0±2）℃的冰箱中放置24 h，取出3 s內(nèi)將銅版紙/灰板紙層撕開，觀察膠層及破紙情況。

2　結(jié)果與討論

2.1HLP/8對(duì)精裱膠黏度的影響

由圖1可見，隨著嵌段聚醚低聚物HLP/8的加入，精裱膠319的黏度隨之增大，且加入量在2%～5%時(shí)，黏度增加迅速，隨著HLP/8用量繼續(xù)增加，319的黏度增加不明顯。這是因?yàn)镠LP/8為支狀聚醚，其支化結(jié)構(gòu)增加了體系分子間的相互纏繞程度，減小了體系分子的運(yùn)動(dòng)空間；同時(shí)其所含醚鍵能與精裱膠中的水分子相互作用，減少處于自由狀態(tài)的水含量，使體系中聚合物分子和其他小分子的運(yùn)動(dòng)阻力增大，黏度相應(yīng)增大。但是，由于HLP/8與精裱膠的相互作用有一定的空間范圍，超過(guò)該范圍時(shí)，HLP/8的增加不會(huì)增大該空間內(nèi)分子間相互作用程度，并不能起到使分子運(yùn)動(dòng)受阻的作用或者其作用不顯著，故黏度增加不明顯。

Fig.1　Effect圖 o1 f　H　HLPL/P8/ 8a的dd添it加io量n o對(duì)n3 v1i9s黏co度si的ty影 o響f adhesive 319

2.2HLP/8對(duì)精裱膠開放時(shí)間的影響

精裱膠的開放時(shí)間通常是指精裱膠表干到可有效粘接（以撕裂爛紙80%面積作為衡量標(biāo)準(zhǔn)）的極限時(shí)間段。由圖2可見，在沒(méi)有加入HLP/8時(shí)，319的開放時(shí)間僅有5 min，難以滿足實(shí)際生產(chǎn)的需求。隨著HLP/8用量增加，開放時(shí)間不斷延長(zhǎng)，HLP/8加入量為2%～7%時(shí)，開放時(shí)間增加明顯，加入量再繼續(xù)增加時(shí)，開放時(shí)間沒(méi)有明顯提高。這是由于隨著HLP/8的加入，阻礙了319體系中水分子的自由移動(dòng)，從而減緩了水分的揮發(fā)，使得開放時(shí)間延長(zhǎng)。再者由于HLP/8特殊的分子結(jié)構(gòu)，使得體系中分子鏈蠕動(dòng)加快，與基材粘接時(shí)發(fā)生的碰撞頻率更高且碰撞自由能更大，故隨著HLP/8加入量增加，開放時(shí)間延長(zhǎng)［9］。其后繼續(xù)增加HLP/8的添加量，開放時(shí)間沒(méi)有明顯變化，這是由于多余的嵌段聚醚并不能與精裱膠分子很好的相互作用的結(jié)果。

圖2　HLP/8的添加量對(duì)319開放時(shí)間的影響Fig.2　Effect of HLP/8 addition on open time of adhesive 319

2.3HLP/8對(duì)精裱膠粘接強(qiáng)度的影響

在開放時(shí)間為50 min時(shí)，測(cè)試不同HLP/8添加量的319對(duì)銅版紙/灰板紙粘接強(qiáng)度的影響，以破紙率的大小作為衡量標(biāo)準(zhǔn)。由圖3可見，隨著HLP/8用量的增加，粘接強(qiáng)度不斷增大。由前述可知，隨著HLP/8含量的增加319的開放時(shí)間不斷延長(zhǎng)，在開放時(shí)間為50 min時(shí)測(cè)量銅版紙/灰板紙的粘接強(qiáng)度，則開放時(shí)間低于50 min的配比均不具有較好的粘接強(qiáng)度，且隨著配比的增加，粘接強(qiáng)度不斷增大，這與開放時(shí)間的變化趨勢(shì)是一致的。

圖3　HLP/8的添加量對(duì)319粘接強(qiáng)度的影響Fig.3　Effect of HLP/8 addition on bonding strength of adhesive 319

2.4HLP/8對(duì)精裱膠初粘性和持粘性的影響

對(duì)于精裱膠而言，一般希望其具有較大持粘性和一定的初粘性。嵌段聚醚低聚物HLP/8具有良好的潤(rùn)濕和柔軟性能，它的加入增大了319對(duì)基材的濕潤(rùn)性，初粘性增大。同時(shí)，文獻(xiàn)［10～13］報(bào)道聚醚物質(zhì)具有增塑的功能，加入HLP/8后會(huì)使319的玻璃化溫度下降，初粘性增加。但是，過(guò)量的HLP/8會(huì)導(dǎo)致319的持粘性大幅下降。

為了達(dá)到持粘性和初粘性的平衡，滿足生產(chǎn)需求，由表1可知，HLP/8的適宜添加量為2%～5%，這樣使得精裱膠319既能保持較大的持粘性，同時(shí)又具有一定的初粘性。

表1　HLP/8的添加量對(duì)319初粘性和持粘性的影響Tab.1　Effect of HLP/8 addition on tackiness and hold power of adhesive 319

2.5HLP/8對(duì)精裱膠穩(wěn)定性能和粘接性能的影響

通過(guò)離心加速沉降實(shí)驗(yàn)?zāi)MHLP/8對(duì)319穩(wěn)定性能的影響，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)加入HLP/8后319的穩(wěn)定性基本沒(méi)有什么變化，說(shuō)明HLP/8和319的相容性較好，加入HLP/8沒(méi)有影響319的穩(wěn)定性。

由表2可知，加入HLP/8后，精裱膠319的高溫、常溫和低溫粘接性能均有一定程度的提高。主要原因是由于HLP/8特殊的醚鍵結(jié)構(gòu)，使其與319的分子具有良好的相容性，增大了對(duì)基材的濕潤(rùn)性和碰撞頻率，從而提高了粘接性能。同時(shí)HLP/8中的醚鍵使其具有柔韌性和耐熱性等優(yōu)點(diǎn)，提高了319的高、低溫粘接性能。適宜的HLP/8添加量為2%～5%。

表2　HLP/8的添加量對(duì)319粘接性能的影響Tab.2　Effect of HLP/8 addition on performances adhesive of 319

3　結(jié)論

HLP/8屬于低分子質(zhì)量的聚合物，具有良好的擴(kuò)散滲透性能，與精裱膠319的相容性良好。加入一定量的HLP/8（2%～5%）后，可以增加精裱膠319的黏度，延長(zhǎng)開放時(shí)間，一定開放時(shí)間下增大粘接強(qiáng)度，顯著提高初粘性，對(duì)持粘性影響較小，同時(shí)高溫、常溫和低溫粘接性能均有所改善，擴(kuò)大了嵌段聚醚在膠粘劑中的使用范圍。

［1］王素霞.影響糊盒牢度的因素及質(zhì)量控制與檢測(cè)［J］.今日印刷，2005（7）：66-68.

［2］張紀(jì)梅，魏俊富，鄭海濤，等.聚醚類表面活性劑的物化性質(zhì)［J］.天津大學(xué)學(xué)報(bào)，2000，33（3）：331-335.

［3］蔣可志.聚醚類表面活性劑的合成及組分分析［D］.杭州：浙江大學(xué)，2005.

［4］王春暉.嵌段聚醚的結(jié)構(gòu)、性能及在廢紙脫墨中的應(yīng)用［D］.杭州：浙江大學(xué)，2008.

［5］Han Tingting，Xu Guiying，Chen Yijian， et al. mproving Performances of Hydrophobically Modified Polyacrylamide in Mineralized Water by Block Polyether with Branched Structure［J］. journal of Dispersion Science and Technology，2012，33（5）：697-703.

［6］Yuan Jing，Zhai Xueru，Xu Guiying，et al.Influence of Inorganic Salts on theDemulsification of Block Polyether with Seven Branches for Crude Oil Emulsion［J］.Chemical Journal of Chinese Universities，2014，35（2）：32 5-331.

［7］陳南，范雷，侯光，等.環(huán)氧乙烷環(huán)氧丙烷嵌段共聚醚應(yīng)用進(jìn)展［J］.日用化學(xué)品科學(xué)，2010，33（9）：18-19.

［8］朱偉忠，王墨林.嵌段聚醚分子結(jié)構(gòu)與表面性能的研究［J］.齊齊哈爾輕工學(xué)院學(xué)報(bào)，1992，8（2）：14-20.

［9］崔良琳.包裝印刷加工用水性紙/塑裱糊膠的制備與應(yīng)用研究［J］.中國(guó)膠粘劑，2011，20（9）：45-48.

［10］李幸.聚醚酯增塑劑的合成及在橡膠中應(yīng)用研究［D］.華南理工大學(xué)，2012.

［11］劉小青，朱錦.一種松香基增塑劑及其制備方法［P］.中國(guó)：102311544A，2012-01-11.

［12］Malz Hauke，F(xiàn)lug Thomas，Hackl Christa，et al.Thermoplastic Plyurethanes Containing Plasticcizer［P］.US：2008004388，2008-01-03.

［13］Ishikawa Kazunori，Hosoda Hiroyuki.New Plasticizer and Urethane Resin Composition Using the same［P］.JP：2000119390A，2000-04-25.

Effect of block copolyether oligomer HLP/8 on performances of paperhanging adhesive

LIANG Shan1，Wang Yi-yuan2， Shi Yun-hai1， Gu Yu-hui2
（1.Research Center of Chemical Engineering， East China University of Science and Technology， Shanghai 200237，China；2.Shanghai M.LAND Chemcal Co.， Ltd.， Shanghai 200237， China）

The effects of block copolyether oligomer HLP/8 as an additive on the performances of paperhanging adhesive 319 were studied. The results indicated that HLP/8 had an excellent compatibility with adhesive 319 and showed good comprehensive performances when the HLP/8 amount was 2～5%. The viscosity of adhesive 319 increased from 15 000 mPa·s to over 20 000 mPa·s， the open time extended from 5 min to 60 min， the tackiness increased obviously，furthermore， and the hold power did not decrease. The adhesive performances had a certain increase at high， room and low temperature. And the adhesion strength of coated paper to grey board increased constantly for the same open time of 50min.

block copolyether oligomer； paperhanging adhesive； performance behaviors

TQ437+.2

A

1001-5922（2015）09-0062-04

2015-03-16

梁善（1989-），男，在讀碩士研究生，主要從事化工分離方面的研究。E-mail：shanliangfly@163.com。通訊聯(lián)系人：王以元，男，E-mail：Bruce@mlandchem.com。