熱熔膠技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用展望

趙子

摘要：熱熔膠生產(chǎn)過程不涉及任何污染性材料的應(yīng)用或生產(chǎn)制備，這一材料以其綠色環(huán)保的特性在各行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，然而傳統(tǒng)熱熔膠材料存在的難降解問題也成為限制熱熔膠發(fā)展的關(guān)鍵障礙。本文對EAV、PU以及PA等傳統(tǒng)熱熔膠的特點和應(yīng)用情況進行了介紹，結(jié)合傳統(tǒng)熱熔膠存在的缺陷不足對親水型、低溫型、可生物降解型等各類新型熱熔膠的應(yīng)用發(fā)展趨勢進行了分析，以期為熱熔膠行業(yè)相關(guān)技術(shù)研發(fā)人員提供參考。

關(guān)鍵詞：熱熔膠;應(yīng)用發(fā)展趨勢;膠黏劑

引言

市場中應(yīng)用的熱熔膠種類較多，按照生產(chǎn)基料不同可以將其區(qū)分為嵌段共聚物類、聚酰胺類、聚氨酯類、聚酯類、乙烯類等各種類型。然而，這類熱熔膠在應(yīng)用過程中，往往受限于自身材質(zhì)的化學性質(zhì)，難以在短時間內(nèi)實現(xiàn)降解，導致較多廢棄的熱熔膠在環(huán)境中堆積滯留，形成如白色污染一般的環(huán)境污染問題。針對此類問題，國內(nèi)外熱熔膠技術(shù)研發(fā)人員積極追求對熱熔膠產(chǎn)品的改進，期望研發(fā)有別于傳統(tǒng)溶劑、熱固性的新型熱熔膠，使其具備相應(yīng)的水分散或生物降解能力，有效規(guī)避環(huán)境污染問題。

1.EVA、PU、PA等傳統(tǒng)熱熔膠的特點及應(yīng)用情況分析

1.1 EVA乙烯類熱熔膠

EVA乙烯類熱熔膠在當前市場中應(yīng)用數(shù)量和范圍相對較大，此類熱熔膠以其適用于大多數(shù)材料的極強的膠接力得到了萬能膠這一稱謂，被廣泛應(yīng)用于書籍無線膠裝、家具封邊、木材層壓板生產(chǎn)以及無紡布生產(chǎn)等。在實際應(yīng)用過程中，EVA熱熔膠熔融黏度低，能夠與多種配合劑有效相容，無論是應(yīng)用成本、便利程度還是功能效果都領(lǐng)先于其他產(chǎn)品[1]。

由于單純的EVA分子中具有19%-40%含量50-90℃軟化點的VA，該材料分子具有80-400的熔體指數(shù)，這將導致純EVA熱熔膠的黏度遠遠超出正常熱熔膠使用標準，需要在生產(chǎn)過程中添加其他材料。EVA熱熔膠組成材料主要為EVA樹脂、增粘樹脂、蠟、顏填料以及抗氧劑。其中，EAM樹脂的配比含量能夠從粘接強度、柔韌性以及內(nèi)聚強度幾個方面對熱熔膠屬性產(chǎn)生影響，生產(chǎn)單位通常需要結(jié)合相關(guān)參數(shù)標注對多種VA含量不同、熔點不同以及熔體指數(shù)不同的EVA材料混合使用。增粘樹脂的功能在于從結(jié)合力以及潤濕性方面對膠黏劑的性能改善，實現(xiàn)粘接強度的優(yōu)化提升，該材料選型期間需要從軟化點、熱穩(wěn)定性、相容性、化學成分、氣味、顏色、成本等多方面綜合考慮。蠟材料的作用在于調(diào)節(jié)黏度，其用量和類型對于熱熔膠性能具有較大影響。顏填料用于從色彩、填縫性、固化收縮率等方面對熱熔膠性能進行優(yōu)化，還具有降低生產(chǎn)成本的作用。抗氧劑多為1010以及246等型號，能夠增強熱熔膠的抗氧化性。

然而，在實際應(yīng)用中，EVA熱熔膠的結(jié)構(gòu)特性使其存在高低溫耐受力差、粘接強度弱、脂肪性耐性差等缺陷，其粘接效果往往會因為外部環(huán)境或模板單位的資料變化受到影響，導致粘接質(zhì)量不符合使用需求。單純從EVA配比調(diào)制的方式難以滿足熱熔膠技術(shù)標準要求，通常需要采取改性等技術(shù)手段方可確保熱熔膠在各領(lǐng)域的適用性。例如，張榮軍等人的研究結(jié)果指出，在交聯(lián)、共混、共聚等EVA材料改進的基礎(chǔ)上，融入各類雙鏈、非極性側(cè)鏈或極性側(cè)鏈的鏈節(jié)，能夠有效提升熱熔膠基礎(chǔ)材料的內(nèi)聚強度，使得其適用范圍、粘接性能大幅度提升;反應(yīng)性EVA熱熔膠能夠使得傳統(tǒng)熱熔膠在粘接強度、內(nèi)聚強度、耐熱性能、耐溶等多方面性能有所改善，將電子、光固化等技術(shù)應(yīng)用到熱熔膠的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，能夠促進低能耗、快速固化、無污染熱熔膠的是生產(chǎn)制備。

2.2 PU聚氨酯類熱熔膠

在熱熔膠生產(chǎn)過程中，生產(chǎn)單位基于具備粘接強度高、耐低溫、耐化學試劑、柔韌性強以及耐磨性強等性能優(yōu)勢的聚氨酯材料開展熱熔膠的生產(chǎn)工作。在發(fā)展過程中，具有揮發(fā)特性的溶劑型聚氨酯膠粘劑因環(huán)境污染以及成本問題發(fā)展受限，逐漸發(fā)展成無溶劑型的產(chǎn)品?，F(xiàn)階段所應(yīng)用的PU類熱熔膠性能參數(shù)如表1所示[2]。其中，反應(yīng)聚氨酯熱熔膠的生產(chǎn)制備需要借助二異氰酸酯與聚醚等相關(guān)材料的化學反應(yīng)，形成的端異氰酸酯預(yù)聚體材料即為熱熔膠的主要成分，在應(yīng)用期間，該材料熱熔敷設(shè)之后，會在水分子的作用下形成能夠交聯(lián)固化的脲鍵，固化反應(yīng)導致熱熔膠無法實現(xiàn)回收利用。PUA熱熔膠的制備通過異氰酸酯與擴鏈劑和二元醇的化學反應(yīng)形成高分子鏈狀的聚氨酯化合物，制備過程如圖1所示，該材料冷卻時為固化狀態(tài)，通過加熱可以使其熔化以便于在基材表面涂抹，其固化期間能夠借助氫鍵進行物理交聯(lián)反應(yīng)，以此來增強膠劑的粘接效果，在加熱之后，熱熔膠的氫鍵失去作用，進而恢復為原有形狀，使其具有可回收利用的特點。

聚氨酯熱熔膠在應(yīng)用過程中，依然存在熔融黏度以及熔融溫度方面的問題，相關(guān)生產(chǎn)單位通常以初粘力增強、阻燃性優(yōu)化、耐熱性強化等為方向，對熱熔膠性能進行研究改進[3]。

2.3 PA聚酰胺類熱熔膠

PA熱熔膠原材料聚酰胺發(fā)展應(yīng)用歷史久遠，該材料具有復雜的結(jié)構(gòu)，但其空間位阻小、對稱規(guī)整等特點使其在溶解性方面存在欠缺，而且熔點高、易結(jié)晶，導致該材料難以用于熱熔膠的制備工作。在高分子化學技術(shù)的支持下，充分了解聚酰胺結(jié)構(gòu)的研究人員利用改性技術(shù)實現(xiàn)了PA熱熔膠產(chǎn)品的制備，改性制備的PA熱熔膠具有固化快速、軟化點范圍小、耐藥耐油等特性，酰胺基、羥基以及氨基等基團的存在進一步增強了PA熱熔膠與各類極性材料的粘接效果，在家電、電子、服裝、機械、電訊等行業(yè)中得到推廣應(yīng)用。

PA熱熔膠具有較強的耐水性，這與其基礎(chǔ)材料聚酰胺分子所具備的吸濕性存在關(guān)聯(lián)，隨著酰胺基和亞甲基在分子鏈占比的提升，PA熱熔膠的耐水性將持續(xù)增強。然而，在應(yīng)用過程中，聚酰胺容易在長期熔融加工的過程中因熱氧化出現(xiàn)交聯(lián)、斷鏈、降解等反應(yīng)，使得材料的性能產(chǎn)生較大變化。

3.熱熔膠技術(shù)發(fā)展趨勢

3.1 可生物降解型熱熔膠

對于一次性包裝等材料盛行的今天，市場基于可持續(xù)發(fā)展的目標對熱熔膠的性能提出了更高的要求，要求熱熔膠具備一定可生物降解的能力。一般而言，此類熱熔膠是基于基體樹脂以及抗氧劑、增塑劑、增黏劑、填料等各類材料制備而成。其中，基體樹脂的成分主要為聚酯酰胺、聚丙交酯、聚羥基烷酸酯等各類化合物。具備生物降解能力的熱熔膠會在生物酶的催化影響下通過氧化還原、脫氫水解等反應(yīng)轉(zhuǎn)化為結(jié)構(gòu)相對簡單的有機物。其中，聚酯酰胺材料融合了聚酰胺和聚酯兩種材料的優(yōu)勢，該材料制備的熱熔膠能夠在酸堿環(huán)境中水解，并在催化酶和微生物的作用下實現(xiàn)降解。聚丙交酯制備的熱熔膠能夠在黑暗、濕氣環(huán)境中水解，并在催化酶和微生物的重要性分解為二氧化碳和水，是熱熔膠在生物降解性能方向研究應(yīng)用的重要材料[4]。聚羥基烷酸酯是生物體內(nèi)的一種的高分子材料，該材料制備的熱熔膠在降解性和生物活性方面具有一定優(yōu)勢，樹皮、淀粉等天然的高分子材料也在發(fā)展中逐漸成為熱熔膠生產(chǎn)制備的重要材料。

3.2 低溫型、親水型熱熔膠

傳統(tǒng)熱熔膠在一次性衛(wèi)生用品相關(guān)行業(yè)中的熔融溫度約為160℃，而低溫熱熔膠則可以在110-130℃狀況下完成熔融使用操作。相對而言，此類熱熔膠在黏度方面比傳統(tǒng)熱熔膠更低，能夠滿足低溫環(huán)境中的使用需求。在實際應(yīng)用中，低溫型熱熔膠能夠有效規(guī)避積碳、結(jié)皮老化等異常情況，在粘接強度、氣味揮發(fā)方面也具有一定優(yōu)勢，使得材料應(yīng)用于機器能夠降低維保成本，應(yīng)用于紙尿褲等產(chǎn)品能夠避免對嬰兒造成傷害。在發(fā)展過程中，生產(chǎn)研究單位能夠通過對配方進行優(yōu)化調(diào)整實現(xiàn)粘接強度與低溫操作需求的平衡，進一步提升低溫熱熔膠的推廣應(yīng)用范圍。親水性是熱熔膠技術(shù)發(fā)展的一個重要方向，研發(fā)單位可以通過對熱熔膠組分的調(diào)整和改性處理，使得所制備的熱熔膠具有一定的親水性，在激烈的市場競爭中，賦予親水性能的熱熔膠將具備更大的市場優(yōu)勢。

3.3 熱熔膠的包裝創(chuàng)新及其他技術(shù)發(fā)展方向

在改善熱熔膠粘接、降解、耐高低溫、親水等眾多性能的同時，生產(chǎn)研發(fā)單位也需要從熱熔膠包裝方面進行優(yōu)化創(chuàng)新。傳統(tǒng)硅油紙包裝的熱熔膠在生產(chǎn)效率、使用操作方面相對不便，生產(chǎn)單位可以借助易熔膜等工藝技術(shù)完成熱熔膠的包裝工作，提高生產(chǎn)效率的同時為使用者帶來更多便利。此外生產(chǎn)單位也可以從使用時的噴涂頻率、抗油污性能等較多方向改善熱熔膠的性能，滿足用戶的多樣化需求。

4.結(jié)束語

綜上所述，PA、EVA、PU等傳統(tǒng)熱熔膠具有固化快、粘接強度高等性能優(yōu)勢，在一次性衛(wèi)生用品、書本裝訂、電器、家具、服裝、食品包裝等眾多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。隨著技術(shù)研究的不斷深入，熱熔膠材料將會朝著可生物降解、親水、耐高低溫、抗油污、低溫熔融等較多不同的方向取得更多成果，推動熱熔膠產(chǎn)品質(zhì)量效果的不斷提升。

參考文獻：

[1]靳洪飛，孫達，張雪萍，李文風，宋宇飛，馬鳳國.聚丙烯蠟對EVA熱熔膠性能的影響[J].合成材料老化與應(yīng)用，2021，50（01）：23-25+132.

[2]李士娟，王瑜，郭衛(wèi)紅，陳慧.硅橡膠改性EVA熱熔膠的制備及其性能研究[J].中國膠粘劑，2020，29（08）：1-5+11.

[3]林裕衛(wèi).有關(guān)反應(yīng)型熱熔聚氨酯PUR的應(yīng)用[J].廣州化工，2020，48（17）：18-20.

[4]馬安博.熱熔膠技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用[J].化學與黏合，2018，40（03）：211-215.