一种可粘接PPC/PE的复合胶粘剂的制备

江　翀,陈立功,张建威

(1.解放军后勤工程学院 军事油料应用与管理工程系，重庆　401331;

2.中山大学 物理科学与技术学院,广州　510275)



一种可粘接PPC/PE的复合胶粘剂的制备

江翀1,陈立功1,张建威2

(1.解放军后勤工程学院 军事油料应用与管理工程系，重庆401331;

2.中山大学 物理科学与技术学院,广州510275)

摘要：聚甲基乙撑碳酸酯(PPC)能完全被生物降解，由于生产上的需要，极性的PPC需要与非极性的PE粘结在一起，由于两者额极性相差较大，一般胶粘剂很难使两者相粘结。针对该问题，制备了一种复合胶粘剂，通过马来酸酐接枝改性PPC,以PPC-G-MAH，PE-G-MAH为主要基体材料，并加入EVA以增强体系的粘接强度。结果表明：当PPC-G-MAH，PE-G-MAH和EVA三者的质量配比为3∶3∶2时粘接效果最好。

关键词：聚甲基乙撑碳酸酯；聚乙烯；马来酸酐；粘接

以二氧化碳为原料与环氧丙烷共聚制备的聚甲基乙撑碳酸酯(PPC)能完全被生物降解[1],这种方法既可以利用二氧化碳,而且也可以减少“白色污染”,因此受到各国科学家的广泛关注[2-3]。PPC易分解,生物相容性好,且具有极低氧透过率,可广泛应用于包装材料领域(如一次性食品包装材料、薄膜、降解发泡材料、降解性热熔胶等)[4-5]。由于一些实际生产的需要，PPC需要与一些聚烯烃类塑料如聚乙烯(PE)等进行粘接，而由于PPC和聚乙烯的极性大不相同，很难用一般的粘接剂使其粘接，故而需要探索一种特制的胶粘剂，以期能很好地把PPC和聚乙烯粘接在一起。

胶粘剂就是通过粘合作用，能将同种、两种或两种以上同质或异质的制件(或材料)连接在一起，固化后具有足够强度的有机或无机的、天然或合成的一类物质[6]。胶粘剂通过界面的粘附和物质的内聚等作用，能使两种或两种以上的制件或材料连接在一起。胶粘剂必须要通过适当的粘接过程才会发挥它的功能[7]。胶粘剂和粘接技术在结构连接、装配加固、减振抗震、减重增速、装饰装修、防水防腐、应急修复等方面的作用越来越大，特别是在节能、环保、安全以及新技术、新工艺、新产品的开发中已经成为重要的工程材料和工艺方法。

粘接是指两个表面靠化学力、物理力或两者兼有的力使之结合在一起的状态。聚合物之间、聚合物与非金属或金属之间、金属与金属和金属与非金属之间的胶粘接等都存在聚合物基料与不同材料之间界面粘接问题[8]。没有一种胶粘剂是万能的，不同品种、品牌的胶粘剂都有其特殊的适用对象和施工方法。胶粘剂按应用方法可分为热固型、热熔型、室温固化型、压敏型等，按固化形式可分为溶剂挥发型、乳液型、反应型和热熔型等[9-10]。

1实验

1.1原料及仪器

原料：PPC,马来酸酐，马来酸酐接枝的聚乙烯，乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)。

仪器：双螺杆挤出机，平板硫化机，万能拉伸试验机，热封仪，傅里叶红外光谱仪，热重分析仪等。

1.2复合粘接剂的制备

1.2.1马来酸酐接枝改性PPC

为提高PPC与粘合层之间的粘合性能和相容性，用马来酸酐接枝改性PPC，采用双螺杆挤出机反应挤出马来酸酐和PPC，通过红外光谱、TG、动态流变仪分析马来酸酐是否成功接枝以及接枝物的热性能和流变性能。

1.2.2复合粘接剂的制备

以PPC-g-MAH、PE-g-MAH为主要基体材料，并加入EVA，双螺杆共混挤出，然后将所得胶粘剂用平板硫化机热压成片，在热封仪上将片状PPC以及PE在一定温度和压力下进行粘接得到胶结接头，用万能拉伸试验机对胶结接头按照国家标准GBT2791—1995进行剥离强度测试，以分析评价其粘接效果。

2实验结果与讨论

2.1马来酸酐接枝改性PPC的结果与分析

按照表1的配方(质量比)用双螺杆共混挤出MAH和PPC。

表1　马来酸酐接枝PPC配方

2.1.1PPC-g-MAH的红外光谱分析

对PPC-g-MAH和马来酸酐单体进行傅里叶红外光谱测试，以分析马来酸酐是否成功接枝，测试结果如图1和图2所示。

对比图1和图2可以发现：PPC-g-MAH样品不存在马来酸酐单体，而且分析图1可以发现在1 640 cm-1处有C=C吸收峰，说明PPC已经成功接枝马来酸酐，且PPC-MAH1的接枝率最高。

图1　PPC-g-MAH和纯PPC的红外光谱图

图2　马来酸酐单体的红外光谱图

2.1.2PPC-g-MAH的热稳定性

采用热重分析仪对PPC-g-MAH进行热重分析，测试温度为25～500 ℃，升温速率为10 ℃/min,N2流速为100 mL/min，得到TG图和热失重数据，如图3和表2所示。

图3　 PPC-g-MAH的热重分析

由图3可以发现：随着MAH含量增加，热稳定性先提高后再降低；而且随着接枝率的增加，热稳定性有所提高。由表2可以发现：PPC-MAH1 样品的接枝率最高，且热稳定性较好。

综合红外光谱和热重分析的结果确定马来酸酐接枝PPC的最佳固含量为1%，本研究所用的PPC-g-MAH中MAH的固含量均为1%。

表2　PPC-g-MAH的热失重数据

2.2PPC-g-MAH/PE-g-MAH/EVA体系的粘接效果

将不同质量配比的PPC-g-MAH/PE-g-MAH/EVA用双螺杆挤出机共混挤出，热压成片后用热封仪把所得胶粘剂和PE以及PPC片粘接在一起，按照国家标准GBT2791—1995进行剥离强度测试，所得结果见表3。

表3　不同配比 PPC-g-MAH/PE-g-MAH/EVA

由表3可以发现：当PPC-g-MAH/PE-g-MAH/EVA为3∶3∶2时体系对PE和PPC的剥离强度最高，其破坏形式为胶层内聚破坏，胶和PE层以及PPC的粘接效果都很好。

3结论

1) 由傅里叶红外光谱和热重分析可知：马来酸酐可以对PPC进行接枝改性，而且当体系中马来酸酐固含量为1%时，接枝率最高且具有良好的热稳定性。

2) 通过对粘接剂的剥离强度测试分析可知：向PPC-g-MAH/PE-g-MAH体系中加入EVA时可以增强体系对PPC/PE的粘接效果，且PPC-g-MAH/PE-g-MAH/EVA质量配比为3∶3∶2时改善效果最为显著。

参考文献：

[1]刘慧宏，潘莉莎，徐鼐，等.二氧化碳塑料与硅橡胶共混材料的形态与性能[J].塑料，2010，39(3):69-71.

[2]梁晓霏.二氧化碳基聚合物的发展现状及展望[J].石油化工技术与经济，2008，24(4):50-55.

[3]张亚男,汪莉华,卢凌彬,等.聚碳酸亚丙酯改性复合材料的性能[J].精细化工,2008,25(2):130-133.

[4]邹颖楠,王拴紧,肖敏,等.二氧化碳和环氧丙烷、环氧乙烷三元共聚物的合成与表征[J].高分子材料科学与工程,2007,23(2):120-123.

[5]杨廷华,孙艳红,刘林谦,等.可降解二氧化碳共聚物的研究进展[J].化工科技,2001,9(2):49-52.

[6]杨宝武.关于胶粘剂的环保问题[J].胶体和聚合物,2002,20(4):28.

[7]贺曼罗.我国胶粘剂及其应用技术的发展[J].粘接,1999,20(1):19.

[8]鲁俊，张军.SIS 改性EVA热熔胶的研制[J].粘接，2006(4):12-13.

[9]高升平，郑桂富.EVA热熔胶性能影响因素的研究[J].化学工程师，2008，22(5)：4-5.

[10]KUMAR R，CHOUDHARY V，MISHRA S，et al.Adhesivesand plastics based on soy protein products[J].IndustrialCrops and Products，2002，16(3)：155-172.

(责任编辑刘舸)

Preparation of Composite Adhesive Bonding of PPC/PE

JIANG Chong1, CHEN Li-gong1, ZHANG Jian-wei2

(1.School of Application and Management of Military Oil Engineering,Logistics Engineering University of PLA, Chongqing 401331, China;2.Institute of Physical Science and Technology,Sun Yat-Sen University, Guangzhou 510275, China)

Abstract:Methyl Ethylene Carbonate (PPC) can be completely biodegraded, and due to the need of production, the polar PPC needs to be bonded with non-polar PE together, but because both frontal polarity is large, general adhesive is hard to make them bond. Aiming at this problem, a composite adhesive was prepared with using maleic anhydride grafted modified PPC and PPC-G-MAH，PE-G-MAH as main base material, and adding EVA to strengthen the bonding strength of the system. The results show that when the quality ratio of PPC-G-MAH，PE-G-MAH and EVA is 3∶3∶2, their adhesive effect is the best.

Key words:methyl ethylene carbonate; polyethylene; maleic anhydride; splice

中图分类号：TQ433

文献标识码：A 1674-8425(2016)03-0047-04

doi:10.3969/j.issn.1674-8425(z).2016.03.008

作者简介：江翀(1991—)，男，硕士，主要从事润滑材料及润滑油添加剂萃取的研究。

收稿日期：2015-11-22

引用格式：江翀,陈立功,张建威.一种可粘接PPC/PE的复合胶粘剂的制备[J].重庆理工大学学报(自然科学)，2016(3):47-50.

Citation format：JIANG Chong, CHEN Li-gong, ZHANG Jian-wei.Preparation of Composite Adhesive Bonding of PPC/PE[J].Journal of Chongqing University of Technology(Natural Science)，2016(3):47-50.