一種可粘接PPC/PE的復(fù)合膠粘劑的制備

江　翀,陳立功,張建威

(1.解放軍后勤工程學(xué)院 軍事油料應(yīng)用與管理工程系，重慶　401331;

2.中山大學(xué) 物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,廣州　510275)

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一種可粘接PPC/PE的復(fù)合膠粘劑的制備

江翀1,陳立功1,張建威2

(1.解放軍后勤工程學(xué)院 軍事油料應(yīng)用與管理工程系，重慶401331;

2.中山大學(xué) 物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,廣州510275)

摘要：聚甲基乙撐碳酸酯(PPC)能完全被生物降解，由于生產(chǎn)上的需要，極性的PPC需要與非極性的PE粘結(jié)在一起，由于兩者額極性相差較大，一般膠粘劑很難使兩者相粘結(jié)。針對(duì)該問(wèn)題，制備了一種復(fù)合膠粘劑，通過(guò)馬來(lái)酸酐接枝改性PPC,以PPC-G-MAH，PE-G-MAH為主要基體材料，并加入EVA以增強(qiáng)體系的粘接強(qiáng)度。結(jié)果表明：當(dāng)PPC-G-MAH，PE-G-MAH和EVA三者的質(zhì)量配比為3∶3∶2時(shí)粘接效果最好。

關(guān)鍵詞：聚甲基乙撐碳酸酯；聚乙烯；馬來(lái)酸酐；粘接

以二氧化碳為原料與環(huán)氧丙烷共聚制備的聚甲基乙撐碳酸酯(PPC)能完全被生物降解[1],這種方法既可以利用二氧化碳,而且也可以減少“白色污染”,因此受到各國(guó)科學(xué)家的廣泛關(guān)注[2-3]。PPC易分解,生物相容性好,且具有極低氧透過(guò)率,可廣泛應(yīng)用于包裝材料領(lǐng)域(如一次性食品包裝材料、薄膜、降解發(fā)泡材料、降解性熱熔膠等)[4-5]。由于一些實(shí)際生產(chǎn)的需要，PPC需要與一些聚烯烴類塑料如聚乙烯(PE)等進(jìn)行粘接，而由于PPC和聚乙烯的極性大不相同，很難用一般的粘接劑使其粘接，故而需要探索一種特制的膠粘劑，以期能很好地把PPC和聚乙烯粘接在一起。

膠粘劑就是通過(guò)粘合作用，能將同種、兩種或兩種以上同質(zhì)或異質(zhì)的制件(或材料)連接在一起，固化后具有足夠強(qiáng)度的有機(jī)或無(wú)機(jī)的、天然或合成的一類物質(zhì)[6]。膠粘劑通過(guò)界面的粘附和物質(zhì)的內(nèi)聚等作用，能使兩種或兩種以上的制件或材料連接在一起。膠粘劑必須要通過(guò)適當(dāng)?shù)恼辰舆^(guò)程才會(huì)發(fā)揮它的功能[7]。膠粘劑和粘接技術(shù)在結(jié)構(gòu)連接、裝配加固、減振抗震、減重增速、裝飾裝修、防水防腐、應(yīng)急修復(fù)等方面的作用越來(lái)越大，特別是在節(jié)能、環(huán)保、安全以及新技術(shù)、新工藝、新產(chǎn)品的開發(fā)中已經(jīng)成為重要的工程材料和工藝方法。

粘接是指兩個(gè)表面靠化學(xué)力、物理力或兩者兼有的力使之結(jié)合在一起的狀態(tài)。聚合物之間、聚合物與非金屬或金屬之間、金屬與金屬和金屬與非金屬之間的膠粘接等都存在聚合物基料與不同材料之間界面粘接問(wèn)題[8]。沒有一種膠粘劑是萬(wàn)能的，不同品種、品牌的膠粘劑都有其特殊的適用對(duì)象和施工方法。膠粘劑按應(yīng)用方法可分為熱固型、熱熔型、室溫固化型、壓敏型等，按固化形式可分為溶劑揮發(fā)型、乳液型、反應(yīng)型和熱熔型等[9-10]。

1實(shí)驗(yàn)

1.1原料及儀器

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

儀器：雙螺桿擠出機(jī)，平板硫化機(jī)，萬(wàn)能拉伸試驗(yàn)機(jī)，熱封儀，傅里葉紅外光譜儀，熱重分析儀等。

1.2復(fù)合粘接劑的制備

1.2.1馬來(lái)酸酐接枝改性PPC

為提高PPC與粘合層之間的粘合性能和相容性，用馬來(lái)酸酐接枝改性PPC，采用雙螺桿擠出機(jī)反應(yīng)擠出馬來(lái)酸酐和PPC，通過(guò)紅外光譜、TG、動(dòng)態(tài)流變儀分析馬來(lái)酸酐是否成功接枝以及接枝物的熱性能和流變性能。

1.2.2復(fù)合粘接劑的制備

以PPC-g-MAH、PE-g-MAH為主要基體材料，并加入EVA，雙螺桿共混擠出，然后將所得膠粘劑用平板硫化機(jī)熱壓成片，在熱封儀上將片狀PPC以及PE在一定溫度和壓力下進(jìn)行粘接得到膠結(jié)接頭，用萬(wàn)能拉伸試驗(yàn)機(jī)對(duì)膠結(jié)接頭按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GBT2791—1995進(jìn)行剝離強(qiáng)度測(cè)試，以分析評(píng)價(jià)其粘接效果。

2實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1馬來(lái)酸酐接枝改性PPC的結(jié)果與分析

按照表1的配方(質(zhì)量比)用雙螺桿共混擠出MAH和PPC。

表1　馬來(lái)酸酐接枝PPC配方

2.1.1PPC-g-MAH的紅外光譜分析

對(duì)PPC-g-MAH和馬來(lái)酸酐單體進(jìn)行傅里葉紅外光譜測(cè)試，以分析馬來(lái)酸酐是否成功接枝，測(cè)試結(jié)果如圖1和圖2所示。

對(duì)比圖1和圖2可以發(fā)現(xiàn)：PPC-g-MAH樣品不存在馬來(lái)酸酐單體，而且分析圖1可以發(fā)現(xiàn)在1 640 cm-1處有C=C吸收峰，說(shuō)明PPC已經(jīng)成功接枝馬來(lái)酸酐，且PPC-MAH1的接枝率最高。

圖1　PPC-g-MAH和純PPC的紅外光譜圖

圖2　馬來(lái)酸酐單體的紅外光譜圖

2.1.2PPC-g-MAH的熱穩(wěn)定性

采用熱重分析儀對(duì)PPC-g-MAH進(jìn)行熱重分析，測(cè)試溫度為25～500 ℃，升溫速率為10 ℃/min,N2流速為100 mL/min，得到TG圖和熱失重?cái)?shù)據(jù)，如圖3和表2所示。

圖3　 PPC-g-MAH的熱重分析

由圖3可以發(fā)現(xiàn)：隨著MAH含量增加，熱穩(wěn)定性先提高后再降低；而且隨著接枝率的增加，熱穩(wěn)定性有所提高。由表2可以發(fā)現(xiàn)：PPC-MAH1 樣品的接枝率最高，且熱穩(wěn)定性較好。

綜合紅外光譜和熱重分析的結(jié)果確定馬來(lái)酸酐接枝PPC的最佳固含量為1%，本研究所用的PPC-g-MAH中MAH的固含量均為1%。

表2　PPC-g-MAH的熱失重?cái)?shù)據(jù)

2.2PPC-g-MAH/PE-g-MAH/EVA體系的粘接效果

將不同質(zhì)量配比的PPC-g-MAH/PE-g-MAH/EVA用雙螺桿擠出機(jī)共混擠出，熱壓成片后用熱封儀把所得膠粘劑和PE以及PPC片粘接在一起，按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GBT2791—1995進(jìn)行剝離強(qiáng)度測(cè)試，所得結(jié)果見表3。

表3　不同配比 PPC-g-MAH/PE-g-MAH/EVA

由表3可以發(fā)現(xiàn)：當(dāng)PPC-g-MAH/PE-g-MAH/EVA為3∶3∶2時(shí)體系對(duì)PE和PPC的剝離強(qiáng)度最高，其破壞形式為膠層內(nèi)聚破壞，膠和PE層以及PPC的粘接效果都很好。

3結(jié)論

1) 由傅里葉紅外光譜和熱重分析可知：馬來(lái)酸酐可以對(duì)PPC進(jìn)行接枝改性，而且當(dāng)體系中馬來(lái)酸酐固含量為1%時(shí)，接枝率最高且具有良好的熱穩(wěn)定性。

2) 通過(guò)對(duì)粘接劑的剝離強(qiáng)度測(cè)試分析可知：向PPC-g-MAH/PE-g-MAH體系中加入EVA時(shí)可以增強(qiáng)體系對(duì)PPC/PE的粘接效果，且PPC-g-MAH/PE-g-MAH/EVA質(zhì)量配比為3∶3∶2時(shí)改善效果最為顯著。

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(責(zé)任編輯劉舸)

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

中圖分類號(hào)：TQ433

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 1674-8425(2016)03-0047-04

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

作者簡(jiǎn)介：江翀(1991—)，男，碩士，主要從事潤(rùn)滑材料及潤(rùn)滑油添加劑萃取的研究。

收稿日期：2015-11-22

引用格式：江翀,陳立功,張建威.一種可粘接PPC/PE的復(fù)合膠粘劑的制備[J].重慶理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué))，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.