共聚酯熱熔膠改性研究

董常濤

（青島大學(xué)，山東 青島 266071）

1 引言

熱熔膠是以熱塑性樹脂或熱塑性彈性體為主要成分，添加增塑劑、增粘樹脂、抗氧劑、阻燃劑及填料等成分，經(jīng)過(guò)熔融混合而制成的固體狀粘合劑[1]。熱熔膠優(yōu)良性質(zhì)具體體現(xiàn)在[2]：無(wú)溶劑，100%為固體，不會(huì)揮發(fā)，不會(huì)造成污染和危害；操作簡(jiǎn)便，可在短時(shí)間內(nèi)完成固化；方便運(yùn)輸，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)等方面。這使得熱熔膠成長(zhǎng)為膠粘劑市場(chǎng)發(fā)展的方向，其年產(chǎn)量也在穩(wěn)步提升。

共聚酯熱熔膠具有較高的耐熱性，良好的耐水性和彈性，且其中聚酯分子中含有-C-O-鍵，使得其對(duì)于羊毛、棉、麻等天然纖維和丙綸、滌綸等合成纖維具有較好的粘結(jié)效果，被廣泛用于無(wú)紡布、地毯接縫、衣料襯里、拉鏈等的粘接。但因其熔體粘度大，流動(dòng)性與滲透性差等缺點(diǎn)，單一采用共聚酯作為基礎(chǔ)聚合物已經(jīng)難以適應(yīng)當(dāng)前實(shí)際需求，所以合理對(duì)共聚酯熱熔膠進(jìn)行改性才能滿足工業(yè)生產(chǎn)的要求。

超支化聚合物特有的支化分子結(jié)構(gòu)使其分子之間沒(méi)有纏結(jié)和單接的同時(shí)又具有大量端機(jī)[3]。因其高溶解度、高活性、增強(qiáng)增韌、低黏度等特性[4]，常以添加助劑或中間體的形式被用作高分子材料中。馬輝[5]等人用三羥甲基丙烷與鄰苯二甲酸為原料制成的超支化聚酯用作PET纖維的改性添加劑,新合成的超支化聚酯與PET化學(xué)成分相似,有較好的相容性,并且由羥基封端, 具有優(yōu)良的吸水性和結(jié)合染料的性能。超支化聚酯的三維立體結(jié)構(gòu)增加了熔體分子空間，提高了熔體分子流動(dòng)性方向上的取向度，改善了PET流變性能。故以超支化聚酯H-104為添加助劑，通過(guò)調(diào)控添加超支化聚酯H-104的添加量（即超支化聚酯H-104的添加比例），制備不同比例的改性共聚酯材料，進(jìn)而測(cè)試表征改性材料的熔融指數(shù)，同時(shí)以改性材料為粘結(jié)劑，采用涂覆的方式，模擬制備機(jī)織地毯緯紗，在一定的溫度、壓力和時(shí)間下進(jìn)行熱壓，研究不同混比的改性材料對(duì)地毯絨頭的粘結(jié)性能。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 實(shí)驗(yàn)原料及設(shè)備

實(shí)驗(yàn)原料：PES共聚酯，熔融范圍：105-115℃, 超支化聚酯H-104，起始分解溫度：230.2℃。

實(shí)驗(yàn)設(shè)備：SHJ-20型同向雙螺桿擠出機(jī)、SRZ-400C型微處理控制熔體流動(dòng)速率測(cè)定儀、DB-2電熱板、INSTRON-3300萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)。

2.2 樣品的制備

2.2.1 原料擠出造粒

將超支化聚酯H-104和PES共聚酯按照表1比例混合均勻并分別裝于密封袋中。根據(jù)原料共聚酯的熔點(diǎn)，設(shè)置出雙螺桿擠出機(jī)的溫度，本實(shí)驗(yàn)所用的溫度范圍115～150℃，并以5℃作為溫度區(qū)間，用雙螺桿擠出機(jī)將物料熔融混合后拉出長(zhǎng)絲，并通過(guò)切粒機(jī)將長(zhǎng)絲切粒[6]。由于進(jìn)料口投入物料粒徑較小時(shí)，其松散度較大，所以為了使原料與助劑充分混合、成分均勻，就需要將切好的顆粒再一次通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)熔融混合，再次通過(guò)切粒機(jī)切粒[7]。

表1 添加超支化聚酯H-104的質(zhì)量占比（%）

2.2.2 粘結(jié)強(qiáng)力試樣制備

將不同比例PES共混物在電熱板加熱熔融后均勻地涂覆在地毯基部的緯紗上，并將羊毛絨頭紗U形地掛在涂膠緯紗上，在140℃加熱板上用0.5kg砝碼壓制30s后取出置于常溫下。

2.3 測(cè)試與表征

2.3.1 熔融指數(shù)測(cè)試

按照GB/T 3682-2000標(biāo)準(zhǔn)，將經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)擠出后的式樣置入小槽中，槽末接有細(xì)管，細(xì)管直徑為2.095mm，管長(zhǎng)為8mm。加熱至140℃后，原料上端即由活塞施加2.16kg向下壓擠，量測(cè)該原料在10min內(nèi)所被擠出的重量，即為該式樣的熔融指數(shù)。

2.3.2 粘結(jié)強(qiáng)力測(cè)試

用萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)測(cè)試絨頭紗線粘結(jié)強(qiáng)力，拉伸速度為10mm/min，每組樣品測(cè)試20次后參考《工程參數(shù)的最優(yōu)化設(shè)計(jì)》將測(cè)試結(jié)果進(jìn)行獨(dú)立性，異常值和正態(tài)性檢驗(yàn)后取平均值。

3 結(jié)果與討論

3.1 超支化聚酯含量對(duì)改性PES熱熔膠熔融指數(shù)的影響

圖1 熔融指數(shù)測(cè)試結(jié)果

超支化聚酯含量對(duì)改性PES的熔融指數(shù)的影響如圖1所示。由圖1可以看出，超支化聚酯可以改善PES熱熔膠的流動(dòng)性。隨著超支化聚酯質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，改性PES的熔融指數(shù)呈現(xiàn)先增大后減小并始終比未被改性PES熔融指數(shù)高的趨勢(shì)。同時(shí)當(dāng)超支化聚酯含量為3%時(shí)，改性PES的熔融指數(shù)達(dá)到最大為8.04g/10min。其原因可能是超支化聚酯中非極性部分將聚合物分子的極性部分屏蔽起來(lái)，并拉大了大分子之間的距離，從而削弱了大分子之間的范德華力，使得改性PES粘度降低[8]，但是隨著超支化聚酯添加量的進(jìn)一步提升，會(huì)影響PES質(zhì)量，反而降低其流動(dòng)性。

3.2 超支化聚酯混比對(duì)粘結(jié)強(qiáng)度的影響

表2 粘結(jié)強(qiáng)力測(cè)試結(jié)果

超支化聚酯混比對(duì)PES熱熔膠粘結(jié)性能的影響如表2所示。從表2可以得出,粘結(jié)強(qiáng)力呈現(xiàn)先上升再下降的變化趨勢(shì)。當(dāng)超支化聚酯質(zhì)量占比為0時(shí)，粘結(jié)強(qiáng)力為3.52N；當(dāng)超支化聚酯質(zhì)量占比為1%時(shí)，粘結(jié)強(qiáng)力增加到5.28N；當(dāng)超支化聚酯質(zhì)量占比為2%時(shí)，粘結(jié)強(qiáng)力為7.82 N；當(dāng)超支化聚酯質(zhì)量占比為3%時(shí)，粘結(jié)強(qiáng)力增加到9.56N；當(dāng)超支化聚酯質(zhì)量占比為4%時(shí)，粘結(jié)強(qiáng)力為8.28N；當(dāng)超支化聚酯質(zhì)量占比為5%時(shí)，粘結(jié)強(qiáng)力增加到7.78N。綜合測(cè)試改性PES共聚酯的熔融指數(shù)數(shù)值，不難看出，當(dāng)超支化聚酯質(zhì)量占比為3%時(shí)，其流動(dòng)性最好，此時(shí)在模擬粘結(jié)地毯絨紗時(shí)測(cè)得的其粘結(jié)強(qiáng)力也是最高的，達(dá)到了9.56N。

4 結(jié)論

隨著現(xiàn)代工業(yè)的進(jìn)步，越來(lái)越多的企業(yè)會(huì)選擇無(wú)毒，不污染環(huán)境的熱熔膠，這也將帶動(dòng)PES熱熔膠改性技術(shù)的不斷創(chuàng)新發(fā)展，可以預(yù)見(jiàn)在國(guó)家科技浪潮下，人們將靈活應(yīng)用新技術(shù)進(jìn)行試驗(yàn)，促使大量新型改性PES熱熔膠的出現(xiàn)，同時(shí)在研究改性材料的過(guò)程中要堅(jiān)持低碳、節(jié)能、環(huán)保的原則，緊跟高科技發(fā)展和新材料的應(yīng)用需求。圍繞PES熱熔膠服用市場(chǎng)的鞏固與擴(kuò)大，加強(qiáng)生產(chǎn)廠家與高校、研究機(jī)構(gòu)之間的交流和溝通，以實(shí)現(xiàn)知識(shí)和資源的互補(bǔ)、整合，達(dá)到信息共享、統(tǒng)籌發(fā)展之目標(biāo)[9]。