PVC材料

PVC材料所用胶粘剂概况

(2008-10-29 10:06:21)

聚氯乙烯ＰＶＣ是最早工业化的塑料品种之一。它是氯乙烯单体在引发剂作用下,通过自由基聚合反应而得到的线型聚合物。与其他塑料品种相比,ＰＶＣ具有难燃、抗化学药品性、优良的电绝缘性和较高的强度等特点。而且采用增塑和共聚的办法,能使ＰＶＣ性质发生很大的变化。添加30%左右增塑剂可用作具有柔性弹性的软质ＰＶＣ;不加或少加增塑剂或以ＰＶＣ的共聚物为主体制成硬质ＰＶＣ。它与其他塑料不同,从软质到硬质,可制成各种管材、板材、异型材、薄膜、纤维、涂料、人造革、电线电缆绝缘等制品,在工农业和日常生活中获得非常广泛的应用。作者综述近十余年来国内各种ＰＶＣ材料粘接所用胶粘剂的研究现状。

1.丙烯酸酯类胶粘剂

在合成胶粘剂中,丙烯酸酯系胶粘剂是比较引人注目的新秀,其性能独特,品种繁多,专利报告不胜枚举。当用于ＰＶＣ材料间的粘接时,丙烯酸酯胶粘剂的有机挥发物含量低,并且粘接牢固,但当用于ＰＶＣ薄膜粘接时,由于ＰＶＣ薄膜表面光滑,因而初粘力较低,粘接强度较差。马立群等采用自制的Ｓ-01型乳化剂,合成了共聚型丙烯酸酯胶粘剂。用于ＰＶＣ膜对木材,皮革等多孔性材料的粘接,效果较为显著。Ｓ-01型乳化剂与十二烷基硫酸钠配合使用,效果更好。丙烯酸丁酯与醋酸乙烯酯的配比为33:4时,胶粘剂的剥离强度可达到4300ｇ/2 5ｃｍ,而乳化剂的用量在为单体量的4%时,效果较好。

张永金等研制的聚丙烯酸酯系列胶粘剂。当用于人造革表面植绒时,克服了由于油性胶粘剂在生产中出现的环境污染和能耗大,防火要求高以及对工人身心健康危害大等缺点,其

质量均达到或超过了油性胶粘剂所得产品。此胶粘剂是以丙烯酸酯为主要原料,选用性能优良的乳化体系通过乳液聚合而成的。杨冰等以特制的含羟基聚丙烯酸酯自交联乳液为主体,掺入一定量的多异氰酸酯溶液,经有效的分散、均质处理,制成一种适合于ＰＶＣ-Ｕ管材的水基型粘合体系。在其胶膜固化过程中,异氰酸酯基团与体系中聚乙烯醇羟基反应生成氨基甲酸酯,形成第二交联,这样得到的聚丙烯酸酯-聚氨酯互穿网络结构,可以加强粘接层的内聚力和耐水性能,完成对ＰＶＣ材料的牢固粘接。粘接强度可达3.5ＭＰａ,粘度达到0.85～10Ｐａ·ｓ,储存期为0 5ａ。其中,多异氰酸酯的添加量对粘接的强度,耐水性能以及胶液储存期有着重要的影响。随着配方中多异氰酸酯的增多,粘接强度也逐渐提高。实际上,加入量在4%～5%已经有满意的强度效果。另外,多异氰酸酯含量低的胶粘剂配方,抗水能力差。且粘接板浸水时间越长,强度下降越严重,随着配方中多异氰酸酯含量增多,粘结强度受水的影响逐渐减弱。郭振良等以丙烯酸酯、丙烯酸、醋酸乙烯为原料制得共聚乳液,并加入改性增粘树脂增塑剂提高乳液对ＰＶＣ薄膜的初始粘接强度。通过实验可看出,当每100份乳液中加入15～20份改性增粘树脂时,胶的剥离强度可达到48 3～48 5Ｎ/25ｍｍ,且胶粘剂具有湿润性好、初始粘接强度高、易固化、粘度高、无毒、无污染等特点,在木材、家具等领域,具有较高的推广价值。

2.聚氨酯类胶粘剂

聚氨酯(ＰＵ)胶粘剂是分子链中含有氨酯基(—ＮＨＣＯＯ)和/或异氰酸酯基(—ＮＣＯ)的胶粘剂。聚氨酯胶粘剂由于性能优越,在国民经济中得到广泛应用,是合成胶粘剂中的重要品种之一。黄伙兴等[7]研究改性过氯乙烯类树脂和聚氨酯两种胶粘剂品种,使之用于ＰＶＣ人造革制造过程中的粘接。此两种胶粘剂选用邻苯二甲酸二苯酯作增塑剂,加入一定量的增粘树脂,用适量的有机溶剂,并加入适量的交联剂。当增粘树脂邻苯二甲酸二苯酯的用量增加到37 5ｇ时,胶粘剂的剥离强度最高,此时的剥离强度为25 0Ｎ/2 5ｃｍ。如果继续提高增塑剂的用量,胶层出现不干性,剥离强度反而降低。而在过氯乙烯溶液中加入增粘树脂后,

会使试样的压合工艺有较大的改善。如果将氯化松香与422#改性松香树脂并用,可同时获得较好的工艺性能和剥离强度。但聚氨酯树脂溶液中却不适合加入各种改性松香树脂。而各种异氰酸酯类交联剂,对提高过氯乙烯胶层的剥离强度均有一定的作用。尤以具有三个官能团的列克纳的效果最好。此两种胶粘剂均可用于ＰＶＣ人造革的粘接,但过氯乙烯类胶粘剂的胶层较坚硬,聚氨酯类胶层较柔软,选何种胶种视具体情况确定。彭华君等对ＰＶＣ密封条静电植绒胶粘剂的合成工艺及应用效果进行了论述。此胶粘剂采用了双组分聚氨酯胶粘剂,Ａ组分是端羟基聚酯型聚氨酯,Ｂ组分是端异氰酸基聚醚型聚氨酯。

ＰＶＣ植绒胶分子中含有为其特征的氨基甲酸酯极性键(—ＮＨＣＯＯ—),还含有不少的酯键,醚键,脲键等。它对多种材料有着较好的粘接性能。何义才叙述了一种用于ＰＶＣ装饰膜-金属板用单组分溶剂型聚氨酯胶粘剂的合成。其选用高结晶度的聚酯、异氰酸酯、扩链剂等为原料,采用氯醋树脂增粘,所得产品的剥离强度为30～60Ｎ/2ｃｍ,粘度为120～140ｓ,刺激性较小。该胶各项力学性能指标均达到了进口同类胶粘剂水平,且烘烤活化条件有较大程度降低,成本会大大降低。应用于国内多家ＰＶＣ彩板生产厂家均获好评,完全可以替代进口同类胶粘剂。杜官本介绍了一种以水性高分子乳液和异氰酸酯为主要成分的胶粘剂,特别适用于ＰＶＣ膜与木质基材的复合。当乳液与固化剂比例为100:7(质量比)、施胶量约为100ｇ/ｍ2、热压温度85～90℃、热压周期3ｍｉｎ、压力0. 35ＭＰａ时,ＰＶＣ膜72ｈ后常态剥离强度为2 9Ｎ/ｍｍ。此胶粘剂还具有较高的初始强度,且能满足“木材镂,铣雕花-ＰＶＣ覆膜”加工工艺要求。此外,该胶粘剂为水性高分子乳液,无有机溶剂污染,使用安全,适用面广。许大生等以自制的特殊聚酯二醇,4,4′—二苯基甲烷二异氰酸酯及扩链剂1,4—丁二醇为主要原料,合成了一种用于ＰＵ-ＰＶＣ复合革生产的单组分胶粘剂。与常用的复合革双组分聚氨酯胶粘剂相比,该胶粘剂具有较高的粘接强度。这两种胶粘剂的应用性能对比见表1。

危民喜选用ＭＰＵ-20聚氨酯胶粘剂用于ＰＶＣ/钢板与胶木板的复合。 ＭＰＵ-20

胶的180°的剥离强度≥1. 96ｋＮ/ｍ,ｐＨ值在6～8之间,而使用温度在0～40℃。此胶具有施工快、工艺简单、节省工时、成本低、粘接力强、常温固化以及胶层固化后不溶不熔、无毒、阻燃的特点。以其复合后的材料用于船舱室壁的装饰装修,效果较好。

3.改性过氯乙烯(ＣＰＶＣ)胶粘剂

过氯乙烯树脂是聚氯乙烯经过氯化反应后的产物,其结构式与聚氯乙烯非常相似,而且溶解性好,能溶于丙酮等多种有机溶剂中,具有良好的粘接性。并且根据高分子物质结构“相似相溶”的原理,在选择ＰＶＣ材料胶粘剂时,要考虑到其结构应与聚氯乙烯的结构相似。因而ＣＰＶＣ是一种很好的ＰＶＣ粘接材料。但此胶粘剂中的溶剂,如环己酮、苯、甲苯、氯代烃是有毒的挥发性物质,会给工作人员及周围环境造成危害,为此,研究工作者们使用添加改性剂的方法,调节胶粘剂的粘度使之便于施工,并降低胶粘剂的成本,还可以改善胶粘剂的物理机械性能。任彩元等为了研制改性ＰＶＣ装饰板与木材的胶粘剂,选择了ＰＶＣＷ胶。ＰＶＣＷ胶的主要组分为过氯乙烯树脂,酚醛树脂作为增粘剂,聚氨酯作为增韧交联剂等。此胶在25℃时的剪切强度为2 46ＭＰａ,不均匀扯离强度为60.8Ｎ/ｃｍ2。在相对湿度95%～100%时的剪切强度为2.90ＭＰａ,不均匀扯离强度为60.78Ｎ/ｃｍ2。因而ＰＶＣＷ胶对ＰＶＣ胶与木材的粘接性能好,剪切强度超过木材本身强度,能满足家具生产的使用要求。徐国平研制出一种溶液型胶粘剂,用于粘接硬ＰＶＣ管,得到比较好的效果。将过氯乙烯树脂溶于有机溶剂中,加入助剂,形成一定浓度的胶液,该胶液使ＰＶＣ表面适当的软化,稍加压立即达到粘合。配方中如使用挥发性快的溶剂固化速度会更快。采用适量的偶联剂、触变剂和填料提高胶的粘接强度,增加其防渗能力。采用柔韧性聚合物,在不降低胶的强度的条件下,可增加胶粘剂的柔韧性,避免管子移动或安装中接头处胶开裂而造成粘接失败的可能性。褚衡等用氯化ＥＰＤＭ(ＣＥＰＤＭ)与ＣＰＥ、ＥＶＡ共同改性ＣＰＶＣ研制出的胶粘剂,能使硬质ＰＶＣ板材粘接剪切强度有较大的提高。用如下配方:ＣＰＶＣ,100份;ＥＶＡ,5份;ＣＥＰＤＭ,1 5份;ＣＰＥ,6份,其剪切强度可达到6.3ＭＰａ。因而,用ＥＶＡ,Ｃ

ＰＥ及所合成的ＣＥＰＤＭ改性ＣＰＶＣ制成的硬质ＰＶＣ板用溶剂性胶粘剂的性能,超过了国内同类产品,拓宽了新型聚合物氯化乙丙橡胶的应用。马剑华采用氯化聚氯乙烯树脂和聚氯乙烯树脂为粘料,以邻苯二甲酸二丁酯增塑剂和醇酸树脂对胶粘剂进行改性。藉不同沸点的溶剂及填料满足施工的工艺要求,研制出一种专用于ＰＶＣ管道防渗漏的密封胶粘剂。此胶的固体含量≥65%,密封性耐压试验≥0.1ＭＰａ,拉伸粘接强度≥2ＭＰａ,外观无机械杂质和搅不开的硬块。本密封胶有着与进口塑钢土相似的性能,但其成本却只有后者的1/25。经过实际应用表明,该密封胶粘剂具有优良的耐酸、耐碱、耐水性能。

4.乙烯-醋酸乙烯(ＥＶＡ)类胶粘剂

聚醋酸乙烯类胶粘剂价格低廉、生产容易、使用方便、性能优异,尤其是以水为分散介质,安全无毒,对环境无污染,为胶粘剂工业中的一个大宗产品,随着国民经济的发展,其用量还将大幅度地增加。这种胶粘剂用于ＰＶＣ间的粘接时,易于实现连续化生产,没有溶剂污染,成本低,且所用的原料均为固体,便于包装与贮存,强度也能满足要求。但当用于ＰＶＣ薄膜的粘接时,由于ＰＶＣ薄膜为表面无孔光滑材料,因而粘接强度较差。代模栏等是用少量的丙烯酸丁酯与醋酸乙烯共聚,制得的聚合物中添加适当的增粘树脂及填料便可得到有较好粘接性能的ＰＶＣ地板胶。这种改性聚醋酸乙烯胶粘剂(简称ＢＭＡ)是以工业酒精为主体溶剂,醋酸乙烯与少量丙烯酸丁酯共聚物为基料,并添加适当的增粘树脂及填料,在不用氮气保护的(反应装置中)制得的。其成本低、毒气低、单组分、性能好,是一种对ＰＶＣ地板建材有较好粘接.

一、前言

聚氯乙烯(PVC)。它是一种线聚合物。聚氯乙烯分子中含有氯原子。由于C—CL键的偶极影响，它是一种极性很强的材料。从粘接理论上讲聚氯乙烯是一种比较可粘材料。但

实际应用则不然。因为聚氯乙烯根据含增塑剂量(一般是邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯)分为硬质、半硬质、软质三种材料。

硬质PVC含增塑剂为10—25％、半硬质PVC为30～40％、软质PVC为40-70％。若含增塑剂量超过30％以上PVC材料遇到含有溶剂型胶粘剂，往往出现增塑剂大量渗出迁移到塑料表而后妨碍了粘接。所以出现脱胶，粘不牢现象。

二、胶粘剂配方设计：

选择适用于软质PVC胶粘剂关键在于考虑PVC所用的增塑剂的种类、用量及迁移速度。增塑剂迁移至PVC的表面被胶层吸收后，一方面使胶层溶胀和软化，令其粘性下降，甚至不固化，另一方面由于增塑剂的迁移导致PVC本身变硬和脆性增加而影响其使用性能。对于选择胶粘剂所用的树脂既要求与PVC有相近的溶解度参数和弹性模量。从而所合成的胶粘剂对PVC粘接具有良好的粘接性能。又要求配胶的树脂与增塑剂没有相溶性，不被增塑剂溶胀并具有优良的封闭性。而对于溶剂和稀释剂的要求是对增塑剂没有溶解和萃取能力。在胶粘剂配方设计中必须注意尽量减少能被增塑剂溶胀、萃取树脂及溶剂的用量，从而抑制增塑剂的迁移和渗出。

例如：丙烯酸树脂类的胶粘剂，适当加入丙烯酯羟烷酯(羟丙酯或羟乙酯)，丙烯酰胺极性单体可以合成耐增塑剂性能更优粘接软质PVC的胶粘剂。

三、粘接方法：

1、在小面积粘接时，可先采用甲乙酮(丁酮)对PVC表面处理，将迁移在塑料表面增塑剂清除后，采用国产铁锚801强力胶、FN303氯丁胶粘接PVC与木材、钢、水泥即有

很好的效果。

2、但大面积粘接时采用表面处理是绝对行不通，必须采用氯丁橡胶(CR)与甲基丙烯酸甲酯(MMA)接技型氯丁胶再添加1％聚异氰酸酯可直接粘接。