二聚酸型聚酰胺乙烯共聚物共混体的制备与性能研究

二聚酸型聚酰胺乙烯共聚物共混体的制备与性能研究

二聚酸聚酰胺（pa）树脂结晶度低，融合温度大，广泛用于热熔胶。乙烯-丙烯酸酯共聚物的热稳定性和低温柔韧性比EVA好,能长期在高温下应用,对PE、PP等基材的粘接强度高。由于乙烯-丙烯酸酯共聚物的极性较低,故通常采用带部分羧基的乙烯-丙烯酸酯共聚物EEA(或EBA)同PA树脂共混配制热熔胶。其具有较优异的粘接性能和低温柔韧性,而且能直接粘接未处理的PE基材。Doucet等人采用10%～20%(质量)的乙烯-丙烯酸酯-其它不饱和酸或酸酐的三元共聚物与普通二聚酸型PA树脂进行共混,所配热熔胶具有优异的低温性能,同时对PE、Fe与Al表面粘接后具有非常高的剥离强度。因此采用EEA与二聚酸型聚酰胺树脂的共混组成物配制热熔胶一直令人关注。本文采用主链含部分酯基的二聚酸型聚酰胺树脂与乙烯-丙烯酸乙酯-马来酸酐三元共聚物进行熔融共混,研究了不同组成的共混体的多种基本性能,同时探讨了它们应用于热熔胶时的基本性能。1实验部分1.1聚丙烯酸酯aea二聚酸型聚酯酰胺(PA):自合成,其环球软化点为120℃,玻璃化温度为-23℃,特性粘数为0.42dL/g,聚酯链段占15%;乙烯-丙烯酸乙酯-马来酸酐三元共聚物(EEA):6mass%/EA,3mass%MA,法国阿托化学公司,Loteder8200。共混设备:SK-160B型双辊筒塑炼机。1.2抗氧剂和树脂的制备先将EEA树脂按Tab.1的量加到双辊混炼机上,控制辊温在120～130℃,使之熔化,再加入相应的聚酯酰胺树脂和抗氧剂(总质量0.5%的抗氧剂7910),混炼15min,使之共混均匀。1.3材料的拉伸和剪切性能软化点:GB12007.6-89,升温速率5℃/min;Tg:Perkin-ElmerDSC7,升温速率10℃/min;熔融粘度:ASTMD3226;拉伸强度:ASTMD638,拉伸速率50mm/min;邵氏D型硬度:GB2411;-30℃低温柔韧性:ASTMD3111,以不发生脆裂样品的百分比表示,当80%的样品不发生脆裂则表示该样品低温柔韧性达到-30℃。对PE、Fe粘合性拉拔试验:将熔化的胶涂于基材上,冷却1h后,用手将其剥离,判断标准:很好(不能剥离),好(不能剥离),满意(部分剥离),差(容易剥离);剪切强度:以金属铝为试片材料,参照ASTM1002-72,拉伸速率20mm/min;剥离强度:以0.3mm厚的金属铝箔为试片材料,参照GB2791-81,拉伸速率200mm/min。2结果与讨论2.1eea与聚酯酰胺树脂间的作用共混体的软化点是一项重要性能,其组成对所配热熔胶的软化点有直接影响。从Fig.1可见,随着EEA含量的增加,体系软化点先是升高;当EEA含量在35%左右时,体系软化点达到最高值约145℃;之后,随着EEA含量增加,软化点降低;当体系中EEA含量超过80%后,软化点几乎不变。EEA树脂中的强极性羧基容易与聚酯酰胺树脂端氨基、羟基等在共混过程中发生一些物理的和化学的作用,如氢键、化学交联等,体系软化点初期随着EEA含量增加而升高,这同体系中EEA中的羧基与聚酯酰胺树脂的以上作用有关。随着体系中EAA含量的增加,这些作用程度增大,EEA含量在35%左右时,体系中上述各种作用程度达到最大,体系软化点亦达到最高值约145℃。EEA含量超过35%时,由于过多的EEA使得EEA与聚酯酰胺树脂间的作用程度减小,软化点随之降低。当EEA超过80%时,体系中EEA太多,导致EEA与聚酯酰胺树脂间的各种作用对体系软化点几乎无影响。可见,选择合适的EEA与聚酯酰胺含量,可以得到合适软化点的共混体。2.2分散均匀性Fig.2为共混体的DSC曲线,线1#为纯聚酯酰胺的DSC曲线,其在-20～30℃出现玻璃化转变,线7#为纯EEA的DSC曲线,其在50℃左右出现玻璃化转变。Fig.2中,线2#、3#、4#与线1#一样,在-20℃左右出现明显的玻璃化转变峰;线5#、6#在30～40℃出现较明显的玻璃化转变峰,其形状与线7#近似,因此从DSC曲线来看,除了线5#外,其它共混体均只有1个较为明显的玻璃化转变峰,表明EEA与聚酯酰胺比例在较大的范围内,共混体中只出现1个较大的DSC可以检测得出的相畴,共混体的分散均匀性好。聚酯酰胺/EEA共混体的一个特点就是具有优异的低温柔韧性(见Tab.2),由Tab.2可见,当EEA含量超过50%时,体系的低温柔韧性可通过-30℃。2.3eea含量对拉伸强度的影响力学性能对于共混体非常重要,它对聚酯酰胺/EEA热熔胶的粘接强度有直接影响。Tab.3列出了聚酯酰胺/EEA共混体的断裂伸长率与硬度,Fig.3为共混体中EEA含量对断裂强度的影响,体系中EEA含量变化对拉伸强度的影响规律同软化点一样,随着EEA含量的增加,体系拉伸强度先是升高;当EEA含量在35%左右时,体系拉伸强度达到最大约9.1MPa之后,随着EEA含量增加,拉伸强度降低,体系拉伸强度初期随着EEA含量增加而升高的原因同软化点一样,与体系中EEA中的羧基同聚酯酰胺树脂的前述多种作用有关。随着体系中EEA含量的增加,这些作用程度增大,在EEA含量在35%左右时,体系各种作用程度达到最大,体系拉伸强度亦达到最大值;EEA含量超过35%时,由于过多的EEA使得EEA与聚酯酰胺树脂间的作用程度减小,拉伸强度随之降低;当EEA超过80%时,体系中EEA太多,导致EEA与聚酯酰胺树脂间的各种作用对体系拉伸强度几乎无影响,因此拉伸强度变化不大。体系中EEA含量在21%～50%之间时,拉伸强度比纯的聚酯酰胺或EEA的都高,表明EEA与聚酯酰胺树脂对共混体的强度都有很好的贡献,对共混体强度起到了协同增加的作用。另外,只需加入11.1%的EEA,则共混体的硬度明显增大,当EEA含量超过11.1%时,共混体的硬度几乎不变。2.4pe与聚酯酰胺pe的特性聚酯酰胺/EEA共混体适合于PE、Fe的粘接。由于EEA树脂对PE具有较好的亲和性,因此很适合PE的粘接;而极性强的聚酯酰胺对Fe具有较好的亲和性,所以对Fe具有较好的粘合性。Tab.4表明当EEA含量为35.5%时,体系对PE与Fe均具有满意的粘合性。2.5材料中接枝指数mFig.4为聚酯酰胺/EEA共混热熔胶的剪切强度与EEA含量之间的关系。当EEA含量为11.1%时,剪切强度最大;EEA含量超过11.1%,则剪切强度明显降低。剪切强度的这种变化规律是因为