1.   介绍

热熔胶是一种特殊类型的粘合剂，通常基于低熔点聚合物，不使用任何溶剂，不固化和交联。由于其易加工、安全性高，良好的耐化学性以及较低的价格，常常被应用于包装、纺织、建筑和电子工业等领域。

研发工程师在工作中经常会遇到大量可能适用于特定热熔胶应用的聚合物。但拿到样品数据及属性通常不明确或仅特定用于某个生产商，不代表实际应用中的需求。在此情况下，需要寻求一种快速高效的方法来评价此类热熔胶的粘附特性，从而可以更高效地筛选和评估合格适用的热熔胶。

乙烯-醋酸乙烯酯共聚物是工业和科学文献中最常用的热熔胶之一。对乙烯-醋酸乙烯酯共聚物与芳烃树脂的共混物进行了流变学表征，并对其粘接性能进行了研究。筛选了不同醋酸乙烯含量对粘弹性行为的影响。通过动态机械热分析研究了增粘剂的相容性，发现基于松香的增粘剂的相容性优于基于碳氢树脂的增粘剂。对乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、碳酸钙和萜烯-苯酚树脂组成的三元混合物进行了流变学研究，并将粘附强度与材料的粘弹性性质联系起来。

大多数试验方法都是在不同等级的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物上进行的。乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的熔体流动指数范围很广，并且对各种粘附物表现出良好的粘附性能。乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的性能主要受其醋酸乙烯酯含量和熔体流动指数的影响，熔体流动指数与分子量有关。本次实验的目的是评估适合聚酰胺-钛混合基质连接的热熔胶，包括这些聚合物的表征、润湿和粘合行为。

2.   实验

附着力测试是在德国LUM GmbH的附着力分析仪LUMiFrac上进行的。测量原理基于离心力，该离心力可同时施加在多达8个样品上，可使8个样品同时测试。负载增加是通过转子匝数的变化来实现的。自动检测粘合剂的失效，并计算断裂时的力和相应的抗拉强度。载荷范围在0.1至6.5 kN之间。测试基座（铜）重量为17 g，面积为78.54 mm²。将聚合物珠压入直径为8 mm、厚度为0.25 mm、温度为100˚C、压力为5 bar的圆盘中，持续1分钟。通过将圆盘放置在基质和试样之间的通用对流烘箱UFE500中，将试样粘合在一起。通过流变测量验证了特定温度。粘合时间为15分钟，随后在室温下冷却30分钟。

3.   结果与分析

对于LumiFrac粘附试验，我们选择了5种不同聚合物基的聚合物。一般来说，粘合力相对较低，这是热熔粘合剂的典型情况。如图1（a）所示，在0.46 MPa的压力下，测定了Evatane 28-800的最大粘附力。在78˚C下使用。标准偏差相对较大，这是拉力试验的典型情况。Pearlbond 123（0.38 MPa；在77˚C下使用）、Griltex D1582E（0.36 MPa；在107˚C下使用）和Lotryl 35BA320（0.32 MPa；在89˚C下使用）在标准偏差范围内差异不显著。聚烯烃Exact 8230的粘附强度（0.16 MPa）显著降低，并在96˚C下使用。为了评估粘附强度与膜厚度的相关性，我们使用Evatane 28-800进行了一系列测量。发现粘合剂用量和粘合强度之间存在线性关系（见图1（b））。厚度为0.1mm的平均值为0.31MPa，而厚度为0.25mm的平均值为0.46MPa。

        图 1  LUMiFrac附着力试验

a、 附着力结果图（MPa）；b、 粘合剂厚度依赖性；c、 温度依赖性；

d、 Evatane 28-800样品的故障模式示例

表1 总结了失效模式分析。Evatane 28-800对聚酰胺的附着力明显优于对喷砂钛的附着力。Lotryl 35BA320和Griltex D1582E也观察到了相同的结果。在测试的粘合剂中，只有热塑性聚氨酯Pearlbond 123比预期的聚酰胺更好地粘附在钛上。典型故障图如图1（d）所示。钛基板由铝插座覆盖，在铝插座上放置铜砝码，聚酰胺基板在右侧显示为一块板。通常，会观察到混合失效模式。

 表1  混合基材连接中聚酰胺和钛的附着力

样品制备对于附着力测试至关重要。均匀的样品厚度对于避免导致较低值的剥离行为非常重要。如流变部分所述，如果粘结温度在振荡温度扫描曲线的C部分内，则粘附力最强。如果温度较低，则润湿不足，预计粘附力不足。这解释了不同聚合物使用的不同应用温度。这已通过在不同温度下使用的Evatane 28-800进行了验证（图1（c））。在78˚C下使用时观察到最大粘合强度。有趣的是，我们发现，在冰箱中快速冷却样品后，与钛的粘合比与聚酰胺的粘合更好，从而产生更高的粘合强度（0.55 MPa）。假设这是由于不同的结晶过程以及与钛粗糙表面的相互作用。这一发现将在下一步工作中详细分析。

4 总结

本次研究展示了选择和评估简单混合基材粘接用热熔粘合剂的方法。使用标准化和新方法对各种热熔粘合剂的热、润湿和粘附行为进行了表征。对流变行为进行了详细研究。它将为工程师和粘合剂用户提供一个工具箱，其中包含易于应用和随时可用的技术，用于评估不同的粘合剂。方法进行了比较，并解释了粘合剂的不同化学结构。这些结果可用于进一步研究粘附对结晶现象的依赖性。快速评估粘合剂是否可粘附在聚酰胺（PA）和钛（Ti）上。实验中使用了一种基于离心原理的相对较新的试验方法，该方法可以以平行方式轻松测量附着力，非常适合本评估研究。同时，每个特定的工业热熔应用可能需要改进或修改的实验工具来表征热熔粘合剂。