热熔胶软化定仪

研究背景近年来，随着我国工业自动化进程的不断加快，热熔胶由于具有环保、固化速度快等特点，其发展取得显著成效。与此同时，高装饰包装材料的应用不断扩大，对热熔胶的粘接性能提出了新的挑战。卷烟工业中对烟支的“软包硬化”包装材料便是其中之一。烟支包装材料的正面和背面均为光滑平面，使用EVA或聚烯烃热熔胶对其进行粘接，经常出现开胶、粘接不牢等问题。 为了扩大EVA热熔胶的应用范围，提高其在难粘材料上的应用，本文采用OWRK法测定热熔胶及其原料、烟用包装材料在常温下的表面能，初步讨论烟用包装材料的表面能，热熔胶原料表面能与热熔胶表面能的关系，最后结合粘接力学数据，讨论材料表面能与粘接性能的关系。 实验方法仪器：Drop Shape Analyzer-DSA25接触角测量仪，德国KRÜSS有限公司方法：将热熔胶或原料分别放在隔离纸上，放入烘箱中30min（150℃）后取出，室温冷却至少2h，选择表面平整处，裁剪成2 cm × 1cm 样品，备用。将上述样品放在DSA25平台上，使用去离子水和二碘甲烷两种液测定接触角，然后进行表面能及分量的计算。 file:///C:/Users/Thinkpad/AppData/Local/Temp/ksohtml10020/wps961.jpg 结果与讨论1.包装材料包装材料的接触角、表面能及其分量见表1。表1 烟用包装材料数据表 烟用包装材料在生产过程中，其表面处理工艺有一定的不同，纸箱表面的瓦楞纸需要加入大量的疏水剂和施胶剂（如疏水性淀粉胶等），为提高强度防止吸水后变软，所以其与水的接触角大于90°，实测在103.5°，二碘甲烷则体现完全润湿，无法测定其接触角。 普通条盒纸和软包硬化纸均是以白卡纸为基材，具有一定的强度，表面进行不同处理更加考虑其外观性及手感。普通条盒纸的正反面与水的接触角远低于软包硬化纸，同时，前者正面与二碘甲烷的接触角同样低于后者正面的。前者正面的表面能及其分量均高于后者正面，条盒白卡纸正面表面能44.7mN/m，软包硬化纸正面31.5mN/m。因此，普通条盒纸为易粘接材料，而软包硬化材料属于难粘接材料。 2.烟用热熔胶主要原料烟用热熔胶主要原料的接触角、表面能及其分量见表2。表2 烟用热熔胶主要原料数据表 增粘树脂的表面能在42.0 ~61.4mN/m，属于高表面能材料，用于提高热熔胶的粘接性。由表2可知，1#~4#原料为烟用热熔胶主体树脂，均为乙烯的共聚物。值得注意的是，在相同条件下，低醋酸乙烯含量的聚醋酸乙烯与乙烯共聚树脂对纤维类基材的粘接性要优于高醋酸乙烯含量。5#和6#原料为烟用热熔胶两种常用蜡：乙烯蜡和费托蜡，其中，费托蜡的表面能高于石蜡和乙烯蜡。7#~10#原料为烟用热熔胶常用增粘树脂，其中，C9氢化石油树脂与水及二碘甲烷的接触角均最大，表面能最低，为42.0mN/m。11#原料为实验室自制马来酸酐改性松香季戊四醇酯树脂，由于含有一定过量的马来酸酐，其对水的接触角减少至51.7°，与二碘甲烷的接触角只有 21.7°，其表面能为61.4mN/m。 3.烟用热熔胶合成的热熔胶及表面性能见表3。表3 自制烟用热熔胶数据表 由表3可知，1号胶使用费托蜡改性聚醋酸乙烯与乙烯共聚树脂，导致表面分子中的结构、结晶和分布状态的改变，致使表面能由30.8mN/m上升至41.5mN/m。2号胶在1号胶的基础上，加入了松香，通过松香中的羧基亲水基团进一步提高胶体表面能。3号胶的表面能下降为38.3mN/m，是由于所使用材料的水滴角均较高，导致表面能偏低。4、5号热熔胶分别采用材料9#或10#（即氢化C5或C9）替换3号胶中的松香季戊四醇酯，得到4号热熔胶的表面能与3号几乎相等，略高于5号胶。基于以上，我们看到单独使用增粘树脂时，即使少量松香加入也会使热熔胶在主体材料（1号胶）基础上表面能有一定的增加，而松香酯、氢化C5和氢化C9合成的热熔胶，即使大量加入也会导致表面能减少，在37.6 ~38.4mN/m，这是由于大量增粘树脂的存在减少了胶中唯一能与水形成氢键的酯基在表面的数量，使3~5号胶表面亲水性降低，表面能降低。 鉴于增粘树脂的亲水性对热熔胶表面能影响较大，利用松香季戊四醇酯对二碘甲烷接触角较小的性质，实验室制备了马来酸酐改性松香酯树脂，其表面性质如上所述。分别在6号和7号胶中添加了材料11#，从结果看，11#的加入使两项接触角都有一定的下降，表面能明显增加至53.3和55.9mN/m，而将6和7号对比，得知其加入量对热熔胶的表面能均有较大提升作用。 4.热熔胶与各种基材的粘接性能表4自制热熔胶与烟用包装材料的粘接性能对比 表4为采用表3中1 ~7号胶进行粘接实验后测得的粘接强度数据。由表4可得，纸箱属于易粘接材料，1~7号胶均达到基材破坏的效果。普通条盒包装材料，粘接效果也较为理想，2 ~7号胶配比均能达到基材破坏，这说明在基材表面能为44.7mN/m，属于高表面能材料时，与基材表面能相似的热熔胶均能取得理想的粘接效果。而1号胶的胶粘效果要相对差一些，说明对于高表面能基材，胶粘效果不由热熔胶表面能的高低决定，而取决于对基材的润湿性。对于软包硬化白卡纸，其表面能为31.5mN/m，属于低表面能基材。1 ~ 5号胶粘接效果均不理想，剥离强度均小于5N/cm，这是由于低表面能所导致。6和7号胶粘接效果较为理想，其中6号胶对基材的粘接剥离强度最高，达到11.2mN/m，破坏类型为胶层开裂，7号胶强度达到7.8N/cm，破坏类型为基材破坏。6和7号胶表面能与2~5号胶有明显差异，是取得高粘接性和基材破坏效果的主要原因。 结论应用OWRK法测得烟用包装材料、热熔胶主要原料及其制备烟用热熔胶的接触角和表面能，普通条盒白卡包装纸正面的表面能为44.7mN/m，而软包硬化白卡包装纸正面的表面能为31.5mN/m，即前者更易于粘接，后者更难粘接。 所制备的烟用热熔胶表面能在37.6~55.9mN/m，均分别高于主体树脂和蜡的表面能。松香季戊四醇酯、氢化C5和C9对热熔胶表面能的提升有限，其胶体表面能低于主体树脂和蜡混合后（1号胶）的表面能，而含一定量羧基的增粘树脂能够不同程度提高热熔胶的表面能，其数值均高于主体树脂和蜡混合后（1号胶）的表面能。 对于易粘接基材（封箱和普通条盒白卡纸），热熔胶的表面能对粘接效果影响有限，主要取决于热熔胶在基材上的润湿性。对于难粘性基材（软包硬化白卡纸），热熔胶的高表面能，尤其是使用高表面能增粘树脂是取得优异粘接效果的关键。 参考文献[1]耿志忠,刁立翔,杨帆,张弘胤,董彦林,刘瀑,宋秭龙,刘文富.烟用热熔胶及其粘接材料表面性能的研究[J].粘接,2022,49(01):46-50.

论坛简介： 伴随着我国热熔胶行业的应用广度和深度不断加大，客户对热熔胶的使用性能和质量不断提出新要求，消费者更趋理性和成熟。对热熔胶企业而言，如何优化产品服务、共同开发设计高附加值的热熔胶产品，以满足“新常态”下产业结构调整、产品转型升级的迫切要求，具有十分重要的意义。会议时间：2016年3月29-31日会议地点：武汉万达嘉华酒店（湖北省武汉市武昌区水果湖街东湖路105号）展示情况： 届时东南科仪将展示众多进口仪器产品，包含有美国Brookfield粘度计、意大利VELP搅拌器、英国B+S折光旋光仪等。 东南科仪二十几年来致力于提供从基础型到专业化的原装进口实验室和工业检测仪器。拥有众多欧、美、日顶级品牌的总代理及一级代理权，产品资源丰富，同时拥有专业全面的技术支持以及完善的售后服务，为各级实验室提供一流的产品以及技术服务。东南科仪总部设在广州，并在北京、上海、成都、西安、杭州、厦门、济南、天津和武汉设有子公司和办事处，业务覆盖全国。东南科仪将展示众多进口仪器产品！东南科仪将展示众多进口仪器产品！东南科仪将展示众多进口仪器产品！重要的事情说三遍，各位看官们记得过来瞧一瞧，交流交流哈！ 详情请登录东南科仪官方网站http://www.sinoinstrument.com，或扫描东南科仪微信公众号，更多仪器资讯随时与您分享。

01石油树脂简介碳五加氢石油树脂是近年来石油树脂不断向淡色化、专业化、多用途化发展而衍生出的高品质石油树脂产品，它是一种以乙烯裂解的副产物碳五馏分为主要原料，经过预处理、热聚、聚合、树脂加氢、汽提等工艺生产的低分子量热塑性树脂。碳五加氢石油树脂不但具有剥离强度高、快粘性好、粘结性能稳定、相容性好等特点，还具备无色、无味、耐热性、耐候性、低挥发物等特性，可用于卫生用品、食品和医药等高附加值产品包装的粘结热熔胶等方面。02粘度测定及流变学研究的意义粘度是评价碳五加氢石油树脂性能的重要指标。在碳五加氢石油树脂的生产过程中，粘度的变化会对碳五加氢石油树脂的色度、软化点产生影响。粘度过高，会导致石油树脂的分子量增大，结构趋于复杂，不利于树脂加氢反应的正常进行，同时氢气耗量增加，树脂黄色指数升高；粘度过低，会造成石油树脂的分子量分布较宽，低聚物的含量增加，不利于汽提工序中树脂软化点的调节，同时增加能耗。粗树脂液粘度的测量和控制，对于聚合反应过程中催化剂的加入量、反应温度的控制、循环物料量和停留时间控制，树脂加氢过程中的色度控制以及汽提工序中的软化点调控等均具有非常重要的意义。碳五加氢石油树脂产品的熔融粘度会对热熔胶、压敏胶等产品的使用性能产生影响，熔融粘度过高，会导致热熔胶、压敏胶的浸润能力下降，不利于热熔胶的粘接和压敏胶的涂布；熔融粘度过低，一方面可能会引起热熔胶体系内填料产生沉降造成物料成分分布不均，另一方面可能会造成热熔胶因内聚强度的降低而不利于粘接。03测量方法的建立使用美国博勒飞Brookfield DV2T标准粘度计+Thermosel 加热器（如图1所示）测量一种碳五加氢石油树脂的粗树脂液（样品1#，测试温度150 ℃）和成品（样品2#，测试温度190℃）的熔融粘度。Thermosel 加热器专用于高温粘度测量，可提供高达300℃的测试温度。Rheocalc T软件用于编辑测试程序、采集和分析测试数据。图1 DV2T粘度计 + Thermosel 加热器本文探讨了碳五加氢石油树脂产品粘度测试过程中恒温时间、转子转速大小、试验温度和试样添加量等测试条件的变化对旋转粘度测试结果的影响情况。通过对这些影响因素的分析及调控，建立合适的粘度测试方法，进一步提高碳五加氢石油树脂产品粘度测试方法的准确度和精密度。在样品杯中加入一定量的样品，将转子缓慢浸入样品中，然后在加热器中恒温一定时间，在Rheocalc T软件中设置相应的测试方法进行粘度测试。 由上表1的测试结果可见，当恒温时间小于15 min时，样品1#和2#的粘度偏高，且读数不稳定；当恒温时间为15-30 min时，两个样品的粘度值最为稳定，为最适宜恒温时间；但是当恒温时间达到60 min时，粘度呈现上升趋势，可能原因是：高温条件下树脂中某些成分的挥发，导致树脂浓度升高，粘度增加。在恒温时间和测试温度相同的条件下，设置不同的转子转速，使粘度计扭矩读数尽量保持在10 %-90%之间，考察转子转速对碳五加氢石油树脂粘度的影响。根据上表2，改变转速时，两个样品的粘度和扭矩读数均发生了变化。在确定粘度测试方法时，应尽量将扭矩读数范围控制在中高扭矩为宜。样品1# 和2#均可选择 6-10 RPM的转速范围进行粘度测试。根据粘度计操作手册，本文中使用的SSA专用转子推荐添加的样品量为8mL。在其他测试条件相同的情况下，按照表3中的样品添加量，考察不同的样品量对碳五加氢石油树脂粘度的影响。根据测试结果可知，试样添加量的微小变化对粘度的测试结果是有影响的，粘度值随试样添加量的增加而增大。因此，建议在称取树脂试样时，在所选转子要求样品量附近可允许有微小偏差，但称量偏差不可过大，尽量不要超过±0.2 mL。粘度与温度密切相关，试验温度稍许的偏差，对粘度值的影响都是很大的。本文对样品1#，2#在其他条件一定的条件下，考察设定温度±1℃范围内温度对粘度的影响。样品1#，2#的粘度测试设定温度分别为150℃和190℃。从表4可见，在设定温度±1℃范围内，测试结果受温度的影响非常明显，温度越高，粘度越低。因此，在碳五加氢石油树脂的粘度测试过程中，一定要非常注意对温度准确性及稳定性的控制，同时为了减少样品在加热过程中因溶剂挥发对分析结果的影响，在测试过程中应在样品杯上加盖隔热帽。04应用概述综上所述，在建立碳五加氢石油树脂的粘度测试方法时，应充分考虑各种影响粘度测试稳定性及准确性的因素。确定适当的恒温时间、转子转速、样品添加量等条件，同时要注意对试验温度的控制。美国博勒飞Brookfield 作为世界上最知名的粘度计/流变仪生产商之一，Ametek-Brookfield一直致力于为广大用户提供质量稳定可靠，测量精确度高，测量重复性好的产品。美国博勒飞Brookfield 粘度计的测量精度可以达到全量程测量范围的±1%，重复性可以达到±0.2%。针对不同行业的粘度测试需求，提供个性化的解决方案，完美适应各种行业用户的分析需求。技术及售后服务尊敬的客户： 您们好！我公司致力为广大用户提供高品质产品、完整的解决方案和优越的技术服务公司。我司为美国brookfield博勒飞总代理，美国深特xentaur中国区官方授权代表处销售中心，我司主营产品：实验室通用设备，美国博勒飞brookfield粘度计，博勒飞粘度计,博勒飞流变仪，brookfield博勒飞流变仪，brookfield博勒飞质构仪，日本atago折射仪，德国julabo恒温水浴，德国ika搅拌器，美国cheminstruments剥离力测试仪，上海微川硬度计等各类产品。我公司在上海设有商务及技术服务中心，拥有丰富的产品设计选型经验和技术力量，微川公司会以“卓越品质，诚信服务”为服务理念，至善至美的服务是我们永无止境的追求，欢迎新老客户放心选购我司产品，我们将竭诚为您服务！