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聚乙烯接枝改性混合乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)及其与铝的粘结性

摘要:本文研究了聚乙烯/乙烯-醋酸乙烯共聚物(PE/EVA)和聚乙烯/乙烯-丙烯酸共聚物(PE/EAA)的共混物以及马来酸酐(MAH)接枝聚乙烯(MAH-g-PE)与铝箔的粘结性能。红外光谱证实反应产物为接枝产物。并考查了热复合工艺条件(温度、压力、时间)对剥离强度的影响。同时,发现在MAH-g-PE中加入10%的EVA可明显提高铝箔的粘结性,扩大了非极性聚乙烯的应用范围。
    关键词:〖HT5”SS〗EVA;EAA;MAH;熔融接枝;铝箔
前 言
    聚乙烯(PE)是用途广泛的通用树脂之一。因其分子极性小,结晶程度高,成本低、加工方便等优点而被广泛用于各种塑料制品。但非极性的聚乙烯与其它材料的粘附力低,与极性聚合物的相容性差,使其应用范围的扩大受到了限制。利用高聚物与其他单体共混或接枝改性来制备官能化的聚合物,是扩大高分子材料用途的一种简单而行之有效的方法。聚乙烯接枝改性的方法很多,如溶液接枝、熔融接枝、固相接枝、单体直接共聚反应、辐射接枝、表面接枝等。目前使用比较广泛的是挤出熔融接枝,在非极性的PE分子链上接枝极性马来酸酐(MAH-g-PE),这种极性官能团化的PE具有一些一般PE所不具有的性能,特别突出的是与铝有极好的粘结性。MAH-g-PE产物可代替进口原料乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)、乙烯-丙烯酸共聚物(EAA)和乙烯-甲基丙烯酸共聚物(EMMA),主要用于通讯电缆的屏蔽层专用树脂和新近开发的铝塑复合管粘结层。MAH-g-PE与铝箔的复合膜是具有广泛应用价值的包装材料,另外,应用铝材运输保护的可剥离保护膜、共混增容、填充增强、改性工程塑料、复合塑料等方面也有着广泛的用途。
    本文采用聚合物共混和熔融接枝的方法,考察了PE/EVA、PE/EAA共混物和MAH-g-PE与铝箔的粘结性能。并考察了热复合工艺条件(温度、压力、时间)对复合膜剥离强度的影响。同时发现加入10%的EVA可显著提高其与铝箔的粘结性。并测试了部分性能指标如熔体指数(MI)、密度、熔点和维卡软化点等,与美国Du Pont牌号为3990的EAA作了比较,技术指标接近。
1实验部分
1.1主要原料
    低密度聚乙烯(LDPE):熔体指数26 g/min,广州乙烯股份公司;乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA):牌号28/250,上海化工研究院;乙烯-丙烯酸共聚物(EAA):3990,美国Du Pont公司;马来酸酐(MAH):北京化学试剂公司;过氧化二异丙苯(DCP):上海化学试剂公司;液体石蜡:成都化学试剂厂;铝箔:厚度0.4mm,工业品。
1.2主要仪器及设备
    TSSJ-20同向旋转双螺杆挤出机,化工部晨光塑料机械研究所;QLB-D400×400×2平板硫化机,青岛机床厂;XLL-50拉力试验机,广州材料试机厂;XRZ-400A熔体指数仪,长春市非金属试验机厂;PS40E5ASE注射机,日精树脂工业株式会社;RW77-Ⅲ型热变形试验仪;美国Mcolet-5xB20付里叶变换红外光谱仪;DSC-2C差示扫描量热仪,美国PE公司。
1.3分析及性能测试
1.3.1挤出共混
    将PE与EVA和PE与EAA按一定比例混合均匀,在双螺杆挤出机中挤出共混,分别得到PE/EVA和PE/EAA共混物。
1.3.2熔融接枝反应
   将PE、MAH、DCP和分散剂接一定比例混合均匀,在双螺杆挤出机中进行熔融接枝反应。挤出机第一段至第三段的温度依次为120℃、135℃、145℃,口模温度140℃,螺杆转速50 rpm。
1.3.3接枝物的红外分析
   将接枝物加入二甲苯中回流溶解,趁热倒入过量的丙酮中,未接枝的单体及其均聚物溶解在丙酮之中,接枝聚乙烯则沉淀下来。过滤、真空干燥后将其压成薄膜作红外分析。
1.3.4接枝产物与铝箔的剥离强度测试
   首先在预热好的模板上放上聚酯膜,放5g MAH-g-PE粒料于该膜上再覆以聚酯膜,合上模板,在170℃的热压机上预热3 min,加压至2MPa保持1 min,取下冷却,即制得厚度约为0.2 mm的均匀MAH-g-PE薄膜;其次在两层铝箔间放上MAH-g-PE薄膜,铝箔宽25 mm,在热压机上于190℃、2MPa下热压复合;然后按照GB2791-81作T型剥离,测试复合膜的剥离强度,速度为200 mm/min。
1.3.5其他性能的测试
    熔体指数(MI)按GB3682-83标准进行;维卡软化点按GB1633-79标准进行;密度按GB1033-70进行;熔点采用DSC测试。
2结果与讨论
2.1PE/EVA和PE/EAA共混物与铝箔的粘结性
    众所周知,非极性的PE与金属之间是没有粘合力的,在PE中加入某些助剂或其他聚合物,采用共混或接枝的方法,将PE官能化,引入羧酸、酸酐、羟基等活性基团,可以使PE的极性有所提高,从而获得极性和非极性界面的共同粘合性。为此,选择EVA和EAA分别与PE按不同的比例进行混合,其EVA与EAA加入量与剥离强度之间的关系如图2、图3所示。
由图2和图3可以看出,纯PE无粘结性,加入EVA和EAA后,其剥离强度有所增加。这是因为EVA和EAA中分别含有极性基团,从而增加了PE/EVA和PE/EAA共混物与铝箔的粘结性。

 


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