CN108865036B - 一种改性聚酯热熔胶及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种改性聚酯热熔胶，涉及热熔胶领域，旨在解决现有技术中聚酯热熔胶适用性差、对于部分材料粘结性差的问题，其包括A组分和B组分，所述A组分包括以下重量份的组分：80‑120份聚酯树脂、1‑3份抗氧剂，所述B组分包括以下重量份的组分：5‑15份APAO、14‑30份增粘树脂、2‑10份粘度调节剂和12‑23份填料。本发明通过APAO热熔胶体系对聚酯树脂热熔胶体系进行共混改性，提高改性聚酯热熔胶的粘结能力和适用性。
Description
技术领域
本发明涉及热熔胶领域，尤其涉及一种改性聚酯热熔胶及其制备方法。
背景技术
热熔胶是一种可塑性的粘合剂，在一定温度范围内其物理状态随温度改变而改变，而化学特性不变，无毒无味，属于环保型化学产品；其能用于木材、塑料、纤维、织物、金属、家具、灯罩、皮革、工艺品、玩具电子、电器元器件、纸制品、陶瓷、珍珠棉包装等互粘固体，使用量大，应用广泛。
目前，公告号为CN102703013A的中国发明专利公开了一种聚酯热熔胶胶粘剂；包含聚酯热熔胶树脂、环氧树脂与固化剂，所述聚酯热熔胶树脂与环氧树脂和固化剂总量的质量比70∶30～99∶1；该发明粘接力衰减小，不仅可以明显改善聚酯热熔胶对金属的粘接力，降低聚酯热熔胶的熔融粘度、改善聚酯热熔胶的成膜外观，而且可以防止聚酯热熔胶水解，低温、常温乃至高温下保存优异的粘接性，量产性高。
在这种聚酯热熔胶胶粘剂中，由于环氧树脂含有多种极性基团和活性很大的环氧基，因而与金属、玻璃、水泥、木材、塑料等多种极性材料，尤其是表面活性高的材料具有很强的粘接力，同时，环氧固化物的内聚强度也很大，因此，其综合胶接强度很高；但是，环氧树脂对于极性小的材料(如聚乙烯、聚丙烯、氟塑料等)粘接力小，因而环氧树脂的掺入降低了聚酯热熔胶的粘接性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种改性聚酯热熔胶，其具有适用性广、粘结性能强的优点。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种改性聚酯热熔胶，包括A组分和B组分，所述A组分包括以下重量份的组分：
聚酯树脂 80-120份
所述B组分包括以下重量份的组分：
上述技术方案中，聚酯树脂作为热熔胶使用时，其具有较高的耐热性、良好的耐候、耐水性和优良的弹性，但是，其在加热熔融时粘度较大，无论是在加工还是涂胶过程中，对加工条件和涂覆条件要求较高，因此，通过掺入分散性好、加工性能优越的APAO热熔胶改善聚酯树脂的加工和实用性能；另外，由于APAO热熔胶是聚烯烃类胶黏剂，其对泡沫塑料等极性小的材料具有很好的粘合力，且其本身冷却后具有较高的粘接强度，因此，在通过APAO热熔胶与聚酯树脂共混后，能够改善聚酯树脂热熔胶对各类材料的粘结性能，提高其适用性。
在一些实施方式中，所述聚酯树脂为对苯二甲酸、间苯二甲酸、1，4-丁二醇、二甘醇聚合而成的聚酯树脂。
上述技术方案中，通过二元酸和二元醇的缩聚而成热可塑聚酯，即线性饱和聚酯，其熔点和玻璃化温度较高，制得的热熔胶耐热性好；从分子结构来看，饱和聚酯的分子直链中引入苯基，将提高它的熔点、抗张强度和耐热性，引入烷基和醚键将改善熔融粘度、挠曲性和柔韧性，但这种分子结构还具有高结晶性，且其浸润性和胶接强度比较差，因此，通常需在合成时加入其它一些酸类或醇类来取代一部分原有的单体(例如：1，4-丁二醇)，使其进行无规聚合，从而破坏高结晶性，提高浸润性和胶接强度。
在一些实施方式中，所述聚酯树脂的软化点为118-125℃。
上述技术方案中，通过改变聚合时的组分配比，得到软化点在118-125℃的聚酯树脂热熔胶，提高聚酯热熔胶的适用范围。
在一些实施方式中，所述APAO为马来酸酐改性APAO和硅烷改性APAO的混合物。
上述技术方案中，将马来酸酐接枝到APAO链上形成马来酸酐改性APAO，一方面，马来酸酐的接枝不仅能提高APAO热熔胶内各组分的相容性和混炼的均匀性，提高APAO的加工质量，还能利用马来酸酐提高APAO的粘结性能，另一方面，马来酸酐改性APAO在与聚酯树脂混合后，接枝的MAH与聚酯树脂末端羟基反应，在两相界面上形成了接枝共聚物，提高了APAO热熔胶在聚酯树脂中的相容性，从而提高了改性聚酯热熔胶的粘结力和韧性；在APAO聚合物链上接枝活性硅烷基团形成硅烷改性APAO，进一步提高APAO对于难附着地材的粘结性能和热稳定性能。
在一些实施方式中，所述马来酸酐改性APAO和硅烷改性APAO的配比为3∶2。
上述技术方案中，在使用马来酸酐改性APAO提高其自身与聚酯树脂相容性的同时，利用马来酸酐改性APAO作为相容剂，提高硅烷改性APAO与聚酯树脂的相容性，从而提高改性聚酯热熔胶的粘结性能和韧性。
在一些实施方式中，所述马来酸酐改性APAO的丙烯含量为65-70％，其软化点为123-127℃。
上述技术方案中，采用高丙烯含量的马来酸酐改性APAO，改善APAO热熔胶的热流动性和热稳定性。
在一些实施方式中，所述硅烷改性APAO的丙烯含量为80-85％，其软化点为128-132℃。
上述技术方案中，选用软化点与马来酸酐改性APAO靠近的硅烷改性APAO，提高硅烷改性APAO与马来酸酐改性APAO的混熔效果。
在一些实施方式中，所述聚酯树脂在190℃时的粘度为7500cps，所述马来酸酐改性APAO在190℃时的粘度为1500cps，所述硅烷改性APAO在190℃时的粘度为3500cps。
上述技术方案中，通过低粘度的APAO体系改善聚酯树脂加工和使用时的流动性能，从而降低成本。
在一些实施方式中，还包括1-3份的抗氧剂。
通过采用上述技术方案，在改性聚酯热熔胶中掺入抗氧剂，不仅能够防止改性聚酯热熔胶的热氧分解，提高其热稳定性，还能提高改性聚酯热熔胶的韧性，延长其使用寿命。
本发明的另一个目的是提供一种改性聚酯热熔胶的制备方法，其能提高聚酯树脂体系和APAO体系的共混效果，从而增强改性聚酯热熔胶的粘结能力。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种改性聚酯热熔胶的制备方法，包括以下步骤：
S1：将二元酸、二元醇和催化剂按预定比例加入到酯化釜中进行酯化反应，反应温度为175℃～215℃，当酯化反应馏出水的量为理论出水量的97％以上时，酯化反应结束；
S2：将抗氧剂加入到S1的产物中，在255～260℃、80～100Pa的条件下进行减压缩聚反应1.5h，得到聚酯树脂，冷却后研磨成粉；
S3：取粒径为1×10-6-9×10-6mm微球状的硅烷改性APAO和马来酸酐改性APAO投入搅拌釜，温度控制在138-142℃，搅拌速度为20-40r/min，搅拌至硅烷改性APAO均匀分散于马来酸酐改性APAO中，冷却出料；
S4：将S3所得的APAO混合物、增粘树脂、粘度调节剂和填料投入混炼机，边搅拌边升温至138-142℃，搅拌速度为35-45r/min，混炼时间为25-30min，冷却出料，并研磨成粉；
S5：将S2所得的聚酯树脂粉末和S4所得的混炼物粉末投入双螺杆挤出机中挤出，所述双螺杆挤出机入口段、中间段与出口段的温度分别控制在115-125℃、135-145℃、125-130℃：
S6：待S5所得的挤出物常温冷却后通过造粒机加工形成热熔胶颗粒。
上述技术方案中，通过二元酸和二元醇制得聚酯树脂热熔胶，而在制备APAO热熔胶时，首先取熔点较高的纳米级的硅烷改性APAO和马来酸酐改性APAO进行预混，得到均匀性较好的APAO混合物基料，再将APAO混合物和B组分中的其它组分混炼，得到粘结性能优异的APAO热熔胶，最后通过双螺杆挤出机实现聚酯树脂热熔胶与APAO热熔胶的熔融共混，进而利用APAO热熔胶对聚酯树脂热熔胶体系改性，提高改性聚酯热熔胶的粘结能力和适用性。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1.通过APAO热熔胶体系对聚酯树脂热熔胶体系进行共混改性，提高改性聚酯热熔胶的粘结能力和适用性；
2.通过马来酸酐改性APAO的掺入，提高APAO热熔胶体系中各组分的相容性，进而提高APAO的粘结能力；
3.通过硅烷改性APAO的掺入，提高改性聚酯热熔胶与难粘底材的粘结性能。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明。
实施例1：
一种改性聚酯热熔胶，包括A组分和B组分，A组分包括以下重量份的组分：
聚酯树脂 80份
抗氧剂 1份
B组分包括以下重量份的组分：
其中，在本发明此实施方式中聚酯树脂为为对苯二甲酸、间苯二甲酸、1，4-丁二醇、二甘醇聚合而成的热可塑聚酯，即线性饱和聚酯，其具有较高的耐热性、良好的耐候、耐水性和优良的弹性；从分子结构来看，饱和聚酯的分子直链中引入苯基，将提高它的熔点、抗张强度和耐热性，引入烷基和醚键将改善熔融粘度、挠曲性和柔韧性，但这种分子结构还高结晶性，且其浸润性和胶接强度比较差，因此，通常需在合成时加入其它一些酸类或醇类来取代一部分原有的单体(例如：1，4-丁二醇)，使其进行无规聚合，从而破坏高结晶性，提高浸润性和胶接强度；
而APAO为马来酸酐改性APAO和硅烷改性APAO的混合物，且其配比为3∶2，一方面，将马来酸酐接枝到APAO链上形成马来酸酐改性APAO，而马来酸酐的接枝不仅能提高马来酸酐改性APAO与其他组分、APAO热熔胶体系与聚酯树脂热熔胶体系的相容性，接枝的马来酸酐(MAH)还能与聚酯树脂的末端羟基反应，在两相界面上形成了接枝共聚物，提高了APAO热熔胶体系与聚酯树脂热熔胶体系的混熔效果，增强了改性聚酯热熔胶的粘结力和韧性；另一方面，将活性硅烷基团接枝到APAO链上形成硅烷改性APAO，通过引入活性硅烷基团提高APAO热熔胶体系对于难附着地材的粘结性能和热稳定性；
聚酯树脂的软化点为118℃，马来酸酐改性APAO的丙烯含量为65％、软化点为123℃，硅烷改性APAO的丙烯含量为80％、软化点为128℃，选用软化点相互靠近的聚酯树脂、马来酸酐改性APAO和硅烷改性APAO，方便加工，提高各组分的混熔效果；
聚酯树脂在190℃时的粘度为7500cps，马来酸酐改性APAO在190℃时的粘度为1500cps，硅烷改性APAO在190℃时的粘度为3500cps，由于聚酯树脂热熔胶在熔融状态下使用时粘度较大，施工较为麻烦，因此，通过掺入粘度较小的APAO热熔胶体系，提高改性聚酯热熔胶的可加工性和熔融状态下的流动性；
抗氧剂为2，6-二叔丁基对甲苯酚，抗氧剂的加入不仅能够防止改性聚酯热熔胶的热氧分解，提高其热稳定性，还能提高改性聚酯热熔胶韧性，延长其使用寿命；
上述改性聚酯热熔胶由以下步骤制备而成，
S1：将二元酸、二元醇和催化剂按预定比例加入到酯化釜中进行酯化反应，反应温度为175℃，当酯化反应馏出水的量为理论出水量的97％以上时，酯化反应结束；
S2：将抗氧剂加入到S1的产物中，在255℃、80Pa的条件下进行减压缩聚反应1.5h，得到聚酯树脂，冷却后研磨成粉；
S3：取粒径为1×10-6mm微球状的硅烷改性APAO和马来酸酐改性APAO投入搅拌釜，温度控制在138℃，搅拌速度为20r/min，搅拌至硅烷改性APAO均匀分散于马来酸酐改性APAO中，冷却出料；
S4：将S3所得的APAO混合物、增粘树脂、粘度调节剂和填料投入混炼机，边搅拌边升温至138℃，搅拌速度为35r/min，混炼时间为25min，冷却出料，并研磨成粉；
S5：将S2所得的聚酯树脂粉末和S4所得的混炼物粉末投入双螺杆挤出机中挤出，双螺杆挤出机入口段、中间段与出口段的温度分别控制在115℃、135℃、125℃；
S6：待S5所得的挤出物常温冷却后通过造粒机加工形成热熔胶颗粒。
实施例2：
一种改性聚酯热熔胶，包括A组分和B组分，A组分包括以下重量份的组分：
聚酯树脂 100份
抗氧剂 2份
B组分包括以下重量份的组分：
其中，在本发明此实施方式中聚酯树脂为为对苯二甲酸、间苯二甲酸、1，4-丁二醇、二甘醇聚合而成的热可塑聚酯，即线性饱和聚酯，其具有较高的耐热性、良好的耐候、耐水性和优良的弹性；从分子结构来看，饱和聚酯的分子直链中引入苯基，将提高它的熔点、抗张强度和耐热性，引入烷基和醚键将改善熔融粘度、挠曲性和柔韧性，但这种分子结构还具有高结晶性，且其浸润性和胶接强度比较差，因此，通常需在合成时加入其它一些酸类或醇类来取代一部分原有的单体(例如：1，4-丁二醇)，使其进行无规聚合，从而破坏高结晶性，提高浸润性和胶接强度；
而APAO为马来酸酐改性APAO和硅烷改性APAO的混合物，且其配比为3∶2，一方面，将马来酸酐接枝到APAO链上形成马来酸酐改性APAO，而马来酸酐的接枝不仅能提高马来酸酐改性APAO与其他组分、APAO热熔胶体系与聚酯树脂热熔胶体系的相容性，接枝的马来酸酐(MAH)还能与聚酯树脂的末端羟基反应，在两相界面上形成了接枝共聚物，提高了APAO热熔胶体系与聚酯树脂热熔胶体系的混熔效果，增强了改性聚酯热熔胶的粘结力和韧性；另一方面，将活性硅烷基团接枝到APAO链上形成硅烷改性APAO，通过引入活性硅烷基团提高APAO热熔胶体系对于难附着地材的粘结性能和热稳定性；
聚酯树脂的软化点为120℃，马来酸酐改性APAO的丙烯含量为66％、软化点为125℃，硅烷改性APAO的丙烯含量为83％、软化点为130℃，选用软化点相互靠近的聚酯树脂、马来酸酐改性APAO和硅烷改性APAO，方便加工，提高各组分的混熔效果；
聚酯树脂在190℃时的粘度为7500cps，马来酸酐改性APAO在190℃时的粘度为1500cps，硅烷改性APAO在190℃时的粘度为3500cps，由于聚酯树脂热熔胶在熔融状态下使用时粘度较大，施工较为麻烦，因此，通过掺入粘度较小的APAO热熔胶体系，提高改性聚酯热熔胶的可加工性和熔融状态下的流动性；
抗氧剂为2，6-二叔丁基对甲苯酚，抗氧剂的加入不仅能够防止改性聚酯热熔胶的热氧分解，提高其热稳定性，还能提高改性聚酯热熔胶韧性，延长其使用寿命；
上述改性聚酯热熔胶由以下步骤制备而成，
S1：将二元酸、二元醇和催化剂按预定比例加入到酯化釜中进行酯化反应，反应温度为200℃，当酯化反应馏出水的量为理论出水量的97％以上时，酯化反应结束；
S2：将抗氧剂加入到S1的产物中，在257℃、90Pa的条件下进行减压缩聚反应1.5h，得到聚酯树脂，冷却后研磨成粉；
S3：取粒径为6×10-6mm微球状的硅烷改性APAO和马来酸酐改性APAO投入搅拌釜，温度控制在140℃，搅拌速度为30r/min，搅拌至硅烷改性APAO均匀分散于马来酸酐改性APAO中，冷却出料；
S4：将S3所得的APAO混合物、增粘树脂、粘度调节剂和填料投入混炼机，边搅拌边升温至140℃，搅拌速度为40r/min，混炼时间为27min，冷却出料，并研磨成粉；
S5：将S2所得的聚酯树脂粉末和S4所得的混炼物粉末投入双螺杆挤出机中挤出，所述双螺杆挤出机入口段、中间段与出口段的温度分别控制在120℃、140℃、127℃；
S6：待S5所得的挤出物常温冷却后通过造粒机加工形成热熔胶颗粒。
实施例3：
一种改性聚酯热熔胶，包括A组分和B组分，A组分包括以下重量份的组分：
聚酯树脂 120份
抗氧剂 3份
B组分包括以下重量份的组分：
其中，在本发明此实施方式中聚酯树脂为为对苯二甲酸、间苯二甲酸、1，4-丁二醇、二甘醇聚合而成的热可塑聚酯，即线性饱和聚酯，其具有较高的耐热性、良好的耐候、耐水性和优良的弹性；从分子结构来看，饱和聚酯的分子直链中引入苯基，将提高它的熔点、抗张强度和耐热性，引入烷基和醚键将改善熔融粘度、挠曲性和柔韧性，但这种分子结构还具有高结晶性，且其浸润性和胶接强度比较差，因此，通常需在合成时加入其它一些酸类或醇类来取代一部分原有的单体(例如：1，4-丁二醇)，使其进行无规聚合，从而破坏高结晶性，提高浸润性和胶接强度；
而APAO为马来酸酐改性APAO和硅烷改性APAO的混合物，且其配比为3∶2，一方面，将马来酸酐接枝到APAO链上形成马来酸酐改性APAO，而马来酸酐的接枝不仅能提高马来酸酐改性APAO与其他组分、APAO热熔胶体系与聚酯树脂热熔胶体系的相容性，接枝的马来酸酐(MAH)还能与聚酯树脂的末端羟基反应，在两相界面上形成了接枝共聚物，提高了APAO热熔胶体系与聚酯树脂热熔胶体系的混熔效果，增强了改性聚酯热熔胶的粘结力和韧性；另一方面，将活性硅烷基团接枝到APAO链上形成硅烷改性APAO，通过引入活性硅烷基团提高APAO热熔胶体系对于难附着地材的粘结性能和热稳定性；
聚酯树脂的软化点为125℃，马来酸酐改性APAO的丙烯含量为70％、软化点为127℃，硅烷改性APAO的丙烯含量为85％、软化点为132℃，选用软化点相互靠近的聚酯树脂、马来酸酐改性APAO和硅烷改性APAO，方便加工，提高各组分的混熔效果；
聚酯树脂在190℃时的粘度为7500cps，马来酸酐改性APAO在190℃时的粘度为1500cps，硅烷改性APAO在190℃时的粘度为3500cps，由于聚酯树脂热熔胶在熔融状态下使用时粘度较大，施工较为麻烦，因此，通过掺入粘度较小的APAO热熔胶体系，提高改性聚酯热熔胶的可加工性和熔融状态下的流动性；
抗氧剂为2，6-二叔丁基对甲苯酚，抗氧剂的加入不仅能够防止改性聚酯热熔胶的热氧分解，提高其热稳定性，还能提高改性聚酯热熔胶韧性，延长其使用寿命；
上述改性聚酯热熔胶由以下步骤制备而成，
S1：将二元酸、二元醇和催化剂按预定比例加入到酯化釜中进行酯化反应，反应温度为215℃，当酯化反应馏出水的量为理论出水量的97％以上时，酯化反应结束；
S2：将抗氧剂加入到S1的产物中，在260℃、100Pa的条件下进行减压缩聚反应1.5h，得到聚酯树脂，冷却后研磨成粉；
S3：取粒径为9×10-6mm微球状的硅烷改性APAO和马来酸酐改性APAO投入搅拌釜，温度控制在142℃，搅拌速度为40r/min，搅拌至硅烷改性APAO均匀分散于马来酸酐改性APAO中，冷却出料；
S4：将S3所得的APAO混合物、增粘树脂、粘度调节剂和填料投入混炼机，边搅拌边升温至142℃，搅拌速度为45r/min，混炼时间为30min，冷却出料，并研磨成粉；
S5：将S2所得的聚酯树脂粉末和S4所得的混炼物粉末投入双螺杆挤出机中挤出，所述双螺杆挤出机入口段、中间段与出口段的温度分别控制在125℃、145℃、130℃；
S6：待S5所得的挤出物常温冷却后通过造粒机加工形成热熔胶颗粒。
本发明采用GB/T2790-1995测定改性聚酯热熔胶的剥离强度，通过剥离强度保证其粘结性能，刚性被粘物分别选用PP板和ABS板，挠性被粘物都选用衬布。
通过对上述3个实施例披露的改性聚酯热熔胶和空白试验组进行检测，得到如下表1中的试验结果：
表1
空白试验组：100份聚酯树脂和2份抗氧剂制得的聚酯热熔胶。
通过上述检测结果可知：通过APAO热熔胶体系掺入聚酯树脂热熔胶体系进行共混改性，不仅能提高聚酯树脂热熔胶的适用性，还从测得的剥离强度可知，其粘结强度得到改善，特别是实施2所得的改性聚酯热熔胶。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (3)
1.一种改性聚酯热熔胶，其特征在于，包括A组分和B组分，所述A组分包括以下重量份的组分：
聚酯树脂 80-120份；
所述B组分包括以下重量份的组分：
APAO 5-15份
增粘树脂 14-30份
粘度调节剂 2-10份
填料 12-23份
所述聚酯树脂为对苯二甲酸、间苯二甲酸、1,4-丁二醇、二甘醇聚合而成的聚酯树脂，所述聚酯树脂的软化点为118-125℃；
所述APAO为马来酸酐改性APAO和硅烷改性APAO的混合物，所述马来酸酐改性APAO和硅烷改性APAO的配比为3:2；
所述马来酸酐改性APAO的丙烯含量为65-70%，其软化点为123-127℃；
所述硅烷改性APAO的丙烯含量为80-85%，其软化点为128-132℃；
还包括1-3份的2,6-二叔丁基对甲苯酚。
2.根据权利要求1所述的一种改性聚酯热熔胶，其特征在于，所述聚酯树脂在190℃时的粘度为7500cps，所述马来酸酐改性APAO在190℃时的粘度为1500cps，所述硅烷改性APAO在190℃时的粘度为3500cps。
3.一种权利要求1或2所述改性聚酯热熔胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将二元酸、二元醇和催化剂按预定比例加入到酯化釜中进行酯化反应，反应温度为175℃～215℃，当酯化反应馏出水的量为理论出水量的97%以上时，酯化反应结束；
S2：将抗氧剂加入到S1的产物中，在255～260℃、80～100Pa的条件下进行减压缩聚反应1.5h，得到聚酯树脂，冷却后研磨成粉；
S3：取粒径为1×10﹣6-9×10﹣6mm微球状的硅烷改性APAO和马来酸酐改性APAO投入搅拌釜，温度控制在138-142℃，搅拌速度为20-40r/min，搅拌至硅烷改性APAO均匀分散于马来酸酐改性APAO中，冷却出料；
S4：将S3所得的APAO混合物、增粘树脂、粘度调节剂和填料投入混炼机，边搅拌边升温至138-142℃，搅拌速度为35-45r/min，混炼时间为25-30min，冷却出料，并研磨成粉；
S5：将S2所得的聚酯树脂粉末和S4所得的混炼物粉末投入双螺杆挤出机中挤出，所述双螺杆挤出机入口段、中间段与出口段的温度分别控制在115-125℃、135-145℃、125-130℃；
S6：待S5所得的挤出物常温冷却后通过造粒机加工形成热熔胶颗粒。
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