薄膜生產常用樹脂– 粘合樹脂

        隨著對薄膜終和性能的不斷提高，以及共擠技術的發展成熟，多層結構薄膜已經是很常見的設計。在各層中使用不同的材料可以實現各種特性的整合，從而在一張薄膜上同時提供多種功能。例如，EVOH和PE的多層共擠薄膜在提供卓越阻隔性的同時，還能夠實現高效快速的熱封。又如，鋁箔和CPP的復合結構在提供優異阻隔性和避光性的同時，還能耐受高溫蒸煮。但是不同特性的材料間往往沒有很好的親和性。因此，我們需要一種材料將它們結合起來。這種粘合材料可以是膠水，也可以是樹脂。如果是膠水，那就是使用膠水復合工藝將兩種薄膜粘合到一起。如果是樹脂，那就利用多層共擠工藝在薄膜生產的同時將不同材料粘合在一次，或者是利用淋膜復合工藝將兩種薄膜粘合起來。針對膠水，有機會的話，我們會在另外的文章中展開介紹。這里我們先著重介紹可以擠出的粘合樹脂。

廣義的粘合樹脂

       正如前面討論的，任何起到粘結作用的樹脂都可以叫做粘合樹脂。英文一般稱為“tie”（就是將兩個東西連接在一起的意思）。PP和PE共擠時候，需要粘合樹脂來保證層間剝離力。而鋁箔和紙張淋膜復合的時候，也需要粘合樹脂把它們粘起來。很多粘合樹脂具有雙親性。它跟需要粘合的材料都有一定的親和性，從而實現對兩種材料的粘合。但很多時候粘合樹脂的雙親性是有傾向性的，也就是跟一種材料的親和性比另一種的高（或者低）。所以在選用粘合樹脂的時候需要注意考慮這個問題。

       下面是一些常見的情況與對應的粘合樹脂：

• PP和PE的共擠結構；

• 乙烯基彈性體：與PE的親和性較好，與PP的親和性較差；

• 丙烯基彈性體：與PP的親和性較好，與PE的親和性較差；

• EVOH或者PA和PE或PP的共擠結構；

• 馬來酸酐（MAH）接枝改性的聚烯烴；

• PVDC與PE的共擠結構；

• EVA：一般來說需要VA含量大于18%；

• EMA或EEA也有很好的粘合強度；

• 紙張與鋁箔的淋膜復合；

• PE就已經可以提供足夠好（把紙張纖維拔出）的粘合強度；

• 鋁箔與PE的淋膜復合；

• EAA或者EMAA：酸含量越高跟鋁箔的親和性越好、跟PE的親和性缺下降。一般使用酸含量在6~10%之間的。由于MAA基團比較大，所以相同重量百分百（%wt）情況下，EMAA的實際酸含量比EAA低一些；

• BOPET或者BOPA與PE薄膜的淋膜復合；

• 底涂+淋膜PE可以滿足一般的強度要求；

• 杜邦AE+淋膜PE也可以達到一般的強度要求；

• 特殊改性的PE可以達到較好的強度要求。

狹義的粘合樹脂

       在薄膜領域，狹義的粘合樹脂主要是指在EVOH或者PA共擠結構中使用的粘合樹脂。一般來說，EVOH和PA共擠膜中使用的粘合樹脂是馬來酸酐接枝改性的聚乙烯（MAH-g-PE)。馬來酸酐改性的PP則比較少，而且價格貴。其主要原因是接枝過程中，聚丙烯容易發生斷鏈，結果融指會快速上升。因此馬來酸酐接枝改性的聚丙烯比較難生產。

         實際應用中，馬來酸酐改性的粘合樹脂分為配方料和濃縮料兩種。

         1. 配方料是粘合樹脂供應商已經將MAH接枝料以及其他輔助原料（如LLDPE，EVA等）熔融共混好以后的原料。

• 配方料的主要優點是可以直接使用，工藝簡單，性能穩定。

• 主要缺點是成本較高。

         2. 濃縮料是MAH接枝比例較高的原料。一般還需要薄膜生產商自己用其他原料（如LLDPE）進行稀釋。根據稀釋比例不同，還分為中濃度料（1:1～1:4稀釋）和高濃度料（>1:6稀釋）。

• 濃縮料的主要優點是綜合成本較低，給薄膜生產商最大的靈活性。

• 主要缺點是對對生產工藝及控制的要求高，否則容易出現問題。

        近年來，普通多層共擠膜上濃縮料用得越來越多。因此有必要了解MAH-g-PE的粘合原理，才能更好的利用濃縮料。粘合樹脂主要是利用MAH基團在高溫下和PA的胺基或者EVOH的羥基反應。一半PE一半PA或者EVOH的反應產物具有很好的雙親性。因此能提供非常好的粘結性能。

         和任何化學反應一樣，溫度、濃度、接觸時間都會影響MAH基團的反應進程。因此，為了保證足夠的粘結強度，需要維持MAH-g-PE的擠出溫度、MAH的濃度以及足夠的與PA或者EVOH的接觸時間。但溫度、濃度并非越長越好。擠出溫度過高容易產生晶點；MAH濃度過大容易產生水波紋。所以根據經驗，比較合適的溫度為210～240度；MAH濃度為0.1～0.3%。除此之外，薄膜的結構設計也很重要。粘合層并非越薄越好。首先厚度不足會引起粘結強度的降低，更嚴重的是過薄的粘合層容易引起多層共擠結構的層間不穩定。下面就是一個粘合層結構/配方設計不合理造成嚴重層間紊亂的例子。

          總結起來，馬來酸酐接枝的粘合樹脂在使用中應該注意一下幾點。

• 配方料使用方便、性能穩定，但是成本較高。

• 濃縮料綜合成本較低，但對工藝控制要求高，容易出錯。

• 粘合樹脂的擠出溫度一般在210~240度之間。

• 馬來酸酐含量并非越高越好，一般在0.1~0.3%比較合適。

• 粘合層需要有一定的厚度（具體情況視配方及設備而定），以保證粘合強度和多層擠出穩定。
   

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