蒲曄芬

摘 要：傳統(tǒng)的線訂與平訂圖書裝訂技術(shù)已經(jīng)逐步被熱熔膠無線裝訂技術(shù)所取代，后者也逐步成為該領(lǐng)域的主流技術(shù)。將SBS和EVA熱熔膠進行物理混合改性，然后對摻入熱熔膠、添加劑的關(guān)系展開深入的分析，進而得出改性EVA熱熔膠不同組分的最佳比例。隨SBS摻入量的增加，熱熔膠抗拉強度、軟化點逐步提高，相應(yīng)的邵氏硬度不斷的下降，于是剝離強度呈現(xiàn)出先增后減的特征。結(jié)果表明，SBS的最佳添加量為20%。對這種性能出色的改性EVA熱熔膠進行制備，可以更好地用于圖書裝訂中。

關(guān)鍵詞：圖書膠裝；EVA熱熔膠；影響因素；改性

中圖分類號：TQ346+.4

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號：1001-5922（2023）04-0029-04

Analysis and modification research on the adhesive performance of s36 hot melt adhesive for book binding

PU Yefen

（Xian Medical University，Xian 710021，China）

Abstract：The traditional bookbinding technology of thread binding and flat binding has been gradually replaced by the hot-melt adhesive wireless binding technology，which has gradually become the mainstream technology in this field.EVA hot melt adhesive and SBS were modified by physical blending，and the relationship between different additives and hot melt adhesive was analyzed，and then the optimum ratio of different components of modified EVA hot melt adhesive was summarized.With the increase of SBS content，the softening point and tensile strength of hot melt adhesive increased gradually，shore hardness gradually decreased andthe peel strength increased first and then decreased.The experiment finally determined that the best amount of SBS was 20%，and then prepared this kind of modified EVA hot-melt adhesive with excellent performance，which could be better used in book binding.

Key words：book adhesive;Eva hot melt adhesive;influencing factors;modification

膠粘劑種類豐富，其中EVA熱熔膠（Ethylene Viny Acetate）憑借著自身出色的性能，如無毒、成本低廉、研制簡單等，使得這種熱熔膠在很多行業(yè)中得到廣泛運用。在造紙行業(yè)，舊紙進行回收處理之際，這種熱熔膠也存在著很難去除等問題，容易在紙面上附著，并出現(xiàn)了較多的斑點，對印刷質(zhì)量與外觀等產(chǎn)生顯著負(fù)面影響。為此，對舊紙張進行回收處理時，就需要對膠粘部分進行剪裁，所以需要耗費不少精力。為了對此問題進行解決，則需要開發(fā)水溶性或者水分散性熱熔膠。

1 EVA熱熔膠介紹

當(dāng)前在各種裝訂粘合劑中，EVA熱熔膠使用量最大。這種熱熔膠的優(yōu)勢體現(xiàn)在，只需要約為10 s的時間就能實現(xiàn)凝固，制作成本低廉，無毒害性，而且在粘接方面有著較廣的適用范圍，可以支持聚乙烯、聚丙烯等材料的粘接，而且效果較佳。應(yīng)用于書籍裝訂的熱熔膠，目前可以細(xì)分成邊膠和背膠2類，對于后者而言，可以根據(jù)膠訂機性能等分成低速與高速膠。因為膠訂生產(chǎn)線對熱熔膠的要求存在著差異，為此，熱熔膠廠家就需要按照用戶需求對產(chǎn)品配方加以調(diào)整，并更好的與膠訂生產(chǎn)線加以匹配。該熱熔膠局限性體現(xiàn)在剛性較差，有著較低的軟化點，這使之應(yīng)用范圍受到一定限制［1-2］。此外，EVA熱熔膠還具有一定記憶性，在打開圖書時，就有著合上圖書的力，這在精裝書上表現(xiàn)的較為顯著。另外EVA熱熔膠不同，對應(yīng)的內(nèi)聚強度、柔韌性等也會存在不同。在選擇相關(guān)熱熔膠時，需要綜合VA含量、熔點等要素。若是前者含量達(dá)到一定水平，熔融指數(shù)產(chǎn)生改變，容易使EVA以及關(guān)聯(lián)性能有一定改變［3］。為此，在研制熱熔膠之際，就需要結(jié)合性能對VA含量、熔融指數(shù)等參數(shù)進行科學(xué)混合。

2 影響EVA熱熔膠性能的因素分析

2.1 影響EVA熱熔膠黏度和流動性的因素

該熱熔膠的流動性、黏度與其施膠性能存在著決定性關(guān)系。在對EVA熱熔膠進行制備時，若是需要對其黏度進行適當(dāng)降低，就需要選擇黏度更小的增粘樹脂與熔融指數(shù)更大的EVA，而且在選用后者時，還需要科學(xué)調(diào)節(jié)施工黏度。然而，在影響該膠體流動性與膠黏度等要素中，蠟要素顯然最為重要［4-7］。由于EVA熱熔膠含有一定蠟，而且該物質(zhì)的黏度最低，倘若對蠟的使用量進行適當(dāng)增大，就可以對該熱熔膠的黏度進行降低，使之流動性進行提升。在支配該熱熔膠之際，盡可能運用黏度、質(zhì)量都相對較小的蠟，并對EVA量進行增添。

2.2 影響EVA熱熔膠拉伸強度和模量的因素

當(dāng)熔融指數(shù)與VA占比存在差異時，對應(yīng)的EVA強度也有明顯不同。通常，前者指數(shù)小，那么EVA強度就搞，據(jù)此研制的熱熔膠強度就較高。另外，在某個相容性范圍之內(nèi)，蠟可以有助于增大熱熔膠模量與強度。若是有不相容問題，那么膠的剛性就會相應(yīng)提升，其強度增長難度上升。一般而言，選用高結(jié)晶蠟，且有著較高的正烷烴含量，可以對EVA熱熔膠的模量與拉伸強度進行提升。

2.3 影響EVA熱熔膠粘接性的因素

粘接性是EVA熱熔膠最為重要的一個性能，對其粘接性能產(chǎn)生影響的要素整體較多，主要體現(xiàn)在：（1）EVA對該熱熔膠的粘接性產(chǎn)生了決定性影響，若是VA占比增加，那么它的粘接性就會明顯提升，對于這類熱熔膠一般可以對無極性非多孔材料進行粘接，如聚乙烯等；（2）蠟與增粘樹脂能夠借助于相應(yīng)化學(xué)結(jié)構(gòu)對EVA熱熔膠的粘接性進行影響。在蠟熔體與增粘樹脂黏度下降時，該EVA熱熔膠深入至多孔材料的難度就會隨之下降，并能形成機械結(jié)合。蠟具有較低的表面能，蠟量提升后，該熱熔膠的潤濕度就會相應(yīng)增長，于是它的粘接性就會相應(yīng)提升。因為微晶蠟熱熔膠存在較低的模量，它的凝定用時頗長，為此，通常使用石蠟取代之，從而對粘附力進行改善。若是極性材料，那么在熱熔膠中摻入具有極性基團的蠟就能對其粘接性進行提升［8］。該粘接性與膠體系相容性也有頗為明顯的關(guān)系，譬如EVA與蠟，若是后者與VA占比約為23%，此時對應(yīng)的相容性最佳，可以構(gòu)建共結(jié)晶，因此能夠產(chǎn)生較強的粘接性。倘若VA占比降低到10%之下，那么EVA的結(jié)晶時間更早，于是就轉(zhuǎn)變成蠟填料，此時熱熔膠粘接性就會下降。

3 改性EVA熱熔膠配方的研究

3.1 測試過程

在環(huán)架金屬板上放置金屬試驗環(huán)，后者已經(jīng)被試樣填滿；另外，鋼球定位環(huán)設(shè)置在試樣環(huán)中，然后是將鋼球放于定位環(huán)中，同時，把該裝置配置于具有一定甘油的燒杯之中，并浸沒試樣環(huán)，高出其5 cm。之后，將此裝置固定至軟化點測試設(shè)備中，并將溫感器置入環(huán)架金屬板孔，通過螺絲加以固定；然后將該測試設(shè)備打開，實驗前先將轉(zhuǎn)速值設(shè)定為30 r/min，正式進行試驗。隨著溫度升高，鋼球?qū)㈦S之正式開始試樣，也會隨之掉落于底部，掉落后鋼球便與其接觸，底部擋板為金屬材質(zhì)，設(shè)備此時就會進行自動記錄溫度，于是就能得到熱熔膠軟化點［9］。

3.2 結(jié)果與討論

3.2.1 氫化C5石油樹脂對改性EVA熱熔膠剝離強度的影響

EVA聚合物（單一性）對熱熔膠進行制備之際，由于存在較大的熔融黏度，因此在被粘接物表面很難進行鋪展，于是被粘接物表面存在較次的初粘性，潤濕性也相對較差。摻入適量的增粘樹脂則是對此問題進行解決的較佳方式。這種樹脂相對分子質(zhì)量不大，在較低的熔融黏度200～2 000條件下，與EVA聚合物相容性佳。摻入氫化C5樹脂達(dá)到15%，此時該膠體的剝離強度達(dá)到39.5 N/cm ，隨著該樹脂摻入量的增長，直至達(dá)到25%，該剝離強度達(dá)到極大值，大小為43.6 N/cm 。此時若是繼續(xù)增加此樹脂，那么剝離強度反而會下降［10-11］。究其原因，該C5樹脂的熔融黏度小，在摻入量提升時，會對此交替的流動性能進行改善，使之在被粘接物表面更好地擴散，進而對其潤濕性能進行改善，于是該膠體與被粘接物表面就有著更高的初粘性與浸潤性。在膠體擴散性提升后，該EVA膠體更容易摻入孔隙，由此產(chǎn)生膠釘，于是粘接就更為牢固。若是該樹脂摻入量增長超過25%，意味著熱熔膠流動性已經(jīng)達(dá)到極限，在繼續(xù)增添已經(jīng)不能改善該流動性，而且隨著該樹脂摻入量增長，EVA在其中的占比就會稀釋，而其是內(nèi)聚強度的重要貢獻(xiàn)者，這也是對剝離強度產(chǎn)生顯著影響的關(guān)鍵要素［12-13］。隨著EVA占比下降，那么對應(yīng)的剝離強度必然會降低。由實驗結(jié)果可知，該C5樹脂增長到25%，此時剝離強度達(dá)到極大值，即為43.6 N/cm。

3.2.2 SBS含量對熱熔膠破壞狀態(tài)的影響

表1為SBS含量對熱熔膠破壞狀態(tài)的影響結(jié)果。

由表1可知，當(dāng)SBS質(zhì)量分?jǐn)?shù)在10％以下時，破壞狀態(tài)均為內(nèi)聚破壞，具體如圖1所示，此時的內(nèi)聚力小于粘附力。當(dāng)SBS質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于20％時，此時破壞狀態(tài)均為界面破壞，

粘附力低于內(nèi)聚力。若SBS質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到15.0%時，此時為典型的混合破壞態(tài)，具體如圖2所示。不同膠層分別產(chǎn)生了內(nèi)聚與界面破壞，具體如圖3所示［14］。由此可見，若SBS質(zhì)量分?jǐn)?shù)提高，改性之后熱熔膠就有著較高的內(nèi)聚強度，膠接狀態(tài)達(dá)到理想階段，這就是膠體的內(nèi)聚力超過被粘接材料界面的粘附力，為此，SBS占比需要超過2成。

3.2.3 石蠟對改性EVA熱熔膠剝離強度的影響

對于EVA熱熔膠而言，石蠟無疑是重要的黏度調(diào)節(jié)劑，其核心功能就是對凝固速度進行調(diào)節(jié)，使得該熱熔膠更為快速的固化，使之熔融黏度顯著下降，并對流動性能進行優(yōu)化，使之與被粘接物表面有著更高的潤濕性，同時還能防范膠體結(jié)塊與拉絲問題，使之成本有效下降。本次試驗借助于密煉機制備6組不同的EVA熱熔膠，其石蠟添加量不同，最小為1%，最高為21%，中間分別為17%、13%和9%、5%，然后對他們的剝離強度進行測試。在摻入1%石蠟時，對應(yīng)剝離強度達(dá)到39.2 N/cm；摻入量為5%的石蠟，對應(yīng)強度則是41.2 N/cm，隨后再增添石蠟，那么該強度反而為下降。其原因為可能在石蠟摻入量低于5%時，此時石蠟量增長后，該熱熔膠會產(chǎn)生更高的流動性［15］，于是其滲透性、擴散性提升，有助于形成牢固的粘接。然而，再繼續(xù)增添石蠟摻入量，但石蠟本身缺乏粘接性能，于是EVA占比下降，這就導(dǎo)致膠體缺乏粘接性能。為此，摻入少量的石蠟有助于對膠體的流動性進行改善，使之凝固速度上升；但石蠟增添過多，反而會降低該膠體的粘接性能。

3.2.4 抗氧劑對熱熔膠性能的影響

抗氧劑的核心作用就是對高分子材料的熱氧化加以控制，倘若熱熔膠成功在高溫環(huán)境中運用，那么摻入相應(yīng)抗氧劑之后，就能改善它的熱穩(wěn)定性。制備3個組的配方，熱熔膠具有統(tǒng)一性，不過1號膠體沒有置入抗氧劑［16］；2號摻入1%的抗氧劑1010；3號熱熔膠摻入抗氧劑264，占比同樣是1%，將這3個組熱熔膠置于烘箱，溫度設(shè)置為180 ℃，共2 h。然后對3個組熱熔膠的內(nèi)部、表面顏色進行觀察，具體結(jié)果如表2所示。

由表2可知，1號熱熔膠在2 h時表面為黃色，內(nèi)部也開始部分變成了黃色，意味著沒有摻入抗氧劑的1號熱熔膠產(chǎn)生了顯著氧化。另外2組摻入抗氧劑的熱熔膠則僅僅產(chǎn)生了較為輕微的氧化，意味著這2種抗氧劑對熱熔膠高溫氧化存在著較佳的抑制作用［17-18］。從成本視角來分析，盡可能選用抗氧劑1010，它的成本更低，而且只需要摻入1%的抗氧化劑即可。

4 結(jié)語

在EVA熱熔膠中摻入SBS，該膠體的軟化點在摻入SBS量增長時就會逐步上升，剝離強度在SBS占比提升下，就會先增后降，實驗顯示，在摻入SBS量達(dá)到25%時，得出SBS/EVA熱熔膠的最佳添加劑摻入量。其中石蠟、C5樹脂、抗氧劑1010的摻入量分別為5%、25%和1%；此外，納米碳酸鈣的摻入量則達(dá)到9%。在熱熔膠中摻入適量SBS，熱熔膠的力學(xué)與粘接性能都能獲得很大改善，這對于該熱熔膠的改性分析，拓展其應(yīng)用范圍存在著重要意義。

【參考文獻(xiàn)】

［1］陳精華，石俊杰，張健臻，等.穩(wěn)定劑對反應(yīng)型聚氨酯熱熔膠性能的影響［J］.聚氨酯工業(yè)，2018，33（2）：37-39.

［2］ 蔡洪，韓冰，高文通，等.POE改性聚烯烴熱熔膠性能研究［J］.化學(xué)工程與裝備，2022（11）：26-28.

［3］ 孔超，杜壯，唐舫成，等.聚烯烴熱熔膠在連續(xù)纖維增強復(fù)合材料中的應(yīng)用研究［J］.粘接，2019，40（1）：15-17.

［4］ 宋德建，于鵬，彭進松，等.阻燃EVA熱熔膠的制備及其在線纜修復(fù)中的應(yīng)用研究［J］.中國塑料，2022，36（9）：53-56.

［5］ 周琪琪，唐曦陽，陳宇星，等.廢聚酯的醇解改性及應(yīng)用于PUR熱熔膠的研究［J］.湖南師范大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報，2022，45（3）：81-87.

［6］ 王永剛，關(guān)子昂，于鑑衡，等.熱熔膠基質(zhì)和熱熔膠貼膏制備技術(shù)的應(yīng)用分析［J］.中國現(xiàn)代應(yīng)用藥學(xué)，2022，39（8）：1088-1094.

［7］ 周琪琪，唐曦陽，陳宇星，等.廢聚酯的醇解改性及應(yīng)用于PUR熱熔膠的研究［J］.湖南師范大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報，2022，45（3）：81-87.

［8］ 胡樹，孫立民，張利利，等.電子行業(yè)用反應(yīng)型聚氨酯熱熔膠的研究進展［J］.粘接，2019，40（1）：41-45.

［9］ 靳洪飛，李文風(fēng)，孫達(dá)，等.增粘樹脂對EVA熱熔膠性能的影響［J］.合成材料老化與應(yīng)用，2021，50（3）：21-24.

［10］ 張續(xù)，宋禹泉，姜志國，等.異氰酸酯基硅烷改性濕固化聚氨酯熱熔膠的研究［J］.化工新型材料，2021，49（9）：144-146.

［11］ 王偉.單組分聚氨酯熱熔膠的制備及其耐熱性能研究［J］.化學(xué)推進劑與高分子材料，2022，20（5）：60-62.

［12］ 耿志忠，刁立翔，楊帆，等.煙用熱熔膠及其粘接材料表面性能的研究［J］.粘接，2022，49（1）：46-50.

［13］ 湯儀標(biāo)，林旭生.耐熱型非硫化丁基橡膠熱熔膠的研制［J］.中國建筑防水，2020（S2）：4-8.

［14］ 李士娟，王瑜，郭衛(wèi)紅，等.硅橡膠改性EVA熱熔膠的制備及其性能研究［J］.中國膠粘劑，2020，29（8）：1-5.

［15］ 張淼，徐亮.傳統(tǒng)紙質(zhì)檔案超細(xì)纖維合成革軟包材料性能研究［J］.中國皮革，2022，51（4）：111-113.

［16］ 董愛青.高耐溫性鋼塑管材用熱熔膠粘劑的制備及性能研究［J］.中國塑料，2020，34（3）：62-66.

［17］ 林晨，胡偉，萬小東，等.SBS/EVA熱熔膠的制備及性能［J］.材料科學(xué)與工程學(xué)報，2018，36（6）：879-882.

［18］ 祁源，王印典，趙長穩(wěn)，等.含氟聚合物表面光接枝改性及其與EVA熱熔膠粘接性能［J］.科學(xué)通報，2018，63（34）：3623-3630.