伍金奎，唐舫成，汪加勝，趙建青，曾 鈁

（1.廣州鹿山新材料股份有限公司，廣東 廣州 510530，2.華南理工大學 材料科學與工程學院，廣東 廣州 510640）

前 言

共聚酯熱熔膠[1～5]是由多元酸（酯）和多元醇經(jīng)過酯化反應、酯交換反應和縮聚反應制得的飽和線型熱塑性樹脂，主要原料是二元羧酸（酯）和二元醇。由于聚酯分子鏈中含有大量的酯鍵、醚鍵等極性基團，因而對織物、皮革、木材、塑料、陶瓷等非金屬和金屬材料均具有良好的粘接性。但是，國產的共聚酯熱熔膠存在結晶度高、浸潤性差等缺點，只適用于服裝、地毯、車輛內裝飾等低端產品，無法滿足電子產品粘接的要求。隨著電子產品的超薄化發(fā)展，熱熔膠接法逐漸取代了傳統(tǒng)螺釘固定用于電子產品外殼與內部金屬部件的固定。

針對國產的共聚酯熱熔膠存在結晶度高、浸潤性差等缺點,不適合用于電子行業(yè)極性塑料與金屬粘接的現(xiàn)狀，本研究在廣州鹿山新材料股份有限公司的共聚酯結晶度控制技術的基礎上[6]，采用低Tg共聚酯，進一步改進了共聚酯熱熔膠的耐低溫性能，系統(tǒng)研究了電子行業(yè)用聚酯熱熔膠的綜合性能。

1 試驗部分

1.1 試驗原料

共聚酯P1，玻璃化轉變溫度13℃；共聚酯P2，玻璃化轉變溫度-28℃；改性樹脂M，杜邦；復合增黏樹脂（改性松香/含酯基增黏樹脂復合物），市售；以上原料均為工業(yè)級。塑料基材為2mm厚的硬質聚氯乙烯（PVC）、聚碳酸酯（PC）、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）、環(huán)氧玻璃纖維板（PCB)，金屬基材為鋁片（Al，0.2mm）、不銹鋼片（SS，0.08mm），均為市售。

1.2 試驗儀器

電子萬能試驗機，CMT4104，美斯特工業(yè)系統(tǒng)（中國）有限公司；平板硫化機，XLB-25T，廣州市飛力橡膠設備有限公司；恒定濕熱試驗箱，HS-100，廣州工文試驗設備有限公司；高低溫交變濕熱試驗箱，GDJS-100，廣州工文試驗設備有限公司。

1.3 試驗制備

樣品的制備：將45%共聚酯、25%改性樹脂M、30%復合增黏樹脂按一定比例混合均勻，利用雙螺桿擠出機160℃擠出造粒制得聚酯熱熔膠粒。

180°剝離測試樣品制備：膠粒用離型紙在200℃平板硫化機壓成厚度為0.12mm的膠膜；將膠膜鋪在金屬基材上，在80℃用手輕輕壓平排除膠膜與金屬間的氣泡，使膠膜初步粘接到金屬基材上；撕掉膠膜上的離型紙，將塑料基材放到粘有金屬的膠膜面，然后在138℃、0.6MPa熱壓8s,冷卻后裁剪成25mm寬的樣品。

1.4 測試或表征

（1）180°剝離強度測試：按 GB/T 2790-1995測試，拉伸速度100mm/min。

（2）-5℃180°剝離強度測試：將粘接好的ABS/SS樣品放置在-5℃冰箱中1h，用鉗子夾住ABS，拉力計180°拉不銹鋼，緩慢拉開樣品，平行測試3個樣品，計算平均值剝離強度。

（3）濕熱老化測試：將粘接好的ABS/SS樣品放入85℃、85%相對濕度的濕熱老化箱中，老化144h，室溫放置24h后測試樣品的180°剝離強度，平行測試5個樣品，計算平均值。

（4）高低溫循環(huán)老化測試：將粘接好的ABS/SS樣品放入高低溫循環(huán)老化箱中，設定升溫速度使溫度在2h從-20℃升高到60℃，然后使溫度在2h從60℃降低到-20℃，如此循環(huán)，老化72h，室溫放置24h后測試樣品的180°剝離強度，平行測試5個樣品，計算平均值。

2 結果與討論

2.1 共聚酯對膠剝離強度的影響

共聚酯分子中大量的極性基團如酯鍵、醚鍵是聚酯熱熔膠具有廣泛粘接力的關鍵。表1對比了采用P1、P2兩種共聚酯對膠剝離強度和耐低溫性能的影響。從表中可知，兩種共聚酯得到熱熔膠在室溫下對ABS/SS的粘接力相差不大；但在-5℃的環(huán)境下差距明顯，以P1為原料的聚酯熱熔膠對ABS/SS的粘接力極小，能輕易用手拉開，而以P2為原料的聚酯熱熔膠對ABS/SS的粘接力較大，用手無法拉開。兩種原料表現(xiàn)出來的顯著差異主要與共聚酯的玻璃化轉變溫度有關。由于P1的玻璃化轉變溫度為13℃，在低溫下已經(jīng)處于玻璃態(tài)，膠變得非常脆；而P2的玻璃化轉變溫度為-28℃，在-5℃的環(huán)境中膠仍然處于橡膠態(tài)，所以粘接力基本不受影響?？梢娨圆ＡЩD變溫度為-28℃的P2為原料制得的熱熔膠具有更好的耐低溫性能，因此選擇P2為主要基體。

表1 共聚酯的種類對ABS/SS剝離強度的影響Table 1 The effectofpolyester typeson the peeling strength of ABS/SS

2.2 粘接溫度對膠剝離強度的影響

粘接溫度是影響粘接效果的最重要的因素之一。電子產品采用聚酯熱熔膠粘接塑料外殼和金屬部件時，需考慮塑料外殼的耐熱能力，ABS、PC等與金屬部件最常使用的粘接溫度范圍130～140℃。

圖1 粘接溫度對不同基材的180°剝離強度的影響，（a）PC/Al，（b）PCB/Al，（c）ABS/SSFig.1 The effect of adhesive temperate on the 180°peeling strength for differentmatrixes,（a）PC/Al,（b）PCB/Al,（c）ABS/SS

圖1考察了膠在不同溫度下復合PC/Al、PCB/Al、ABS/SS的剝離強度的影響。從圖中可以看出：隨著粘接溫度升高，其對不同基材的粘接強度均呈現(xiàn)升高趨勢。當粘接溫度不高于120℃時，該膠對不同基材的剝離強均低于100N/25mm；當粘接溫度高于130℃時，其剝離強度顯著增大。粘接復合溫度主要影響膠對基材的浸潤性和相互作用力。溫度過低時，膠的分子運動較緩慢，因此對基材的浸潤性差，剝離強度低；在適宜的溫度下，膠能充分浸潤基材，同時能與基材發(fā)生較強的相互作用力，粘接效果好。根據(jù)圖1的結果可得知，我公司產品對極性塑料和金屬的粘接具有較寬的復合溫度，在不低于130℃下復合均能得到良好的粘接效果，完全滿足電子產品復合的溫度工藝要求。這歸功于使用了適宜熔點共聚酯和適宜軟化點的增黏樹脂。

2.3 聚酯熱熔膠對不同基材的粘接效果

電子行業(yè)用聚酯熱熔膠要求對ABS、PC、PVC、PCB等極性塑料、金屬的粘接具有良好的粘接強度。表2列出了以P2為基材的聚酯熱熔膠對不同基材的180°剝離強度。從表2可知，聚酯熱熔膠對上述基材粘接的180°剝離強度均大于100N/25mm，而國外某產品相應的剝離強度在60～76N/25mm。根據(jù)表中的測試結果可以得知，采用P2為基體的聚酯熱熔膠比國外某同類產品具有更高的粘接強度，完全可以代替國外產品用于電子行業(yè)。

表2 聚酯熱熔膠粘接不同基材的剝離強度Table 2 The peeling strength of polyester hotmeltadhesive for differentmatrixes

2.4 聚酯熱熔膠耐老化性能研究

電子產品使用環(huán)境的復雜性要求聚酯熱熔膠具有良好的耐老化性能。表3考察了以P2為基材的聚酯熱熔膠粘接ABS/SS在85℃、85%相對濕度的恒定濕熱試驗箱老化144h后及經(jīng)過-20～60℃高低溫循環(huán)老化72h的180°剝離強度變化情況。從表3可知，聚酯熱熔膠分別在高溫高濕度、高低溫循環(huán)條件下老化后，膠對ABS/SS的剝離強度均有一定程度的提升，這主要與P2本身具有優(yōu)異耐老化性能有關。可見，采用P2為主要基材的聚酯熱熔膠具有優(yōu)異的耐老化性能。

表3 濕熱老化和高低溫老化對膠的剝離強度的影響Table3 The effectof hydrothermal aging and high-low temperature aging on the peeling strength of the adhesive

2.5 聚酯熱熔膠粘接持久性研究

膠黏劑的粘接持久性將影響電子產品的使用壽命。圖2考察了聚酯熱熔膠粘接ABS/SS的持久性。隨著放置時間的延長，膠對ABS/SS的180°剝離強度逐漸升高，在90d后基本穩(wěn)定在～175N/25mm。相對于普通的共聚酯熱熔膠，本研究的聚酯熱熔膠具有良好的粘接持久性，這主要歸因于改性樹脂M和復合增黏樹脂的共同作用，破壞了共聚酯的結晶，同時P2本身是一種低Tg、低結晶度的共聚酯。因此，以P2為原料的聚酯熱熔膠對極性塑料與金屬的粘接具有良好的持久性。

圖2 放置時間對聚酯熱熔膠180°剝離強度的影響Fig.2 The effect of storage time on the 180°peeling strength of polyester hotmelt adhesive

3 結論

（1）以P2為主要基體的聚酯熱熔膠膜，對常見的極性聚合物（ABS、PC、PVC等）與金屬具有良好的粘接效果。

（2）本研究的聚酯熱熔膠經(jīng)過高低溫循環(huán)老化、濕熱老化及放置實驗后，仍然具有良好的粘接力，說明其完全適用于手機、平板電腦等電子產品極性塑料與金屬件的粘接與組裝。

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