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塑料包胶粘合软胶TPE机理及影响因素分析



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塑料包胶软胶,最常见的如日常生活中的牙刷柄,柄上面那层软胶TPE,就是包胶上去的(如上图).

    前言:本文有些内容(如熔结作用,材料表面张力等)是借鉴业内前辈的观点,再结合笔者在TPE业界4年多的经验,略作分析,行文如下,希望对TPE从业人员及TPE制品加工厂商有所释疑和帮助.

    正文:热塑性弹性体TPE可通过(二次)注塑加工,不借助粘合剂作用,重叠包覆在一些常用塑料如PP,ABS,PC,PA等制品表面。如前所提到的牙刷,其手柄位置的软胶部分,就是通过注塑,将TPE包胶粘合到牙刷柄表面.这里,关键点是在TPE与塑料包胶结合面没有涂粘合剂或胶水,那么就是TPE与塑料通过直接注塑加工快速实现了包覆粘合.笔者在此对这一粘合作用略作分析,以飨读者.
    1.TPE包胶粘合塑料的机理:TPE与塑料接近的极性.
    并不是所有的TPE都能与塑料ABS,PC,PP等优良的包胶粘合.要在两种塑料之间发生粘合作用,对TPE软胶料的配方很有讲究。并且,不同的硬塑品种,所需的TPE软胶的配方及物性通常是有所差异的.TPE与硬塑料二次注塑粘合的机理,就是通过调整TPE配方,使得TPE与硬塑料具有相接近的极性或良好的相容性,为注塑粘合提供材料性能上的支持.
    按照高分子化学的观点,两种高分子材料的溶解度参数SP数值相差小于0.5,两种材料具有良好的相容性.在适当的条件下,相容性好的两种热塑性材料可以实现良好的表面粘合.因此,相容性可以说是TPE与硬塑料是否能良好粘合的内在因素(内因).
    2.二次注塑粘合效果的首要影响因素:适宜的注塑加工温度.
    材料的相容性为TPE与硬塑的粘合提供了物质基础,但还需要合适的条件来促成粘合,这个条件就是合适的注塑温度.要让TPE与硬塑发生粘合作用,TPE的注塑温度,必须产生足够的能量,能够在TPE与硬塑的结合面发生熔结。这个熔结作用,有了TPE与硬塑的良好的相容性作为基础,可以在结合面产生牢固的粘合作用。适宜的注塑温度,是TPE与硬塑发生粘合作用的外在条件(外因).
    3.粘合效果之次影响因素:硬塑材料的表面张力.
    通常的塑料,如PP、ABS、PC等,都具有适度的表面张力.TPE在熔融状态,都能够快速的在这些材料表面铺展开并实现粘合.但有一些塑料,如POM(聚甲醛,又称赛钢),PA尼龙等.尤其是POM,具有很好的自润滑性,或者说材料的表面张力很小,使得TPE在时间有限的熔融状态下,很难快速的在POM表面铺展开,很难实现包覆及粘合.
    按照以上的分析,可以解释一些常用硬塑与TPE的粘合难易度.
    一.TPE包胶PP.TPE和PP两种材料溶解度参数SP相差在0.5以内,粘合非常容易,只需注意合适的二次注塑温度就可.
    二.TPE包胶ABS,PC.ABS与PC塑料的溶解度参数SP与TPE溶解度参数SP差值大于0.5,通过在TPE配方中添加极性增强剂(或相容剂)可以改善TPE与PC,ABS的相容性,从而实现良好的粘合.
    三.TPE包胶PBT,PA等.硬软两种材料极性(溶解度参数SP)相差较大,需要调整TPE的极性.PBT和PA熔点高,属于半结晶塑料,需要较高的二次注塑温度.
    四.TPE包胶POM.POM与TPE极性相差很大,虽然通过极性改性可改善两种材料的相容性,但POM自润滑高,TPE难于在POM材料表面快速铺展开并实现包覆粘合.因此TPE包POM,是目前常见的包覆情形中最难的一类.


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