2024丨新型水性热熔胶开发及其应用论坛分享

2024水性及低 VOCs胶粘剂与涂料创新论坛

新型水性热熔胶开发及其应用

演讲人：汪军

携手并进，共创未来

英创科技（广东）有限公司

2024

为进一步切实推动国内低 VOCs胶粘剂和涂料产品创新发展，粘接资讯、新材料产业联盟特携手广东省涂料与油墨行业协会、广东智展展览有限公司等单位，在广州“2024广州国际胶粘剂及粘接技术展”、“2024国际（广州）涂料工业展”同期5月15-16日举办“2024水性及低 VOCs胶粘剂与涂料创新论坛”。

在此次论坛，我司创始人及研发负责人汪军有幸受举办方邀请，做关于新型水性热熔胶开发及其应用的主旨演讲。

水性热熔胶的背景

这次论坛主要从水性热熔胶的背景、应用、技术以及相关产品几个方面简要展开分享。

胶粘剂按照不同的依据可以分成不同的类别，例如常规来说会分成热固型、热塑型、弹性体。而按固化方式和主体成分来看，又可以分成多种。

作为固态形式存在的热熔胶，大家早已司空见惯，那么为什么还要专门开发热熔胶的液体化，特别是水性化呢？其中一个最主要的原因就是水性化的热熔胶能够更好地适应多种上胶工艺，比如刮刀、网纹辊、狭缝式，以及丝网，可以全幅面上胶，也可以局部上胶，同时不需要复杂的加热缸、喉管及喷嘴等装置。

液体化的热熔胶，其本质上还是热塑性的高分子化合物，只是从100%固含量变成了一部分是水或是其它溶剂的混合液。主体成分大致还是由EVA、EAA、EMA等组成。特别的，水性热熔胶还增加了一个PU体系，它和热塑性的TPU有所不同，水性PU热熔胶主要还是有软段和硬段相结合，且由结晶段热活化从而具备热熔胶性能的特性。

固体热熔胶，就是100%固含量的热塑性高分子粘合剂，其形态随温度升高或降低，在固态和液态之间转换。而水性热熔胶则是以水为介质，热塑性高分子稳定存在于其中的乳液或溶液，它的成膜首先需要将水分挥发掉，然后成膜，并发挥热熔胶的功能。

水性热熔胶的应用

水性热熔胶的应用非常广泛，例如我们吃的封装食品、各种PVC及PET卡片、家居装修中用到的铝蜂窝板、PVC吸塑门及板等，医用的纸塑复合包装，药品热封包装等，以及电子产品例如音箱上布和塑料的热封复合等。

还有一类与我们日常生活直接相关的纸质产品，例如高铁飞机上常见的垃圾袋、儿童玩具包装袋、纸杯纸碗及纸吸管等产品，现在我们也陆续推出了可替代传统淋膜材料的无塑热封涂层，其最大的特点就是可以实现纸张回收后的再打浆及再造纸。

这些是对于常用的水性热熔胶应用场景，以及常用的水性热熔胶体系的简单汇总。

水性热熔胶的上机工艺选择非常广泛，例如气刀式、刀辊结合式、网纹辊、刮棒及逆向辊等。

水性热熔胶的技术

接下来从技术角度简要介绍几种典型的水性热熔胶体系。顾名思义，E表示乙烯链段，AA表示丙烯酸链段，如果单纯乙烯链段的话，它是很容易形成完美的结晶，从而具有很高的规整度和强度。而AA的存在就相当在这些结晶态中形成了支化，从而破坏结晶，也就使得整体材料更有胶粘性，软化点也更低，粘性更强。目前EAA的水性化已经相对成熟，包括我们英创在内，已经有多家国内同行可以实现量产，不过原材料受控于几家巨头，比较有代表性的牌号是DOW的5980，MI值300，AA占比20%。

EAA由于带有乙烯基和丙烯酸基，因此兼具了两种基团和各自特点，例如乙烯基的防水性、柔韧性、阻隔性强及化学耐性好，而丙烯酸基则具有粘接性强且将热封温度调整到一个最佳的水平。

通常针对EAA乳液，我们用在纸品领域比较多，可以采用网纹辊及涂膜棒即可，烘干也相对比较简单，目前我们常规的固含可以达到35%左右，有些定制的牌号我们也可以做到高达50%，和大多数高分子乳液一样，它们也都有剪切变稀的效果。

EAA乳液作为一种典型的水性热熔胶的代表，确实具有非常独特的功能特性，它对基材的选择范围也比较宽，特别对一些偏极性的基材例如金属材质、玻璃、纸张等材料，粘接性非常优异，相比较而言，对偏非极性的材质，粘接力相对较弱。而且该体系通过合理的中和及乳化，也可以做到符合食品接触的法规要求。

除了EAA乳液之外，另外一个比较重要的水性热熔胶的代表，就是聚烯烃乳液，针对这项目技术，比较有代表性的就是Dow的Bluewave技术，该技术通过高压熔融，乳化剪切及挤出的方式，将聚丙烯及乙烯共聚物、EAA等稳定成一定大小规整存在的胶束，形成相对稳定的乳液体系，固含量也可以做到50%以上。

因此这项技术产生的产品，主体是聚烯烃，因此它成膜后，可以很好的符合聚烯烃的性能特质，例如耐水耐油性，弹性好，对聚烯烃材料例如PP和PE等，因为其中也有一些极性成分存在，因此它对极性材料也有一定的粘接力。

左图是不同温度下聚烯烃乳液的成膜示意图，随着温度升高，聚烯烃的胶束逐渐融合到一起，到70多度的时候，基本上就能形成比较连续的成膜。右图显示的是不同克重的涂布量对应的热封强度，随着涂布量的增大，热封的强度也随之提高。

接下来介绍的是相对比较特殊的聚氨酯乳液，也即我们常说的PUD。

该图可以更进一步地从工艺上介绍了PUD的合成路径及反应机理。

PUD可作为水性热熔胶使用的特性，它的热熔胶特性主要体现在其软段在加热过程中，由结晶态变为非结晶态，而硬段保持固定作用，防止整体链段滑移，从而具有较强粘性的过程。具体使用过程即是通过喷涂或辊涂，将PUD涂布到合适的材质表面，然后烘干成膜，备热压封合使用。在热活化过程中，模量先大幅降低，实现粘接效果，后随着温度降低冷却，模量再逐步回升，并最终将粘接物锚定。

温度在PUD热活化过程中发挥重要作用，随着温度增高，PUD成膜物的结晶性由结晶态转变为非结晶态，表明其软段软化完全，从而强度大幅减弱，相应的，它的热粘性也随之大幅提高，从而实现和其它材料的粘接。

水性热熔胶作为胶粘剂中的一种，其热封性也受很多因素影响，该表总结的12个因素，包括基材的、使用环境的及贴覆的，最主要的影响因素还是温度、时间及压力这三项。

英创产品

英创科技（广东）有限公司是一家以创新为驱动的环保新材料实力企业，着力打造性能卓越的功能性乳液、食品级胶粘剂与特殊功能涂层、化妆品级原料、医用及电子用辅材等产品及服务体系。

英创主打市场：食品包装、生活用纸、医疗包装、印刷包装。

英创主打产品：食品级胶粘剂、环保可热封涂层、生活用纸胶、净味UV胶。

英创代表性水性热熔胶产品：吸塑油、真空吸塑胶、无塑涂层、铝蜂窝热封涂层、纸塑复合胶、织物热封胶。

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