氯化改性聚烯烃(CMPOs)主要用于溶剂型体系，作为涂料的底漆或添加剂，需要坚持低表面能塑料基材，如聚丙烯，聚乙烯，PET和许多其他。非氯化改性聚烯烃(NCMPOs)被用于与CMPOs类似的应用，但它们有更高的耐化学性和耐温性，而且它们是无色的。NCMPOs也用于不能耐受氯的应用，因为当接触高温时可能产生盐酸。图1显示了NCMPO的基本结构。由于范德华力，聚合物上的聚烯烃骨架可以更好地润湿和表面结合到聚烯烃表面。聚合物的改性允许与树脂中的反应基团发生潜在反应，并与无机基质相互作用和结合。NCMPO的结构允许它与聚烯烃和非聚烯烃基底结合。
在过去的几年里，由于使用聚烯烃比其他塑料的原材料成本更高，在屋顶和地板等不同的应用中使用聚烯烃基质已经成为一种趋势。聚烯烃也因为其理想的物理性能和可循环利用的潜力而被广泛使用。聚烯烃有很多用途，但它们没有，因为由于它们的表面能低，没有实用的方法把它们粘附在需要放置的地方。聚烯烃通常经过电晕或火焰处理，以增加表面能，使其更容易粘附。有时电晕处理和火焰处理不足以使基材更容易粘结。因此，CMPOs和NCMPOs作为附着力促进剂被用于增加对烯烃基底的附着力，但它们通常用于溶剂型产品以达到必要的附着力。有许多应用是溶剂不能容忍，电晕和火焰处理是太昂贵的做。在这项工作中，我们使用了我们的水性NCMPO乳液the AdvaBond®7400系列附着力促进剂在三个不同的应用中展示了它们如何能够在不使用苛刻的溶剂和表面改性的情况下粘附聚烯烃基材，以及它们如何能够提高对非聚烯烃基材的附着力。第一种是水性膜胶粘剂，第二种是水性地板胶粘剂，最后一种是一般的嵌缝/密封胶粘剂。
实验和测试
本研究对四种不同的NCMPO乳剂和一种CMPO乳剂进行了评价。乳剂的物理性能如表1所示。不同乳液之间的区别在于基树脂的熔点，以及乳液中是否有一定比例的助溶剂。
在第一次应用中，这是水性膜粘合剂，表2和表3中的配方是使用牙科混合器制成的。通过评价不同的树脂、碳酸钙类型和NCMPO负载水平来优化配方。该配方应用于胶合板，应用速度为100-150平方英尺/加仑。一旦粘合剂被应用，一张TPO屋顶膜被应用在粘合剂上。胶粘剂在测试前至少固化24小时，然后在固化24小时、48小时、1周、2周和3周后进行测试。胶粘剂还被固化在四种不同的固化条件下，以复制真实的屋顶条件。第一种是室温条件，第二种是55°C，第三种是60°C和95% RH，第四种是0°C。胶粘剂的测试方法是在与胶合板粘合的TPO基板上进行180°剥落。黏合剂还在热/冷和降/升到室温时进行了测试。
在第二次应用中，表4中配方所示的水性地板粘合剂也是使用牙科混合器制成的。通过评估不同的树脂、碳酸钙类型、NCMPO和CMPO负载水平，优化了配方。将该配方用于枫木、聚丙烯、低密度聚乙烯、超高分子量聚乙烯、铆钉橡胶和重磨轮胎的搭接剪切。搭接剪切测试遵循改进的ASTM D3163，将未经处理的塑料/橡胶基材粘结到枫木上。在测试前，让lap - shear固化1周。
在第三个应用中，丙烯酸乳胶嵌缝/密封剂配方是使用牙科混合剂。表5中的配方加入1wt进行修改。%的NCMPO乳液作为附着力促进剂。根据ASTM C794对铝6061 T2、316不锈钢、玻璃和釉面瓷砖进行180°剥离，评估了填充剂/密封剂的附着力。180°的果皮在固化14天后进行测试。用Shore A硬度、弹性模量、%伸长率和拉伸强度等指标对丙烯酸乳胶堵缝/密封胶的物理性能进行了评价。用万能拉伸试验机按ASTM D412测试了材料的弹性模量%伸长率和拉伸强度。在物性测试中，添加1%、4%和10%的NCMPO乳液，观察NCMPO对丙烯酸嵌缝/密封配方物性的影响。
结果和讨论
在膜胶粘剂应用中，有必要有一个剥离强度大于或等于5 pli(磅每线性英寸)。图2显示了在21天的过程中，除了0°C条件外，在不同的固化条件下，如何通过添加4.7%的AdvaBond 7418来实现最低5pli。通过使用不同的增粘剂和树脂包装，可在0℃条件下提高性能。图3显示了粘合剂稳定到室温后的剥离强度。在21天的固化条件下，当温度达到室温时，粘附强度为4.7%的胶粘剂保持在5pli以上。粘结剂的破坏多为内聚性，当剥离强度大于5pli时，部分胶合板发生破坏。
在地板粘合剂应用中，对许多聚烯烃基材和橡胶基材进行了测试，以比较NCMPO乳液和CMPO乳液。一种空白粘合剂也进行了测试，但搭接剪在测试之前就失败了。图4显示了以2.7 wt.%为黏附促进剂的NCMPO和CMPO乳液所能达到的搭接剪切强度。除枫木、镶钉橡胶和重新磨过的轮胎外，所有的搭接剪都失效了。枫木搭接剪切机粘结失效，镶钉橡胶和重磨轮胎搭接剪切机随基板失效失效。粘合剂的NCMPO和CMPO改性在多种基材上具有非常相似的性能。
在填塞/密封胶应用中，180°剥离测试如图5所示。除了铝外，在所有被测试的基材上使用的NCMPO乳液都显著提高了附着力。NCMPO乳液的加入对铝和不锈钢的粘附没有改善或产生负面影响。玻璃和釉面瓷砖的附着力有显著改善，这取决于使用哪种NCMPO乳液。在图6中，物理性能显示为相对于不含NCMPO附着力促进剂的丙烯酸乳胶填充/密封胶的百分比。当NCMPO加载水平达到4%及以上时，填塞/密封胶的物理性能开始发生变化。
结论
这项工作表明，使用NCMPO乳液可以使配方剂与低表面能基材和高表面能基材结合。在首次应用中，含NCMPO乳液的膜粘合剂在几乎所有不同的固化条件下都能通过最小剥离强度要求。为了通过0°C固化条件，还需要进行更多的配方调整。在第二次应用中，地板粘合剂可以通过使用NCMPO和CMPO乳液实现高搭接剪切强度。两种乳液的性能非常相似，但NCMPO乳液具有不含氯的优点。在最后一次应用中，填充/密封胶粘合剂，1%的NCMPO乳液可以显著提高对玻璃和瓷砖的粘附性，而对铝和不锈钢的粘附性没有显著影响，这取决于使用的是哪种等级的NCMPO。在1%的负载下，NCMPO的附着力改善并不影响填充/密封胶的物理性能。基于我们的结果，使用NCMPO乳液可以改善粘附在各种应用。
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