EVA是乙烯-醋酸乙烯共聚物(ethylene-vinyl acetate copolymer)的缩写 , 是由非极性、结晶的乙烯单体和强极性、无定形的醋酸乙烯单体(也叫VA)组成的无规共聚物 。
它是由美国科学家H.F. Mark于1928年用低压法首次合成的 。后来在1938年,英国ICI化学工业公司发表了高压聚合制造EVA的专利,然后美国杜邦公司在60年代初开始有了工业产品 。
截至目前,其应用产品已渗透到人们生活的方方面面,如鞋材、薄膜、电线电缆、玩具、热熔胶、涂料等 。
下面从合成技术、结构与性能、加工成型、应用领域、生产厂家五个方面来讲解EVA材料的知识!
图彩EVA球,来自网络
一、合成过程
乙烯-乙酸乙烯酯共聚物中乙酸乙烯酯(VA)的含量可以在很宽的范围内,从5%到95% 。不同的内容有不同的表现,所以严格来说有不同的细分,如下图所示:
乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的图形分割
一般来说,EVA产品是指乙烯-醋酸乙烯酯共聚物,VA含量一般在5%~40% 。大部分EVA厂家也是这么做的,所以下面讨论的EVA就是乙烯-醋酸乙烯酯共聚物 。
图乙烯-醋酸乙烯共聚物颗粒,来自网络
关于EVA的合成工艺,经过50多年的发展,目前国内外成熟的EVA生产技术有四种:高压连续本体聚合、中压悬浮聚合、溶液聚合和乳液聚合 。
其中很少采用溶液聚合和乳液聚合,大多数企业采用高压连续本体聚合 。
高压本体聚合通常采用高压釜反应器或管式反应器,工艺原理与低密度聚乙烯(LDPE)相似 。
釜式法的典型工艺有杜邦、USI和Lyondell Basell(原Equistar)工艺,可生产VA含量小于40%的EVA树脂,单程转化率为10%~20%;管式法的典型工艺有Basf、Imhausem/Ruhrchemie、Basell公司的Lupotech工艺等 , 一般生产VA含量小于30%的EVA树脂,单程转化率为25%~35% 。
由于EVA在高压高温下的聚合机理与LDPE基本相同,所以釜式反应器和管式反应器生产的EVA产品与这两种工艺生产的LDPE的区别是相似的 。
管式法和釜式法生产EVA产品的性能比较
二、结构性能
与EVA PE相比,由于分子链中引入了醋酸乙烯酯单体 , 结晶度降低,柔韧性和抗冲击性能提高,填料混合性能和热封性能提高 。一般密度在0.91-0.93之间,透明度和光泽度都不错 。
图EVA分子结构,来自网络
乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的性能主要取决于共聚物的醋酸乙烯酯含量(VA含量)和熔体流动速率(MFI) 。
在MFI不变的情况下 , 当VA%增加时,各项性能的变化如下:
在VA%含量不变的情况下 , 提高MFI值对性能的影响如下:
EVA制品柔韧性好 , 耐低温,抗冲击强度,耐环境应力开裂,光学好,透气性好,力学性能一般,在较宽的温度范围内绝缘性能较差 。
三、EVA加工成型
EVA是一种热塑性聚合物,因此可用于注塑、挤出成型、吹塑、压延、滚塑、热成型、发泡、涂布、热封和焊接 。
EVA成型温度低(160-200℃),范围广 , 其模具温度低(20-45℃) 。材料在加工前应干燥(干燥温度65℃) 。加工EVA时,模具温度和材料温度不能太高,否则表面粗糙(不光滑) 。
EVA产品容易粘前模,最好在喷嘴主流道冷料孔处做拉链 。温度超过250℃就容易分解 。EVA应采用“低温、中压、中速”的工艺条件加工产品 。
四 。应用领域
EVA的应用产品已经渗透到人们生活的方方面面,如鞋材、薄膜、电线电缆、玩具、热熔胶、涂料等 。
1.鞋材
鞋材是我国乙烯-醋酸乙烯共聚物最重要的应用领域 。鞋材用的乙烯-醋酸乙烯共聚物中醋酸乙烯含量一般为15% ~ 22% 。
树脂共混发泡制品因其柔软、弹性好、耐化学腐蚀等性能,广泛应用于中高档旅游鞋、登山鞋、拖鞋、凉鞋的鞋底和内饰材料 。此外,这种材料还用于隔音板、体操垫、密封材料等领域 。
2.EVA薄膜
EVA薄膜的主要用途是生产功能性棚膜 。该功能棚膜具有高耐候性、防雾性和保温性 。由于聚乙烯没有极性,即使加入一定量的防雾剂,其防雾性能也只能维持2个月左右 。而添加一定量的乙烯-醋酸乙烯共聚物制成的棚膜,不仅透光率高,而且防雾性能大大提高 , 一般可超过4个月 。此外,EVA还可用于生产包装膜、医用膜、复合膜、流延膜等 。
3.电线和电缆
随着计算机和网络工程的不断发展,为了机房安全,人们越来越多地使用无卤阻燃电缆和硅烷交联电缆 。乙烯-醋酸乙烯共聚物因其良好的填料包容性和可交联性,广泛应用于无卤阻燃电缆、半导体屏蔽电缆和二步硅烷交联电缆 。此外 , 乙烯-醋酸乙烯共聚物也用于制造一些特殊电缆的护套 。电线电缆用乙烯-醋酸乙烯共聚物的醋酸乙烯含量一般为12%-24% 。
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