EVA树脂介绍
EV A 樹脂介紹
一、前 言
乙烯和醋酸乙烯醋共聚物(EV A)的發現歷史很早，但真正的商業化是最近十五年來的事；EV A 共聚物的應用非常廣泛，舉凡擠壓、模造、發泡物、熱融接著劑(hot-melt adhesives)、塗料等工業皆可使用EV A 材料；另外包裝材料亦有漸改用EV A 的趨勢，以代替舊有的聚乙烯材料。
EV A 是含有乙烯的共聚物，它與聚乙烯有何不同、它的性質如何?本文就此討論。希望能供業者進一步明瞭EV A 材料，以便促進其加工上的便利。
二、EV A 的結構及性質
EV A 的化學結構式可由下列表示之：
上記結構式中乙烯基部份(上式中m 部份)可增加醋酸乙烯酯的韌性、撓性；一般EV A 共聚物的性質與分子量及醋酸乙烯醋含量有關，分子量大小的影響就如同聚乙烯及一般聚合物情形一樣，例如分子量增加，抗張強度及彈性獲得改善而流動性則減少。醋酸乙烯酯的含量影響到聚合物的結晶度及極性。表一列出醋酸乙烯酯含量所引起聚合物性能的改變。
以下將就表一中較顯著的性質改變討論之，醋酸乙烯酯的含量以重量百分率計之。1. 降低分解溫度
於高溫，EV A 分解放出醋酸乙烯酯，在一般的EV A 加工應用，似可不必擔心此點，因為EV A 加工溫度永遠在其分解溫度之下；增加醋酸乙烯酯不但降低分解溫度，其加工溫度也降低，圖一表示醋酸乙烯酯與分解溫度之開係，例如含量為百分之十二時，分解溫度為255°C 。2. 降低結晶度
醋酸酯側鏈(acetate side chain)，可增加鏈間之平均距離，因此結晶度減小。結晶度一般即可用密度表示，如聚乙烯之結晶度傳統上部以密度表示結晶度，但這種用法不適用於EV A 共聚物。增加醋酸乙烯酯含量基本上即增加樹脂密度，此由於側鏈存在之故
表 一
增加
減低透明度滲透性溶解度
環境應力碎裂抗性
彈性抗衝擊性摩擦係數
與他種聚合物共容性
填充料接受量
分解溫度表面硬性軟化性剛性
模數(Modulus)
結晶度
於低醋酸乙烯醋含量時，密度與醋
酸乙烯酯含量並沒有絕對關係，此
謂還有其他因素影響結晶度，諸如
短鏈分支特性等(back-ground short
chain branching)。
3. 模數(modulus)
增加醋酸乙烯酯含量則其模數減少，在某些方面的應用如包裝材料，低模數是必須的；圖二為醋酸乙烯酯含量與模數間之關係。
4. 軟化點
增加醋酸乙烯酯含量，軟化點(Vicat softening point)降低；如圖三所示，EV A現廣泛用做包裝材料，即取其這項優點。於高速包裝時，EV A樹脂中之醋酸乙烯酯含量，即使EV A包裝材料能有快速熱封性之原因。
5. 滲透性
在某些應用方面，水及氣體的滲透性是材料選擇沫定因素；增加醋酸乙烯酯，則其滲透性也增加。表二為含有百分之十二醋酸乙烯酯之EV A共聚物與聚乙烯之滲透性質比較。圖四為在38°C、90%相對濕度，25μ厚之EV A膜水蒸汽滲透率與醋酸乙烯酯含量之關係。
表二
水蒸汽*氧**二氧化碳**
12% EVA
PE 33.0
6.4
12,000
7,000
52,000
32,000
*單位：克/平方米/日 **單位：釐米/平方米/日/氣壓6. 改善光學性質
醋酸乙烯酯含量增加，結晶度減少，此即代表光學性質亦可獲得改善；圖五表示EV A共聚物之光澤度與混濁度(haze)與醋酸乙烯酯含量之關係。增加醋酸乙烯酯含量亦會增加blocking之程度，一般要克服此種缺點通常需填加大量之anti-block填加物。
7. 抗衡擊性
圖六表示抗衝擊性與醋酸乙烯酯含量之關係；圖中顯示抗擊性首先慢慢增加，然後很快地增加，於包裝材料應用時，此點亦應加以注意。
圖七及圖八分別表示表面硬度及環境應力碎裂抗性與醋酸乙烯酯含量關係。
三、EV A共聚物的種類
一般已商業化之EV A共聚物可分為四大類，其亦以醋酸乙烯酯之含量來劃分，它們是高、中、低含量乙烯酯含量及另一種有其他活性單體低醋酸乙烯酯含量之EV A共聚物。
(1) 低醋酸乙烯酯含量共聚物
此等級之共聚物，醋酸乙烯醋之含量約在百分之十至百分之四十之間；它們大都應用在熱融接著或塑膠方面。此類產品有杜邦公司之Elvax、Alathon；孟山都之公司Montothene及USI公司之Ultrathene；ICI 公司之Alkathene及BASF公司之Lupolen V 和Union Carbide公司之Bakelite等。此類共聚物之分子量很低，約在20,000與50,000之間，具有熱塑性。嚴格說來，它應屬於聚烯類物質。其製造程序與高壓低密度聚乙烯之製造非常相近。聚合壓力約在15,000 psi 左右。
(2) 中含量醋酸乙烯酯共聚物
此種EV A共聚物，醋酸乙烯酯之含量約在百分之四十五及百分之五十五之間。Bayer公司出品之Levapren 450產品，醋酸乙烯酯之含量約為百分之四十五。可能使用溶液聚合法製造，其分子量相當高約在100,000與200,000之間；目前此等級之EV A 共聚物用途開發有限。
(3) 高醋酸乙烯酯含量之共聚物
此類EV A共聚物，醋酸乙烯酯含量約在百分之七十與九十五之間。1965年Air Reduction公司首先推出Aircoflex產品，其後有杜邦公司之Elvace等。一般此類產品之性質較接近聚醋酸乙烯酯之聚合物。
(4) 含有其他單體之EV A共聚物
杜邦公司現推出兩種含有其他單體之EV A共聚物年醋酸乙烯酯之含量約在百分之十至百分之三十之間，其他單體分別為甲基丙烯酸(Methacrylic acid)和甲基丙烯醯氯(Metthcryloyl chloride)等。市面上所售之Surlyn D係指前者，Zeset則係後者。它們大都用在木材加工或紙張塗料應用方面。四、EV A共聚物的應用
EV A的應用約可分為五大類：一般擠壓及模造、成膜(film)、發泡、熱融接著劑及塗料及其他混料應用。前三種之應用，共聚物醋酸乙烯酯含量可至百分之二十八，通常皆在百分之二十以下；其餘應用之共聚物，醋酸乙烯酯含量皆在百分之十八以上，如ICI公司之Evatane產品。於混合配料(blend)應用時，EV A之使用量通常很少，但是它可使其性質獲得很大之改善。下面將逐一介紹其應用：
1. 一般擠壓及模造
EV A共聚物在許多方面可代替橡膠、塑化PVC(Plasticized PVC)或者低密度聚乙烯；最顯著之例子為唱片轉盤的製造，使用EV A做材料其單位成本及可變性(flexibility)皆較橡膠材料合算，因為EV A共聚物可使用射出模造法製造，生產速率較快；EV A 可做啤酒瓶之材料，其較無毒級之PVC材料更佳，因它不含增韌劑及其他填加物。其他還有索環、雪屐等的應用。
2. 成膜應用
與聚乙烯、PVC比較，EV A共聚物膜之用量不算很大，但其具有重要之特殊性質使它在某方面之應用是必需的，如外科手術用之手套等，它通常必須具有造佳之拉力性
質及觸感。食品包裝方非的應用亦很廣、魚
肉的包裝使用EV A材料較聚乙烯為佳，因其具有較佳之透氣性能使魚肉保持新鮮。另外還有所謂的”bag-in-the-box”的應用，由於EV A材料之熱封性(heat sealability)較佳，不易漏氣，撓性性能良好，不易龜裂，因此非常適合於冷凍物品運輸之用。
3. 發泡應用
EV A共聚物泡棉最成功的應用是在一般拖鞋之鞋底，其發泡密度可在0.05克/平方厘米以下，此種泡棉可使用過氧化物交聯而可得到類似橡膠之性質；目前此種技術還正在發展改進中。
4. 熱融接著劑及塗料
接著劑有好幾大類，其成本及操作性能可參考表三。與其他種類接著劑比較，熱融接著劑為百分之百固體系統，不含有毒之溶劑，同時亦不必經過乾燥手續，亦沒有儲存及置留壽命(Shelf life)等問題的困擾，因其不必經硬化即可使用。
熱融接著劑使用EV A共聚物樹脂有兩種理由：(1)它與一些天然或合成樹脂之相容性很好，填充料加很多亦不變其性質，同時其價格亦不昂貴。聚乙烯或聚酯、聚醯胺等類樹脂用做熱融材料雖然有其特殊之地方，但其不像EV A材料具有多方面優越性能。
5. 其他混合配料應用
EV A共聚物可與其他聚合物混合配料做各種應用，例如與低密度聚乙烯混合可做低溫包裝材料，與高密度聚乙烯混合可做為人造紙的原料，與聚丙烯混合可做彩帶(decorative tape)材料，和橡膠混合可做一般鞋底材科用等。
EV A樹脂可填加多量填充料，例如高含量填充料EV A膠皮可用做汽車中引擎與車廂間之隔音板。
五、結論
以上所述包括EV A之結構、性質、種類及應用，目前本省EV A己普遍應用，本篇內容可供業者參考。
六、參考資料
1.G. W. GILBY Polymer Age, June 1975,
P.172-173 & 176.
2.P. J. Raffield Br. Polym. J, 1969. 1. Sep.
P.221-224.
3.F. P. EVANS. Br. Polymer. J. 1970, 2. May
P.187-192.
4.M. K. Lindemann Paint Manufacture. 1968,
Sep. P.30-36.
5.M. H. Edser, Paint Manufacture, 1967. Dec.
P.25-28.
表三
接著劑種類例子比較價格結合強度發展時間抗水性置留時間高阻抗性結合強度比較簡易水性接著劑澱粉接著劑4~5長很差很有限不好不好
溶劑性接著劑聚氯丁烯接著劑23~27中等可以很有限可以中等
化學交聯性環氧膠合劑100長很好很有限很好很好
水性接著劑(可硬化)尿素-甲醛膠6~8短好很有限好好
乳液接著劑聚醋酸乙烯酯20長不好很有限差中等
熱融接著劑EVA材料23~27瞬時很好很有限差中等