压敏胶配方大解析
近年来,由于高速操作、合理涂布、排除溶剂公害问题的需要,发展了热熔压敏胶。热熔压敏胶(HMPSA)是以热塑性聚合物为主的胶粘剂,集热熔胶和压敏胶的特点于一体,无溶剂,无污染,使用比较方便。它在熔融状态下进行涂抹,冷却固化后施加轻度指压就能起到粘合作用。因为它的强大作用,所以广泛应用于尿布、妇女用品、双面胶带、标签、包装、医疗卫生、书籍装订、表面保护膜、木材加工、壁纸及制鞋等方面。
热塑性弹性体压敏胶是由SBS、SIS、增粘树脂、软化剂、防老剂、着色剂等组成,只有各组分配合适当,才能制得性能优异的压敏胶。
成分一:SBS和SIS
SBS为苯乙烯-丁二烯三元嵌段共聚物,SIS为苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯三元嵌段共聚物,都具有橡胶和塑料的双重特性,来源容易、价格适中,非常适宜用作压敏胶粘剂的弹性体组分。
SBS按其结构可分为线型和星型两类,线型结构相对分子质量较低,溶解性好,但内聚强度不足;星型结构相对分子质量较高,内聚强度较大,但熔融温度高。因此,制造压敏胶粘剂应当选用线型结构的SBS。据涂布在线了解,苯乙烯(St)与丁二烯(Bd)相对含量之比对性能有较大影响,St/Bd大,粘度变小,粘合力大,但弹性和耐寒较差;St/Bd小,粘度增大,弹性增加,但粘接强度和耐热性降低。作为压敏胶用的SBS一般选用St/Bd为30/70。
SIS为不相容的两相结构,PS分散到聚异戊二烯连续相中,起到“硫化”和补强作用。结构中存在着聚异戊二烯嵌段,具有多个甲基侧链,粘合力较强,比SBS更适宜制造压敏胶,尤其是热熔压敏胶。SIS的玻璃化温度为Tg1-550C,Tg21000C,弹性大,不耐老化,耐水、醇、弱酸、弱碱。酯类、酮类、芳香、烃类化合物能使SIS溶解或溶胀。
成分二:增粘树脂
热塑性弹性体SIS本身并没有初粘性,必须加入增粘树脂才具有压敏性能。压敏胶性能优劣的关键是胶粘剂的粘弹性,增粘剂的作用主要是赋予压敏胶必要的粘性,由于热塑性弹性体具有两相聚集态结构,选用增粘树脂时必须考虑它与弹性体两相的相容性。与热塑性弹性体中橡胶相(PB、PI)相容的增粘树脂有松香和松香脂、萜烯树脂、C5石油树脂等,赋予压敏胶的粘性,与塑料相(PS)相容的增粘树脂有古马隆树脂、芳烃石油树脂、PS树脂等,可改善压敏胶的内聚力。还有一些与两相都相容的增粘树脂,如高软化点的萜烯酚醛树脂、低软化点的芳烃石油树脂。酚醛树脂则与热塑性弹性体的两相都不相容。
加入增粘树脂与SBS、SIS混合后,由扭辫分析(TBA)测得两相的玻璃化温度发生了变化从而影响压敏胶粘剂和性能。萜烯树脂使PB相的Tg有较大提高,PS相的Tg略有降低;松香树脂对PB相的Tg影响较大,而对PS相的Tg影响较小;C5石油树脂PB相Tg提高较小,但PS相的Tg变化很大;芳烃石油树脂(C9)与两相相容性不很高,对Tg影响都不大。
萜烯树脂体系性能最佳,具有较好的快粘性和剥离强度,且有较适中的持粘性。C9石油树脂的综合性能最差。
热塑性弹性体为两相不同的结构,除了选用萜烯树脂为主增粘树脂,最好还要加入适当量的其他增粘树脂,以调节压敏胶的综合性能。这种采用混合增粘树脂的方法,则会获得性能更好的压敏胶粘剂。增粘树脂的用量一般与热塑性弹性体等量或稍多,诚言随着增粘树脂的用量增加,压敏胶的剥离强度提高,当剥离强度达到峰值之后,增粘树脂再增加反而会场使剥离强度急剧下降。
成分三:软化剂
据了解,在热塑弹性体压敏胶中除了必须加入增粘树脂;还要加入一定量的软化剂(或称为增塑剂),作用是改进压敏胶的性能,如增加初粘力,降低压敏胶溶液或熔融粘度,改善涂布工艺;还可适当地降低成本。
选用软化剂必须考虑它与热塑性弹两相的相容相问题,软化剂的加入使得热塑性弹性体中两相玻璃化湿度Tg发生变化,将直接影响压敏胶的性能。
选择一种好的软化剂应该是只与橡胶相相溶,而完全不溶于塑料相,不能太多地降低压敏胶的内聚强度。此外,还要求软化剂挥发性小,粘度低,无毒害、耐老化、价格廉等。以操作油(环烷油)为软化剂的体系综合性能较为理想,芳香含量为2%~3%,也会溶解在PS相中,导致室温或高温的内聚强度下降。应当指出,邻苯二甲酸酯类(DBP、DOP)能与热塑性弹性体中PS相相容,其压敏胶用以制作PVC胶带时,则因增塑剂迁移到胶层而使压敏胶内聚强度降低。增塑剂迁移对压敏胶性能的影响要比天然橡胶和合成橡胶的压敏胶内聚强度更为严重,可于PVC薄膜底涂接枝SBS胶粘剂予以改善。
成分四:防老剂
SDS热塑料性弹体含有不饱和键,受到氧、光、热等环境因素的作用发生老化现象,尤其是热熔压敏胶在高温下制备和熔融涂布时,老化更为严重。因此,在压敏胶配方中必须加入以抗氧剂为主休体的防老剂。如果在制备热熔压敏胶时不加防老剂,则在气液相交界处的瓶壁上出现黄色结焦。随着温度升高,颜色渐变深,影响产品的外观和性能,实际测试表明,加入防老剂的压敏胶剥离强度比未加防老剂的提高30%左右。
防老剂的品种很多,常用的有N,N-....
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