热熔压敏胶性能的研究

热熔压敏胶性能的研究

陈,瑜

浙江精华科技有限公司  浙江  杭州 310015

摘要热塑性橡胶、增粘树脂、增塑剂、抗氧剂等为原材料制备热熔压敏胶，以及不同各材料配比对热熔压敏胶性能的影响。外观、软化点、熔融粘度、初粘性、剥离强度、持粘性等性能指标的平衡。

0前言

随着中国的改革开放，经济的快速发展。人们的生活水平和生活质量不断提高，热熔压敏胶又具有不含溶剂、无毒，100%含固量，常温下是固体，加热熔融形成液体，可涂布性等特点。使得热熔压敏胶不管在单（双）面胶带，以及各类的标签纸，制鞋，邮政等涉及到各方面的广泛的应用，并且在医用敷料行业，卫生制品行业也迅蓬勃迅速发展应用起来。

本文主要介绍热熔压敏胶的几大性能的研究，以及在各行业的应用里热熔压敏胶对产品的影响。

1 试验部分

1.1试验原材料

1.1.1　热塑性橡胶：

热塑性橡胶是具有聚苯乙烯的热可塑性，而在室温下它又有橡胶的韧性和弹性。用于热熔压敏胶的热塑性橡胶主要以下的类型为主，一类嵌段共聚物的橡胶状中间嵌段是不饱和的橡胶：聚苯乙烯－聚丁二烯－聚苯乙烯（SBS）和聚苯乙烯-聚异戊二烯-聚苯乙烯（SIS）。另一类嵌段共聚物的橡胶状中间嵌段是饱和的烯烃橡胶：聚苯乙烯-聚（乙烯/丁烯）-聚苯乙烯聚合物（SEBS）和聚苯乙烯-聚（乙烯/丙烯）-聚苯乙烯（SEPS）。

由于在热塑性橡胶中加入一种树脂，它仅仅相容于嵌段的橡胶相，同时加入与中间嵌段完全相溶的增塑剂后，结果就形成一个特别粘，特别软，特别耐柔韧的混合物。通常这种树脂成为增粘树脂，它为该混合物提供粘着性，增塑剂对混合物可以起到以下作用：降低硬度模量，增加压敏性，改善低温柔软性，减少熔融粘度，降低内聚强度等，并降低原材料的成本。因此可以采用热塑性橡胶，增粘树脂，增塑剂三组分进行热熔混合制得热熔压敏胶。而热塑性橡胶在热熔压敏胶中起着主体骨架，形成产品内聚力的作用。

热塑性橡胶的生产厂商主要有：美国埃克森（DEXCO）公司，壳牌（SHELL），意大利埃尼（ENICHEM），日本瑞翁（ZEON），日本旭化成（ASAHI），韩国LG，台湾台橡，中国岳阳石化合成橡胶厂，北京燕山石化公司，茂名石化等。

1.1.2增粘树脂

由于合成橡胶具有独特的两相结构。所用的增粘树脂有三种类型第一种与末端相容，第二种与中间端相容。第三种与末端和中间段都相容。聚芳烃古马隆一萜树脂，以及其他来自煤焦油或石油的高溶解参数的树脂趋向于末端嵌段结合而不与中间嵌段结合。脂肪族烯烃类树脂，松香脂聚萜烯树脂以及来自石油或萜烯类的萜烯酚树脂都是具有相对低的溶解度参数，都趋向于中间嵌段相结合，而不是末端嵌段相结合。低分子量的烷芳烃树脂与末端且相容和中间嵌段是相容。

由于第二类与中间嵌段相容的树脂与合成橡胶相容后，赋予压敏性，因此在制备热熔压敏胶产品时，选用此类树脂作为增粘剂。

增粘树脂的生产厂家主要有日本瑞翁公司，美国埃克森公司，台湾和益化学公司，南京扬子伊士曼公司等。

1.1.3增塑剂

  增塑剂在热塑性橡胶为基料的热熔压敏胶中能起到如下的一些作用:降低硬度和模量,增加压敏胶的初粘性,改善低温柔软性,降低熔融粘度,降低内聚强度,并能显著降低原材料的成本.理想的增塑剂:在末端嵌段相中完全不溶.在中间嵌段完全可溶,成本低,低挥发性,低粘度,低密度和抗降解性.所应用的增塑剂主要有二类:烃类油和低分子量的液态聚烯烃.烃类油主要以环烷烃和石蜡烃的油类为主.液态聚烯烃主要以液态聚丁烯为主。常用的软化剂国内生产厂家主要有克拉玛依石油化工厂等

1.1.4抗氧剂

在使用热熔压敏胶时，必须通过加热熔融才能施工，通常使用温度在100℃

-200℃，因此要求热熔压敏胶在使用时要有较好的热稳定性，以及热熔压敏胶制

品在应用时也要求有较好的抗老化性。为了提高它的热稳定性及抗老化性,通常

还需加入一定量的抗氧剂。抗氧剂的功能类别相当多，不同类别的高分子成分需

要选择不同的抗氧剂，有时也需要多种抗氧剂同时使用，来达到最佳效果。常用

的采用受阻酚类的抗氧剂，如瑞士汽巴的Irganox1010、Irganox1076、264。同

类的有美国大湖化学公司的产品，以及台湾的妙春实业股份有限公司  台湾存郁

实业有限公司和国内其他厂家都在生产该类产品。

2.热熔压敏胶的配方设计及生产工艺

热熔压敏胶主要选用合成橡胶和增粘树脂以及增塑剂等材料。通过加热熔融混合相容的工艺制成热熔压敏胶。根据不同的用途及要求从而选择不同橡胶，树脂及增塑剂。下面以标签、胶带用热熔压敏胶为例作配方设计及工艺的介绍。

标签用热熔压敏胶国家化工行业标准中,对压敏胶标签纸进行了标准化,其中对压敏胶的性能指标要求:

国家邮电部标准YP/T892-1997<<邮政特快专递详情单>>中对压敏胶的技术要求:

2.1.标签用热熔压敏胶由合成橡胶SIS和独特的增粘剂以及增塑剂等组分制成.合成橡胶选用低苯乙烯的SIS，增粘剂可选用：石油树脂，萜烯树脂，松香改性树脂等固体树脂和液体树脂, 液体树脂主要为液体烃树脂,液体聚萜烯,液体松香脂。增塑剂可选用石蜡基油,环烷基油,液体聚丁烯等。在配方设计时主要根据用途、性能以及材料成本来选择不同的材料，以满足实际需要的要求。

以下是几个实际配方例子：

例1：(通用型)

         合成橡胶SIS（1107）             30  份

         环烷油                           20  份

         萜烯树脂                         50  份

         抗氧剂                            1  份

性能：

         软化点                           95℃

         180℃熔融粘度                    8000CP

         初粘性：                         大于8号球

         180º剥离强度                     5.2N/cm

          持粘力                          大于5小时

例2：

         合成橡胶SIS：                    29  份

         环烷油                            21  份

C5石油树脂                       50  份

         抗氧剂                            1  份

性能：

软化点                               98℃

180℃熔融粘度               9000CP

初粘力                               大于8号

180º剥离强度                         5.5N/cm

持粘力                               大于5小时

耐低温性配方：

                     1#                        2#

SIS                  30                        30   

萜烯树脂             42                      

液体树脂             20                        20   

C5石油树脂                                     40   

石蜡基油              8                        10   

抗氧剂                1                         1    

2.2生产工艺：

    在具有较大功率的搅拌的特定的反应釜中，在175℃温度下氮气

保护下将合成橡胶SIS和增塑剂及部分树脂熔化完全。然后加入剩余树脂及抗氧剂。熔融混合均匀，在150℃下保温1小时,抽真空除气泡后出料,冷却成型即可包装。

2.3胶带类用热熔压敏胶

热熔压敏胶被广泛应用在封箱胶带、泡棉胶带、双面胶带、医用胶带以及其它各

类特殊要求的胶带。各类胶带由于用途的不同，所要求的指标也各有要求，根据不同的要求来设计配方。

以下是几例配方实例

例1 :

    SIS4111       34

    白油          13

    E1310         52

抗氧剂        1

性能：

   软 化 点:            110℃

   180℃熔融粘度:       15000CP

   初 粘 性:            8号钢球

   180º剥离强度:       5.5N/cm

  持 粘 力:            大于24小时

例2   可剥离型胶带配方

SIS4111           33

环烷油            26

氢化C5树脂(T-80)  41

        抗氧剂            1

     技术指标:

        软 化 点:          85℃

        180℃熔融粘度:    10000cp

        初 粘 性:         16号球

        180º剥离强度:    3.5N/cm

        持 粘 性:         大于1小时

生产工艺:  类同标签热熔压敏胶的生产工艺

3热熔压敏胶的技术参数

热熔压敏胶的主要技术参数:外观、软化点、熔融粘度、初粘性、剥离强

度、持粘性.下面将对以上各技术参数影响作说明:

1 外观:热熔压敏胶的外观主要受原材料本身的色泽以及原材料热稳定性的

影响.如果对外观色泽是有特定要求可选择色浅的部分氢化或全氢化的原材料.

2热熔压敏胶的软化点

热熔压敏胶具有加热熔化的特性,不同品种的热熔压敏胶都是有特定的受

热熔化的温度.软化点就是显示热熔压敏胶开始软化流动的温度.软化点可作为胶的熔化难易以及耐热性的衡量的尺度.软化点的高低也影响压敏胶制品的溢胶现象.软化点的测定方法采用环球法测定.国家标准:GB/T15332-94.

影响热熔压敏胶的软化点的因素:

3.1 增塑剂的添加比例对软化点的影响:

由于不论与热塑性树脂末端或与中间段相容的增塑剂与热塑性橡胶混容后,都会影响到橡胶的内聚强度.降低热塑性橡胶的热塑温度,从而影响到热熔压敏胶的内聚强度,影响到热熔压敏胶的软化温度.增塑剂用量对软化点的影响:

                   5     10    15    20      (份)

注:橡胶：树脂        30：50

3.2热塑性橡胶对软化点的影响:

热塑性橡胶是一个嵌段的共聚物,末端显示塑料相,而中间段显示橡胶相，

随着末端的浓度的增加,共聚物硬度及热塑温度随之增高,因此末端的含量就增加,影响热熔压敏胶的软化点.

                        A          B           C     

注:

   A  树脂软化点  80℃

   B  树脂软化点  95℃

C   树脂软化点  110℃

橡胶：树脂：油     30:50:20

3.3  热熔压敏胶的熔融粘度

熔融粘度是指热熔压敏胶在熔融状态下的粘稠度，在不同的温度状态下具有不同的粘度，在熔融状态下，熔融粘度随着温度的升高而降低。熔融粘度的大小主要影响热熔压敏胶在喷涂时的工艺，包括涂布胶量的控制，涂布均匀度的控制。熔融粘度的大小在某些施胶工艺中影响它的渗透性。因此可以根据热熔压敏胶的熔融粘度以及软化点来选择涂布工艺(辊涂、喷涂、刮涂等)和涂布时的最佳温度。熔融粘度的测定方法按HG/T3660-1999

温度与粘度关系的实例：

3.3.1影响热熔压敏胶熔融粘度的因素：

3.3.1.1.增塑剂的添加比例对熔融粘度的影响

由于增塑剂通常在常温具有低粘度的液态状与热塑性橡胶混溶后从而改变了热熔压敏胶的熔融粘度，随着添加量的增加，熔融粘度降低.

10        20       30        40       (份)

                  注:橡胶:树脂  20:40  注: 180°熔融粘度

3.3.1.2热塑性橡胶对熔融粘度的影响

热塑性橡胶的添加比例对熔融粘度的影响在热熔压敏胶的原材料的组成中,增塑剂和增粘树脂通常在高温或熔融状态下,都是有较低的粘度,而热塑性橡胶在熔融状态下显示出较高的粘度.因此热塑性橡胶在热熔压敏胶配方中的比例,影响着热熔压敏胶的熔融粘度.

油:树脂     20:50    注: 180°熔融粘度

热塑性橡胶本身性质对熔融粘度的影响目前国内外生产热塑性橡胶的厂家有几十家各自都有不同的牌号,不同的分子量具有不同的熔融指数,因此不同熔融指数的橡胶也影响热熔压敏胶的熔融粘度  

A           B           C

A  橡胶熔融指数MI23

B橡胶熔融指数MI14

C橡胶熔融指数MI6

注:180°熔融粘度

3.3.1.3增粘树脂对熔融粘度的影响增粘树脂的分子量不同,熔融粘度不同,不同的增粘树脂对热熔压敏胶的熔融粘度有不同的影响.

                  A               B

油:橡胶:树脂  20:30:50    注: 180°熔融粘度

A 选用200℃熔融粘度为50CP增粘树脂

B 选用200℃熔融粘度为240CP增粘树脂

3.4热熔压敏胶的初粘性

     影响热熔压敏胶的初粘性的因素:

3.4.1增塑剂对初粘性的影响增塑剂在热熔压敏胶中起到改善低温柔软性,增加压敏性,降低硬度和  等作用,因此增塑剂的加入量对初粘性的改变起着主要作用

注:橡胶:树脂  30:50

3.4.2增粘树脂对热熔压敏胶的初粘性的影响

用于热熔压敏胶的增粘树脂通常与热塑性橡胶中间段相容,增粘树脂与热塑性橡胶混熔后,也使中间嵌段相的Tg升高,结果低温柔软性降低,但这个降低可以通过使用增塑剂的办法来补偿.增粘树脂的软化点的高低影响柔软性,影响热熔压敏胶的初粘性.

           注:增塑剂:橡胶:增粘树脂  20:30:50

3.5热熔压敏胶的剥离强度

剥离强度指破坏一个基材表面的粘附所需的力.通常在严格控制的环境中将

胶粘剂背面从表面沿180º或90º按标准测试速度剥离,测定其强度.剥离强度是压敏胶的一个重要指标,其测试方法详见GB/T2792-1998

3.5.1温度对热熔压敏胶的剥离强度的影响

通常热熔压敏胶的剥离强度受温度的影响程度比较明显.随着环境温度的升高,剥离强度呈现下降趋势,下列为一热熔压敏胶品种,剥离强度与温度变化的趋势.

3.5.2增塑剂的添加比例对剥离强度的影响

热熔压敏胶通常由增塑剂,热塑性橡胶和增粘树脂组成.当由热塑性橡胶和

增粘树脂混熔没有加入增塑剂时,胶体无法体现出压敏性.只能体现热熔的粘合性.随着增塑剂的加入,体现出压敏性,并随着量的增加初粘性和剥离强度都发生了变化.因此剥离强度随着增塑剂的量发生变化.

A             B

注:橡胶:增粘树脂:油30:50:20       A  热塑性橡胶(苯乙烯含量15%)  

B  热塑性橡胶(苯乙烯含量29%)  

3.5.5增粘树脂对剥离强度的影响

  增粘树脂在热熔压敏胶中,对剥离强度这一技术指标的影响显的尤为明显,不同的增粘树脂体现不同的结果,由于增粘树脂的品种比较多.因此不同类型的增粘树脂对剥离强度的影响就不作对比,下面将同类增粘树脂作比较.

( a )在同类树脂中,由于分子量的大小,软化点的高低作了相对应的牌号,在同

一配方中,选用同类增粘树脂时,随着增粘树脂软化点的增高,剥离强度表现提高趋势.

                      A             B              C

注:  A  树脂软化点80℃B  树脂软化点  95℃ C   树脂软化点 110℃

橡胶:树脂:油         30: 50:20

(b)增粘树脂添加量对热熔压敏胶的剥离强度的影响.

在选定同一热塑性橡胶、增粘树脂、增塑剂的热熔压敏胶配方中.随着增粘树脂添加量的增加,剥离强度呈上升趋势.

3.6  热熔压敏胶的持粘性

持粘性反映热熔压敏胶的内聚力.影响到热熔压敏胶制品的实际应用.如载重

粘合的持久性,封口标签的起翘性等,对于持粘性测试方法可详见GB4851-84影响热熔压敏胶的持粘性主要有以下几种因素:

3.6.1增塑剂对热熔压敏胶持粘性的影响:

前面所提到增塑剂在热熔压敏胶中所起的作用,增塑剂的加入降低内聚强因此增塑剂会影响到热熔压敏胶的持粘性.

注明:橡胶:树脂30:50

3.6.2热塑性橡胶对持粘性的影响

热塑性橡胶在热熔压敏胶中起重要作用.提供压敏胶的内聚强度.热塑性橡胶在配方中的比例影响持粘性.

注:树脂:油   50:20

3.6.3增粘树脂对持粘性的影响

热熔压敏胶所选择的增粘树脂,它不仅可以赋予压敏性改进中间嵌段相对极性基材的特性粘附.不同类型树脂所表现出来的增粘效果不一样

橡胶:树脂:增塑剂25:45:30

对持粘性的要求,可以根据增塑剂添加量、热塑性树脂橡胶的加量以及增粘树脂用量的选择来调整.

4结束语

热熔压敏胶的初粘性、剥离强度和持粘性三大指标相互之间是一个矛盾体,此消彼长,不可能三项指标都达到最高的数值.热熔压敏胶在实际的应用中,设计配方时,劲量做到3者兼顾,热熔压敏胶的功能最大限度的发挥。

参考文献

1《胶粘剂技术应用手册》北京粘接学会编译

2 邮电部标准YP/T892-1997

3化工行业标准HG/T2406-92

4 压敏胶制品技术手册 杨玉昆 吕凤亭，化学工业出版社 2004,9