近年來(lái),由于高速操作、合理涂布、排除溶劑公害問(wèn)題的需要,發(fā)展了熱熔壓敏膠。熱熔壓敏膠(HMPSA)是以熱塑性聚合物為主的膠粘劑,集熱熔膠和壓敏膠的特點(diǎn)于一體,無(wú)溶劑,無(wú)污染,使用比較方便。它在熔融狀態(tài)下進(jìn)行涂抹,冷卻固化后施加輕度指壓就能起到粘合作用。因?yàn)樗膹?qiáng)大作用,所以廣泛應(yīng)用于尿布、婦女用品、雙面膠帶、標(biāo)簽、包裝、醫(yī)療衛(wèi)生、書(shū)籍裝訂、表面保護(hù)膜、木材加工、壁紙及制鞋等方面。
2017年初以來(lái),飛秒檢測(cè)已幫助了13家客戶(hù)進(jìn)行了17個(gè)膠黏劑的檢測(cè)服務(wù),其中壓敏膠的檢測(cè)項(xiàng)目有6項(xiàng),可以看出壓敏膠市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)激烈。下面小飛帶大家先科普下壓敏膠的相關(guān)知識(shí)。主要成分:SBS和SIS
SBS為苯乙烯-丁二烯三元嵌段共聚物,SIS為苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯三元嵌段共聚物,都具有橡膠和塑料的雙重特性,來(lái)源容易、價(jià)格適中,非常適宜用作壓敏膠粘劑的彈性體組分。
SBS按其結(jié)構(gòu)可分為線(xiàn)型和星型兩類(lèi),線(xiàn)型結(jié)構(gòu)相對(duì)分子質(zhì)量較低,溶解性好,但內(nèi)聚強(qiáng)度不足;星型結(jié)構(gòu)相對(duì)分子質(zhì)量較高,內(nèi)聚強(qiáng)度較大,但熔融溫度高,
因此,制造壓敏膠粘劑應(yīng)當(dāng)選用線(xiàn)型結(jié)構(gòu)的SBS。苯乙烯(St)與丁二烯(Bd)相對(duì)含量之比對(duì)性能有較大影響,St/Bd大,粘度變小,粘合力大,但彈性和耐寒較差;St/Bd小,粘度增大,彈性增加,但粘接強(qiáng)度和耐熱性降低。作為壓敏膠用的SBS一般選用St/Bd為30/70。
SIS為不相容的兩相結(jié)構(gòu),PS分散到聚異戊二烯連續(xù)相中,起到“硫化”和補(bǔ)強(qiáng)作用。結(jié)構(gòu)中存在著聚異戊二烯嵌段,具有多個(gè)甲基側(cè)鏈,粘合力較強(qiáng),比SBS更適宜制造壓敏膠,尤其是熱熔壓敏膠。SIS的玻璃化溫度為Tg1-550C,Tg21000C,彈性大,不耐老化,耐水、醇、弱酸、弱堿。酯類(lèi)、酮類(lèi)、芳香、烴類(lèi)化合物能使SIS溶解或溶脹。
成分二:增粘樹(shù)脂
熱塑性彈性體SIS本身并沒(méi)有初粘性,必須加入增粘樹(shù)脂才具有壓敏性能。壓敏膠性能優(yōu)劣的關(guān)鍵是膠粘劑的粘彈性,增粘劑的作用主要是賦予壓敏膠必要的粘性,由于熱塑性彈性體具有兩相聚集態(tài)結(jié)構(gòu),選用增粘樹(shù)脂時(shí)必須考慮它與彈性體兩相的相容性。與熱塑性彈性體中橡膠相(PB、PI)相容的增粘樹(shù)脂有松香和松香脂、萜烯樹(shù)脂、C5石油樹(shù)脂等,賦予壓敏膠的粘性,與塑料相(PS)相容的增粘樹(shù)脂有古馬隆樹(shù)脂、芳烴石油樹(shù)脂、PS樹(shù)脂等,可改善壓敏膠的內(nèi)聚力。還有一些與兩相都相容的增粘樹(shù)脂,如高軟化點(diǎn)的萜烯酚醛樹(shù)脂、低軟化點(diǎn)的芳烴石油樹(shù)脂。酚醛樹(shù)脂則與熱塑性彈性體的兩相都不相容。
加入增粘樹(shù)脂與SBS、SIS混合后,由扭辮分析(TBA)測(cè)得兩相的玻璃化溫度發(fā)生了變化從而影響壓敏膠粘劑和性能。萜烯樹(shù)脂使PB相的Tg有較大提高,PS相的Tg略有降低;松香樹(shù)脂對(duì)PB相的Tg影響較大,而對(duì)PS相的Tg影響較??;C5石油樹(shù)脂PB相Tg提高較小,但PS相的Tg變化很大;芳烴石油樹(shù)脂(C9)與兩相相容性不很高,對(duì)Tg影響都不大。
萜烯樹(shù)脂體系性能最佳,具有較好的快粘性和剝離強(qiáng)度,且有較適中的持粘性。C9石油樹(shù)脂的綜合性能最差。
熱塑性彈性體為兩相不同的結(jié)構(gòu),除了選用萜烯樹(shù)脂為主增粘樹(shù)脂,最好還要加入適當(dāng)量的其他增粘樹(shù)脂,以調(diào)節(jié)壓敏膠的綜合性能。這種采用混合增粘樹(shù)脂的方法,則會(huì)獲得性能更好的壓敏膠粘劑。增粘樹(shù)脂的用量一般與熱塑性彈性體等量或稍多,誠(chéng)言隨著增粘樹(shù)脂的用量增加,壓敏膠的剝離強(qiáng)度提高,當(dāng)剝離強(qiáng)度達(dá)到峰值之后,增粘樹(shù)脂再增加反而會(huì)場(chǎng)使剝離強(qiáng)度急劇下降。
成分三:軟化劑
在熱塑彈性體壓敏膠中除了必須加入增粘樹(shù)脂;還要加入一定量的軟化劑(或稱(chēng)為增塑劑),作用是改進(jìn)壓敏膠的性能,如增加初粘力,降低壓敏膠溶液或熔融粘度,改善涂布工藝;還可適當(dāng)?shù)亟档统杀?/span>
選用軟化劑必須考慮它與熱塑性彈兩相的相容相問(wèn)題,軟化劑的加入使得熱塑性彈性體中兩相玻璃化濕度Tg發(fā)生變化,將直接影響壓敏膠的性能。
選擇一種好的軟化劑應(yīng)該是只與橡膠相相溶,而完全不溶于塑料相,不能太多地降低壓敏膠的內(nèi)聚強(qiáng)度。此外,還要求軟化劑揮發(fā)性小,粘度低,無(wú)毒害、耐老化、價(jià)格廉等。以操作油(環(huán)烷油)為軟化劑的體系綜合性能較為理想,芳香含量為2%~3%,也會(huì)溶解在PS相中,導(dǎo)致室溫或高溫的內(nèi)聚強(qiáng)度下降。應(yīng)當(dāng)指出,鄰苯二甲酸酯類(lèi)(DBP、DOP)能與熱塑性彈性體中PS相相容,其壓敏膠用以制作PVC膠帶時(shí),則因增塑劑遷移到膠層而使壓敏膠內(nèi)聚強(qiáng)度降低。增塑劑遷移對(duì)壓敏膠性能的影響要比天然橡膠和合成橡膠的壓敏膠內(nèi)聚強(qiáng)度更為嚴(yán)重,可于PVC薄膜底涂接枝SBS膠粘劑予以改善。
成分四:防老劑
SDS熱塑料性彈體含有不飽和鍵,受到氧、光、熱等環(huán)境因素的作用發(fā)生老化現(xiàn)象,尤其是熱熔壓敏膠在高溫下制備和熔融涂布時(shí),老化更為嚴(yán)重。因此,在壓敏膠配方中必須加入以抗氧劑為主休體的防老劑。如果在制備熱熔壓敏膠時(shí)不加防老劑,則在氣液相交界處的瓶壁上出現(xiàn)黃色結(jié)焦。隨著溫度升高,顏色漸變深,影響產(chǎn)品的外觀和性能,實(shí)際測(cè)試表明,加入防老劑的壓敏膠剝離強(qiáng)度比未加防老劑的提高30%左右。
防老劑的品種很多,常用的有N,N-二丁基硫化氨苯甲酸鋅(BZ)和乙基苯基二硫代氨基甲酸鋅(PX),顏色淺且不易氧化,用量一般為熱塑性彈性體的2%~5%。苯胺類(lèi)防老劑本身易氧化變黑,不宜用于制備熱熔壓敏膠。常將幾種防老劑混合使用,則有更好的效果。
成分五:交聯(lián)劑
熱塑性彈性體壓敏膠在高溫下內(nèi)聚強(qiáng)度和持粘力會(huì)迅速下降,為了提高壓敏膠的高溫性能,還需要在配方中加入某些交聯(lián)劑,使不飽和橡膠的雙鍵發(fā)生化學(xué)交聯(lián),,提高壓敏膠的內(nèi)聚強(qiáng)度和持粘力, 常用的交聯(lián)劑有硫磺或硫載體、過(guò)氧化物和活性酚醛樹(shù)脂等。硫磺或硫載體的用量為0.3%~1.5%,還要加入0.3%~1.0%的硫化促進(jìn)劑和0.3%~1.0%的氧化鋅和平共處硬脂酸。過(guò)氧化物有用量一般為1%~4%,同時(shí)加入5%~25%的活性丙烯酸酯單體(如一縮乙二醇的甲基丙烯酸雙酯等)效果更佳
成分六:著色劑
在熱塑性彈性壓敏膠配方中加入顏填料,可以制成帶顏色的壓敏膠,如加入適量的鈦白粉可制成白色壓敏膠。
成分七:其他添加劑
為了降低成本或提高某些溶劑型壓敏膠的粘度,可用天然橡膠或合成橡膠代替一部分熱塑性彈性體,但必須注意它們之間的相容性。天然橡膠和異戊二烯橡膠能與SIS很好地相容,而丁苯橡膠和順丁橡膠可以用于SBS壓敏膠體系
熱塑性彈性體壓敏膠配方指南
在設(shè)計(jì)配方時(shí),必須要熟知各組分對(duì)熱塑性彈性體壓敏膠的影響規(guī)律,現(xiàn)歸納而下:
1、與橡膠相相容的增粘樹(shù)脂和溶于橡膠相的軟化劑,都能使初粘性增大,而與塑料相相容的增粘樹(shù)脂則相反。
2、隨著與塑料相相容的增粘樹(shù)脂增加,1800C剝離強(qiáng)度提高;而隨著能與橡膠相相容的增粘樹(shù)脂和軟化劑的增加而降低。
3、能與塑料相相容的增粘樹(shù)脂使壓敏膠變硬,彈性模量和內(nèi)聚強(qiáng)度增大;而與橡膠相相容的增粘樹(shù)脂和軟化劑。恰則相反。
4、壓敏膠的最高使用溫度取決于與塑料相相容的增粘樹(shù)脂軟化點(diǎn)的高低,并隨增粘樹(shù)脂用量的增加而升高。
5、壓敏膠有最低使用溫度取決于與橡膠相相容的增粘樹(shù)脂軟化點(diǎn)的高低,并隨增粘樹(shù)脂用量的減少而降低。
6、任何與橡膠相相容的增粘樹(shù)脂和軟化劑都能顯著地降低壓敏膠的溶液粘度和熔融粘度。
7、加入防老劑可有效地提高熱壓敏膠的性能和質(zhì)量。
8、加入無(wú)機(jī)顏填料將增加壓敏膠的粘度并改變外觀。
9、加入適當(dāng)?shù)慕宦?lián)劑可提高壓敏膠的耐高溫性能。
10、可用天然橡膠或合成橡膠代替部分熱塑性彈性體,能夠降低成本和增加粘度。
飛秒檢測(cè)通過(guò)多種分析檢測(cè)手段和檢測(cè)手法,以及積累的深厚技術(shù)經(jīng)驗(yàn)在10個(gè)工作日內(nèi)就完成了配方解析,滿(mǎn)足了客戶(hù)的迫切需求,客戶(hù)也通過(guò)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行了實(shí)驗(yàn),結(jié)果產(chǎn)品品質(zhì)有了明顯提升,對(duì)檢測(cè)結(jié)果表示非常滿(mǎn)意。
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