熱熔壓敏膠簡述曹通遠

EC— fC乙^/EC— fC乙^/丁烯嵌段乙烯/丙烯嵌段曹通速2010-12-28中文簡體：2-1熱熔壓敏膠的組成分熱熔壓敏膠通常由下列幾個主要成分組成：苯乙烯嵌段共聚物（SBC）SBC為熱熔壓敏膠提供了內聚力、強度和耐熱性。室溫下苯乙烯相在膠粘劑中形成物理性交聯(lián)網絡。SBC在苯乙烯相的玻璃化轉變溫度以上熔融并且可以流動，這個溫度大約為90到110℃。熱熔壓敏膠市場中有四種常用的SBC：苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯（SIS）、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯（SBS）、苯乙烯-（乙烯-丁烯）-苯乙烯（SEBS，氫化的SBS）和苯乙烯-（乙烯-丙烯）-苯乙烯（SEPS，氫化的SIS）。這些SBC的分子結構如圖2-1-1中所示。每種SBC都有著自身特殊的分子結構，可用于各式各樣的特殊應用場合。[CC工 _TCCCC工I I）m I C」口苯乙烯嵌段C 昇戊二烯嵌段segment \C圖2-1-1：SBC的分子結構SBC中苯乙烯（％苯乙烯）含量、偶聯(lián)度（％三嵌段）比例和熔體流動速率（MFR）（或稱為熔融指數，MI）是影響熱熔感壓接著性能和加工性能的三個關鍵分子結構參數。SBC的形態(tài)如圖2-1-2所示。每個單獨的SBC分子鏈都是由中間嵌段（橡膠相）和端嵌段（塑膠相）組成的。這些端嵌段結合在一起時就形成了物理性交聯(lián)相。當周圍溫度高于物理性交聯(lián)相的軟化點時，這些結合的相就會再熔融分開。

苯乙烯嵌段I橡月蓼嵌段制嵌爵 （中^嵌段苯乙烯嵌段I橡月蓼嵌段制嵌爵 （中^嵌段）苯乙烯嵌段（端嵌段）HUEHERYMlC"BLOCKSPRCAilCEA&AS￡FQRJLDHESJ'^5,制掄利艇圖2-1-2：SBC的形態(tài)增黏劑增黏劑是使用石油或天然原料合成的低分子量寡聚合物，軟化點的范圍從室溫以下到160℃；分子量大約介于300到2,500之間。增黏劑可以為膠粘劑提供特殊的黏著性和較低的熔體黏度。熱熔壓敏膠最常使用的增黏劑有兩大類（圖2-1-3）。石油烴類樹脂：C5（脂肪族）、C9（芳香族）、C10（雙環(huán)戊二烯，DCPD）、C5/C9（共增黏劑）和C10/C9（共增黏劑）（圖2-1-4）。這些增黏劑的單體都是從石油裂解和精餾得到的。天然樹脂：松香、萜烯以及它們的衍生物。萜烯是從松節(jié)油的餾分和柑橘中得到的。a-旅烯、B-旅烯和檸檬烯是三種主要類型的萜烯原料（圖2-1-5）。松香可以直接從松樹中得到（圖2-1-6）。松香酸的三個來源是1）脂松香：直接從成活的松樹上割漿探收；2）木松香：從老樹根中餾出；3）浮油松香：為木纖維裂漿過程中的副產物（圖2-1-7）.增黏劑的選擇主要取決于所用的SBC和應用市場。SBC和增黏劑相容時，溷合得到的熱熔壓敏膠是透明的，而且室溫黏性比較高。相容性較差或不相容的SBC和增黏劑共溷物則呈現(xiàn)溷濁或不透明狀，室溫黏性較低或者根本不黏。

FOSTKR。5山上SIERHYDROGENATEDROSINESTEROTHERROSINDERIVATIVES1上RFEbEHYDROCJENATEETERPENETF.-RPrNrPTTFXOT.,U.l'hL'VLli_-IC51AC]]1MODIFIED(<：?)(■-VC.I.TC.ICTD)ILYDROGE^ATTDCrDAROKt.Yl'Il： (,陰TnT)-ROC,F\ATED匚取廣力C5/C9COPOLYMERSlYKhbEHRSl\lUib￡EAH上1)JLKYIPIIEHCLCOUMAIiQNDvDENIiHYDROGENATEDCOUMARON圖2-1-3：增黏劑ALIPHATICRESIN-C5RESINSAROMATICRESINALIPHATICRESIN-C5RESINSAROMATICRESIN-C9ResinsPIPERYLENEISOPRENE2-METHYLBUTENEDICYLOPENTADIENESTYRENEVINYLTOLUENEMETHYLSTYRENE(S)INDENEMETHYLINDENE(S)PIPERYLENEISOPRENE2-METHYLBUTENEDICYLOPENTADIENESTYRENEVINYLTOLUENEMETHYLSTYRENE(S)INDENEMETHYLINDENE(S)圖2-1-4：合成增黏劑的分子結構圖2-1-5：萜烯增黏劑的分子結構Rosinisamixtureofnaturallyoccurringorganicacids,including:AbieticNeoabietic圖2-1-6：松香的分子結構ChemicalModificationofRosinsTypicallyrosinsaremodifiedtoimprovecolor,stability,and/ortoexpandusability圖2-1-7：松香衍生物的分子結構增塑劑增塑劑可以有效地大幅降低硬度和黏度，改善熱熔壓敏膠的耐低溫性能，同時還可以降低膠粘劑的配方成本。熱熔壓敏膠配方中常用的增塑劑有兩種類型。礦物油是含有不同比例鏈烷基(Cp)、環(huán)烷基(Cn)和芳香基(Ca)組分的溷合物。具有不同溶解度參數的礦物油與所選用SBC有不同程度的相容性，因此會對接著性能造成某種程度的影響，特別是耐低溫和耐高溫的性能。聚丁烯油的極性非常低，因此和多數SBC的橡膠嵌段不太相容。在與SBC溷合使用時，聚丁烯油的氫化度和分子量是兩個相容性的重要參數。氫化度越高則極性越低，與橡膠中嵌段的相容性越差。分子量越低，與SBC的相容性越好。以聚丁烯油取代礦物油可以大幅提高熱熔壓敏膠的內聚力和耐熱性?？寡趸瘎┰诨瘜W品市場中有很多不同類型的抗氧化劑。一般來說，適當的抗氧化劑應該能夠有效的終結在熱老化、機械剪切和長期儲存時所產生的反應性自由基，以防止或減少熱熔壓敏膠的裂解。熱熔壓敏膠配方中所使用的成分都是100%不含揮發(fā)性有機化合物的固體。(注：礦物油也被視為一種100%的固體，因為它們在生產和涂膠過程中不會揮發(fā)或受熱損失。)熱熔壓敏膠在生產、儲存和涂膠過程中都是安全的，沒有火災和爆炸的危險。表2-1-1列出了所用的這些成分的一些基本物理性質。表2-1-1：熱熔壓敏膠成分的物理性質材料SBC增黏劑增塑劑抗氧化劑外觀固體 固體/液體 液體固體/液體顏色水白水白、黃色、褐色水白或淺黃白色透明度 透明透明透明不透明氣味無 無或輕微 無或輕微無或輕微軟化點 90-110°C 10-160°C -- --生產熱熔壓敏膠所用的一些典型原材料如圖2-1-8所示圖2-1-8：熱熔壓敏膠使用的組分將這些組分在高溫條件下溷合在一起時（一般為170-180℃）,并沒有化學反應或交聯(lián)現(xiàn)象發(fā)生。熱熔壓敏膠僅僅是幾種組分的均勻溷合物。這種物理性溷合物的結構如圖2-1-9中所示。我們可以將高分子視為溶質，而將低分子量的添加劑，如增粘樹脂和礦物油，視為溶劑；整個溷合物就成為一個「固態(tài)溶液」。固態(tài)溶液和一般習慣認知的「流體溶液」有些不同。在流體溶液中，溶劑可以快速的揮發(fā)離開溶質母體；它只是被用來帶動高分子的一個媒介物，而非用來調整膠粘劑配方物性的一個成分。而熱熔膠桂用來調整配方物性的低分子量添加劑則需要花很長的時間或等待膠粘劑接觸到其他物質后才會慢慢的離開高分子溶質母體。當這些小分子逐漸離開母體之后，整體配方的比例會產生變化。接著物性也因此隨著老化時間延長或溫度上升而慢慢不斷的改變。最顯著的例子是，當熱熔壓敏膠被應用在商標紙或膠帶時，會隨著儲存時間的延長，壓力的上升，或溫度的提高；使得增粘樹脂或礦物油慢慢的離開高分子母體，移行進入所使用的面材中。嚴重時，會造成標籟或膠帶明顯滲油，失粘或翹邊的現(xiàn)象。解決此問題的方法是選擇相容性較好的高分子和添加劑體系；同時盡量減少低分子量物質的比例。治本的方法則是在面材與熱熔壓敏膠接觸的介面上加一層防止移行的底涂劑。

圖2-1-9：熱熔壓敏膠的結構（固態(tài)溶液）圖2-1-9：熱熔壓敏膠的結構（固態(tài)溶液）中文繁體：2-1熟熔屋敏夥的令且成分熟熔屋敏夥通常由下列襄他主要成分令且成：1.苯乙烯嵌段共聚物（SBC）SBC卷熟熔屋敏夥提供了內聚力、強度和耐熱性。室溫下苯乙烯相在夥粘剜中形成物理性交胳^黑各。SBC在苯乙烯相的玻璃化醇燮溫度以上熔融或且可以流用力，道他溫度大系勺懸90到110℃。熟熔屋敏夥市埸中有四槿常用的SBC:苯乙烯-巽戊二烯-苯乙烯（56）、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯685）、苯乙烯-（乙烯-丁烯）-苯乙烯（SEBS,量化的SBS）和苯乙烯-（乙烯-丙烯）-苯乙烯（SEPS,量化的SIS）。適些SBC的分子結橫如圄2-1-1中所示。每槿SBC都有著自身特殊的分子結橫，可用於各式各檬的特殊鷹用埸合?！窩C.、 1~^m「CC.、 1~^m苯乙烯嵌段

segment————C一昇戊二烯嵌段\CC一昇戊二烯嵌段\CC-CBn乙烯/乙烯/丁烯嵌段乙烯/丙烯嵌段■2-1-1:SBC的分子結情SBC中苯乙烯（％苯乙烯）含量、偶驕度（％三嵌段）比例和熔艘流重力速率（MFR）（或稠懸熔融指數，MI）是影警都熔感屋接著性能和加工性能的三他雕建分子到黃參數。SBC的形熊如圄2-1-2所示。每他篇蜀的SBC分子^都是由中^嵌段（橡夥相）和端嵌段（塑夥相）品且成的。適些端嵌段結合在一起日寺就形成了物理性交月箭相。常周圉溫度高於物理性交月箭相的聿欠化黑占畤，適些結合的相就曾再熔融分^。苯乙烯嵌段?橡耳蓼嵌段（端嵌段） （苯乙烯嵌段?橡耳蓼嵌段（端嵌段） （中^嵌段）苯乙烯嵌段（端嵌段）橡月蓼中^嵌段提供接著剜的基碘聚苯乙烯端嵌段形成提供交月箭結情的相嚅■2-1-2:SBC的形魅.增黏剜增黏剜是使用石油或天然原料合成的低分子量寡聚合物，聿火化黑占的甄圉彳能室溫以下到160℃;分子量大的介於300到2,500之^。增黏剜可以卷醪粘剜提供特殊的黏著性和敕低的熔艘黏度。都熔屋敏夥最常使用的增黏剜有雨大^（圄2-1-3）。a.石油牌類氟前脂：C5（脂肪族）、C9（芳香族）、C10（曼璟戊二烯，DCPD）、C5/C9（共增黏剜）和C10/C9（共增黏剜）（■2-1-4）。適些增黏剜的罩艘都是彳能石油裂解和精解得到的。b.天然榭脂：松香、萜烯以及它優(yōu)的衍生物。萜烯是彳他松第油的解分和柑橘中得到的。a-蒎烯、供蒎烯和槨檬烯是三槿主要^型的萜烯原料（圄2-1-5）。松香可以直接彳能松榭中得到（圄2-1-6）。松香酸的三他來源是1）脂松香：直接彳能成活的松榭上割^探收；2）木松香：彳他老榭根中解出；3）浮油松香：懸木^雉^^遇程中的副崖物（■2-1-7）.增黏剜的圜睪主要取決於所用的SBC和鷹用市壤SBC和增黏剜相容存混合得到的熟熔屋敏夥是透明的，而且室溫黏性比敕高。相容性敕差或不相容的SBC和增黏剜共混物即呈瑞昆淘或不透明狀，室溫黏性敕低或者根本不黏。

FOSTKR。5山上SIERHYDROGENATEDROSINESTEROTHERROSINDERIVATIVES1上RFEbEHYDROCJENATEETERPENETF.-RPrNrPTTFXOT.,U.l'hL'VLli_-IC51AC]]1MODIFIED(<：?)(■-VC.I.TC.ICTD)ILYDROGE^ATTDCrDAROKt.Yl'Il： (,陰TnT)-ROC,F\ATED匚取廣力C5/C9COPOLYMERSlYKhbEHRSl\lUib￡EAH上1)JLKYIPIIEHCLCOUMAIiQNDvDENIiHYDROGENATEDCOUMARON■2-1-3:增黏剜ALIPHATICRESIN-C5RESINS

AROMATICRESIN-C9ResinsPIPERYLENEISOPRENE2-METHYLBUTENEDICYLOPENTADIENESTYRENEVINYLTOLUENEMETHYLSTYRENE(S)INDENEMETHYLINDENE(S)■2-1-4:合成增黏剜的分子結情■2-1-5:萜烯增黏剜的分子結情Rosinisamixtureofnaturallyoccurringorganicacids,including:■2-1-6:松香的分子結情ChemicalModificationofRosinsTypicallyrosinsaremodifiedtoimprovecolor,stability,and/ortoexpandusability■2-1-7:松香衍生物的分子結情.增塑剜增塑剜可以有效地大幅降低硬度和黏度，改善熟熔屋敏月剔勺耐低溫性能，同畤遢可以降低夥粘剜的配方成本。熟熔屋敏夥配方中常用的增塑剜有雨槿^型。堿物油是含有不同比例^烷基(Cp)、璟烷基(Cn)和芳香基9叫4且分的混合物。具有不同溶解度參數的堿物油輿所逗用SBC有不同程度的相容性，因此曾封接著性能造成某槿程度的影聾特別是耐低溫和耐高溫的性能。聚丁烯油的擷性非常低，因此和多數SBC的橡夥嵌段不太相容。在輿SBC混合使用畤，聚丁烯油的氧化度和分子量是超固相容性的重要參覲量化度越高印擷性越低，典橡夥中嵌段的相容性越差。分子量越低，輿SBC的相容性越好。以聚丁烯油取代堿物油可以大幅提高熟熔屋敏夥的內聚力和耐熱性。.抗氧化剜在化孥品市埸中有很多不同^型的抗氧化剜。一般來杯位遹常的抗氧化剜^^能別有效的系冬結在熱老化、檄械剪切和晨期鋸存日寺所崖生的反鷹性自由基，以防止或減少熟熔屋敏夥的裂解。熟熔屋敏夥配方中所使用的成分都是100%不含揮彝性有檄化合物的固骨乳G主：堿物油也被視卷一槿100%的固醴，因懸它儼在生崖和罡夥遇程中不曾揮贊或受熟損失。)熟熔屋敏夥在生崖、信者存和罡夥遇程中都是安全的，沒有火炎和爆炸的危陂。表2-1-1列出了所用的適些成分的一些基本物理性^。

表2-1-1:熟熔屋敏夥成分的物理性^材料SBC增黏剜增塑剜抗氧化剜外覲固醴固醴/液艘液艘固醴/液艘顏色水白水白、黃色、褐色水白或｝芟黃白色透明度透明透明透明不透明氧味扭/\\\輾或馨微輾或馨微輾或馨微聿火化黑占90-110°C1