熱熔壓敏膠簡(jiǎn)述-曹通遠(yuǎn)(共14頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上曹通遠(yuǎn) 2010-12-28中文簡(jiǎn)體：2-1熱熔壓敏膠的組成分熱熔壓敏膠通常由下列幾個(gè)主要成分組成：1.苯乙烯嵌段共聚物（SBC）SBC為熱熔壓敏膠提供了內(nèi)聚力、強(qiáng)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(wǎng)絡(luò)。SBC在苯乙烯相的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以上熔融并且可以流動(dòng)，這個(gè)溫度大約為90到110。熱熔壓敏膠市場(chǎng)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(jié)構(gòu)如圖2-1-1中所示。每種SB

2、C都有著自身特殊的分子結(jié)構(gòu)，可用于各式各樣的特殊應(yīng)用場(chǎng)合。 CCCCCCCCCCm苯乙烯嵌段segmentnC異戊二烯嵌段n丁二烯嵌段CCnCCxyCC乙烯/丁烯嵌段CCnCCxyC乙烯/丙烯嵌段 圖2-1-1：SBC的分子結(jié)構(gòu)SBC中苯乙烯（% 苯乙烯）含量、偶聯(lián)度（% 三嵌段）比例和熔體流動(dòng)速率（MFR）(或稱(chēng)為熔融指數(shù)，MI）是影響熱熔感壓接著性能和加工性能的三個(gè)關(guān)鍵分子結(jié)構(gòu)參數(shù)。SBC的形態(tài)如圖2-1-2所示。每個(gè)單獨(dú)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(jié)合在一起時(shí)就形成了物理性交聯(lián)相。當(dāng)周?chē)鷾囟雀哂谖锢硇越宦?lián)相的軟化點(diǎn)時(shí)，這些結(jié)合的相就會(huì)再熔融分

3、開(kāi)。苯乙烯嵌段(端嵌段)苯乙烯嵌段(端嵌段)橡膠嵌段(中間嵌段) 圖2-1-2：SBC的形態(tài)2.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(diǎn)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(lèi)（圖2-1-3）。a.石油烴類(lèi)樹(shù)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。 b.天然樹(shù)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

4、。-蒎烯、-蒎烯和檸檬烯是三種主要類(lèi)型的萜烯原料（圖2-1-5）。松香可以直接從松樹(shù)中得到（圖2-1-6）。松香酸的三個(gè)來(lái)源是1）脂松香：直接從成活的松樹(shù)上割漿採(cǎi)收；2）木松香：從老樹(shù)根中餾出；3）浮油松香：為木纖維製漿過(guò)程中的副產(chǎn)物（圖2-1-7）.增黏劑的選擇主要取決于所用的SBC和應(yīng)用市場(chǎng)。SBC和增黏劑相容時(shí)，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。 圖2-1-3：增黏劑 圖2-1-4：合成增黏劑的分子結(jié)構(gòu) 圖2-1-5：萜烯增黏劑的分子結(jié)構(gòu) 圖2-1-6：松香的分子結(jié)構(gòu) 圖2-1-7：松

5、香衍生物的分子結(jié)構(gòu)3.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(shí)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(lèi)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(shù)的礦物油與所選用SBC有不同程度的相容性，因此會(huì)對(duì)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(shù)SBC的橡膠嵌段不太相容。在與SBC溷合使用時(shí)，聚丁烯油的氫化度和分子量是兩個(gè)相容性的重要參數(shù)。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

6、以大幅提高熱熔壓敏膠的內(nèi)聚力和耐熱性。 4.抗氧化劑在化學(xué)品市場(chǎng)中有很多不同類(lèi)型的抗氧化劑。一般來(lái)說(shuō)，適當(dāng)?shù)目寡趸瘎?yīng)該能夠有效的終結(jié)在熱老化、機(jī)械剪切和長(zhǎng)期儲(chǔ)存時(shí)所產(chǎn)生的反應(yīng)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(jī)化合物的固體。（注：礦物油也被視為一種100%的固體，因?yàn)樗鼈冊(cè)谏a(chǎn)和涂膠過(guò)程中不會(huì)揮發(fā)或受熱損失。）熱熔壓敏膠在生產(chǎn)、儲(chǔ)存和涂膠過(guò)程中都是安全的，沒(méi)有火災(zāi)和爆炸的危險(xiǎn)。表2-1-1列出了所用的這些成分的一些基本物理性質(zhì)。 表2-1-1：熱熔壓敏膠成分的物理性質(zhì)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

7、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(wú)無(wú)或輕微無(wú)或輕微無(wú)或輕微軟化點(diǎn)90-110°C10-160°C-生產(chǎn)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(shí)（一般為170-180），并沒(méi)有化學(xué)反應(yīng)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(jié)構(gòu)如圖2-1-9中所示。我們可以將高分子視為溶質(zhì)，而將低分子量的添加劑，如増粘樹(shù)脂和礦物油，視為溶劑；整個(gè)溷合物就成為一個(gè)固態(tài)溶液。固態(tài)溶液和一般習(xí)慣認(rèn)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(kāi)溶質(zhì)母體

8、；它只是被用來(lái)帶動(dòng)高分子的一個(gè)媒介物，而非用來(lái)調(diào)整膠粘劑配方物性的一個(gè)成分。而熱熔膠裡用來(lái)調(diào)整配方物性的低分子量添加劑則需要花很長(zhǎng)的時(shí)間或等待膠粘劑接觸到其他物質(zhì)后才會(huì)慢慢的離開(kāi)高分子溶質(zhì)母體。當(dāng)這些小分子逐漸離開(kāi)母體之后，整體配方的比例會(huì)產(chǎn)生變化。接著物性也因此隨著老化時(shí)間延長(zhǎng)或溫度上升而慢慢不斷的改變。最顯著的例子是，當(dāng)熱熔壓敏膠被應(yīng)用在商標(biāo)紙或膠帶時(shí)，會(huì)隨著儲(chǔ)存時(shí)間的延長(zhǎng)，壓力的上升，或溫度的提高；使得増粘樹(shù)脂或礦物油慢慢的離開(kāi)高分子母體，移行進(jìn)入所使用的面材中。嚴(yán)重時(shí)，會(huì)造成標(biāo)籤或膠帶明顯滲油，失粘或翹邊的現(xiàn)象。解決此問(wèn)題的方法是選擇相容性較好的高分子和添加劑體系；同時(shí)盡量減少低分子量

9、物質(zhì)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(jié)構(gòu) (固態(tài)溶液)中文繁體：2-1 熱熔壓敏膠的組成分熱熔壓敏膠通常由下列幾個(gè)主要成分組成：1. 苯乙烯嵌段共聚物（SBC）SBC為熱熔壓敏膠提供了內(nèi)聚力、強(qiáng)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(wǎng)絡(luò)。SBC在苯乙烯相的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以上熔融並且可以流動(dòng)，這個(gè)溫度大約為90到110。熱熔壓敏膠市場(chǎng)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（

10、SEPS，氫化的SIS）。這些SBC的分子結(jié)構(gòu)如圖2-1-1中所示。每種SBC都有著自身特殊的分子結(jié)構(gòu)，可用於各式各樣的特殊應(yīng)用場(chǎng)合。 CCCCCCCCCCm苯乙烯嵌段segmentnC異戊二烯嵌段n丁二烯嵌段CCnCCxyCC乙烯/丁烯嵌段CCnCCxyC乙烯/丙烯嵌段圖2-1-1：SBC的分子結(jié)構(gòu)SBC中苯乙烯（% 苯乙烯）含量、偶聯(lián)度（% 三嵌段）比例和熔體流動(dòng)速率（MFR）(或稱(chēng)為熔融指數(shù)，MI）是影響熱熔感壓接著性能和加工性能的三個(gè)關(guān)鍵分子結(jié)構(gòu)參數(shù)。SBC的形態(tài)如圖2-1-2所示。每個(gè)單獨(dú)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(jié)合在一起時(shí)就形成了物

11、理性交聯(lián)相。當(dāng)周?chē)鷾囟雀哽段锢硇越宦?lián)相的軟化點(diǎn)時(shí)，這些結(jié)合的相就會(huì)再熔融分開(kāi)。橡膠中間嵌段提供接著劑的基礎(chǔ)聚苯乙烯端嵌段形成提供交聯(lián)結(jié)構(gòu)的相疇苯乙烯嵌段(端嵌段)苯乙烯嵌段(端嵌段)橡膠嵌段(中間嵌段)圖2-1-2：SBC的形態(tài)2. 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(diǎn)的範(fàn)圍從室溫以下到160；分子量大約介於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(lèi)（圖2-1-3）。a. 石油烴類(lèi)樹(shù)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）

12、（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。 b. 天然樹(shù)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。-蒎烯、-蒎烯和檸檬烯是三種主要類(lèi)型的萜烯原料（圖2-1-5）。松香可以直接從松樹(shù)中得到（圖2-1-6）。松香酸的三個(gè)來(lái)源是1）脂松香：直接從成活的松樹(shù)上割漿採(cǎi)收；2）木松香：從老樹(shù)根中餾出；3）浮油松香：為木纖維製漿過(guò)程中的副產(chǎn)物（圖2-1-7）.增黏劑的選擇主要取決於所用的SBC和應(yīng)用市場(chǎng)。SBC和增黏劑相容時(shí)，混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和增黏劑共混物則呈現(xiàn)混濁或不透明狀，室溫黏性較低或者根本不黏。

13、 圖2-1-3：增黏劑 圖2-1-4：合成增黏劑的分子結(jié)構(gòu)圖2-1-5：萜烯增黏劑的分子結(jié)構(gòu)圖2-1-6：松香的分子結(jié)構(gòu)圖2-1-7：松香衍生物的分子結(jié)構(gòu)3. 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(shí)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(lèi)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)組分的混合物。具有不同溶解度參數(shù)的礦物油與所選用SBC有不同程度的相容性，因此會(huì)對(duì)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(shù)SBC的橡膠嵌段不太相容。在與SBC混合使用時(shí)，聚丁烯油的氫化

14、度和分子量是兩個(gè)相容性的重要參數(shù)。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(nèi)聚力和耐熱性。 4. 抗氧化劑在化學(xué)品市場(chǎng)中有很多不同類(lèi)型的抗氧化劑。一般來(lái)說(shuō)，適當(dāng)?shù)目寡趸瘎?yīng)該能夠有效的終結(jié)在熱老化、機(jī)械剪切和長(zhǎng)期儲(chǔ)存時(shí)所產(chǎn)生的反應(yīng)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(jī)化合物的固體。（註：礦物油也被視為一種100%的固體，因?yàn)樗鼈冊(cè)谏a(chǎn)和塗膠過(guò)程中不會(huì)揮發(fā)或受熱損失。）熱熔壓敏膠在生產(chǎn)、儲(chǔ)存和塗膠過(guò)程中都是安全的，沒(méi)有火災(zāi)和爆炸的危險(xiǎn)。表2-1-1列出了所

15、用的這些成分的一些基本物理性質(zhì)。表2-1-1：熱熔壓敏膠成分的物理性質(zhì)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(wú)無(wú)或輕微無(wú)或輕微無(wú)或輕微軟化點(diǎn)90-110°C10-160°C-生產(chǎn)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混合在一起時(shí)（一般為170-180），並沒(méi)有化學(xué)反應(yīng)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混合物。這種物理性混合物的結(jié)構(gòu)如圖2-1-9中所示。我們可以將高分子視為溶質(zhì)，而將低分子量的添加劑，如増粘樹(shù)脂和礦物油，視為溶劑；整個(gè)混合物就成為一個(gè)固態(tài)溶液。固態(tài)溶液和一般習(xí)慣認(rèn)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(kāi)溶質(zhì)母體；它只是被用來(lái)帶動(dòng)高分子的一個(gè)媒介物，而非用來(lái)調(diào)整膠粘劑配方物性的一個(gè)成分。而熱熔膠裡用來(lái)調(diào)整配方物性的低分子量添加劑則需要花很長(zhǎng)的時(shí)間或等待膠粘劑接觸到其他物質(zhì)後才會(huì)慢慢的離開(kāi)高分子溶質(zhì)母體。當(dāng)這些小分子逐漸離開(kāi)母體之後，整體配方的比例會(huì)產(chǎn)生變化。接著物性也因此隨著老化時(shí)間延長(zhǎng)或溫度上升而慢