曹通遠 2010-12-28
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2-1 热熔压敏胶的组成分
热熔压敏胶通常由下列几个主要成分组成：
1. 苯乙烯嵌段共聚物（SBC）
SBC为热熔压敏胶提供了内聚力、强度和耐热性。室温下苯乙烯相在胶粘剂中形成物理性交联网络。SBC在苯乙烯相的玻璃化转变温度以上熔融并且可以流动，这个温度大约为90到110℃。热熔压敏胶市场中有四种常用的SBC：苯乙烯-异戊二烯-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，氢化的SBS）和苯乙烯-（乙烯-丙烯）-苯乙烯（SEPS，氢化的SIS）。这些SBC的分子结构如图2-1-1中所示。每种SBC都有着自身特殊的分子结构，可用
图2-1-1：SBC的分子结构
SBC中苯乙烯（% 苯乙烯）含量、偶联度（% 三嵌段）比例和熔体流动速率（MFR）(或称为熔融指数，MI）是影响热熔感压接着性能和加工性能的三个关键分子结构参数。SBC的形态如图2-1-2所示。每个单独的SBC分子链都是由中间嵌段（橡胶相）和端嵌段（塑胶相）组成的。这些端嵌段结合在一起时就形成了物理性交联相。当周围温度高于物理性交联相的软化点时，这些结合的相就会再熔融分开。
图2-1-2：SBC 的形态 2. 增黏剂
增黏剂是使用石油或天然原料合成的低分子量寡聚合物，软化点的范围从室温以下到160℃；分子量大约介于300到2,500之间。增黏剂可以为胶粘剂提供特殊的黏着性和较低的熔体黏度。
热熔压敏胶最常使用的增黏剂有两大类（图2-1-3）。 a. 石油烃类树脂：C5（脂肪族）、C9（芳香族）、C10（双环戊二烯，DCPD ）、C5/C9（共增黏剂）和C10/C9（共增黏剂）（图2-1-4）。这些增黏剂的单体都是从石油裂解和精馏得到的。 b. 天然树脂：松香、萜烯以及它们的衍生物。萜烯是从松节油的馏分和柑橘中得到的。α-蒎烯、β-蒎烯和柠檬烯是三种主要类型的萜烯原料（图2-1-5）。松香可以直接从松树中得到（图2-1-6）。松香酸的三个来源是1）脂松香：直接从成活的松树上割浆採收；2）木松香：从老树根中馏出；3）浮油松香：为木纤维製浆过程中的副产物（图2-1-7）.
增黏剂的选择主要取决于所用的SBC 和应用市场。SBC 和增黏剂相容时，溷合得到的热熔压敏胶是透明的，而且室温黏性比较高。相容性较差或不相容的SBC 和增黏剂共溷物则呈现溷浊或不透明状，室温黏性较低或者根本不黏。
图2-1-3：增黏剂
ALIPHATIC RESIN -C5 RESINS
PIPERYLENE
ISOPRENE
2 -METHYLBUTENE
DICYLOPENTADIENE
VINYLTOLUENE
STYRENE
METHYLSTYRENE(S)
INDENE
METHYLINDENE(S)
AROMATIC RESIN -C9 Resins
3
CH 3
图2-1-4：合成增黏剂的分子结构
图2-1-5：萜烯增黏剂的分子结构
图2-1-6：松香的分子结构
图2-1-7：松香衍生物的分子结构
3. 增塑剂
增塑剂可以有效地大幅降低硬度和黏度，改善热熔压敏胶的耐低温性能，同时还可以降低胶粘剂的配方成本。热熔压敏胶配方中常用的增塑剂有两种类型。矿物油是含有不同比例链烷基(Cp)、环烷基(Cn)和芳香基(Ca)组分的溷合物。具有不同溶解度参数的矿物油与所选用SBC有不同程度的相容性，因此会对接着性能造成某种程度的影响，特别是耐低温和耐高温的性能。聚丁烯油的极性非常低，因此和多数SBC的橡胶嵌段不太相容。在与SBC溷合使用时，聚丁烯油的氢化度和分子量是两个相容性的重要参数。氢化度越高则极性越低，与橡胶中嵌段的相容性越差。分子量越低，与SBC的相容性越好。以聚丁烯油取代矿物油可以大幅提高热熔压敏胶的内聚力和耐热性。
4. 抗氧化剂
在化学品市场中有很多不同类型的抗氧化剂。一般来说，适当的抗氧化剂应该能够有效的终结在热老化、机械剪切和长期储存时所产生的反应性自由基，以防止或减少热熔压敏胶的裂解。
热熔压敏胶配方中所使用的成分都是100%不含挥发性有机化合物的固体。（注：矿物油也被视为一种100%的固体，因为它们在生产和涂胶过程中不会挥发或受热损失。）热熔压敏胶在生产、储存和涂胶过程中都是安全的，没有火灾和爆炸的危险。表2-1-1列出了所用的这些成分的一些基本物理性质。
表2-1-1：热熔压敏胶成分的物理性质
材料SBC 增黏剂增塑剂抗氧化剂
外观固体固体/液体液体固体/液体
颜色水白水白、黄色、褐色水白或浅黄白色
透明度透明透明透明不透明
气味无无或轻微无或轻微无或轻微
软化点90-110°C10-160°C-- --
生产热熔压敏胶所用的一些典型原材料如图2-1-8所示
图2-1-8：热熔压敏胶使用的组分
将这些组分在高温条件下溷合在一起时（一般为170-180℃），并没有化学反应或交联现象发生。热熔压敏胶仅仅是几种组分的均匀溷合物。这种物理性溷合物的结构如图2-1-9中所示。我们可以将高分子视为溶质，而将低分子量的添加剂，如増粘树脂和矿物油，视为溶剂；整个溷合物就成为一个「固态溶液」。固态溶液和一般习惯认知的「流体溶液」有些不同。在流体溶液中，溶剂可以快速的挥发离开溶质母体；它只是被用来带动高分子的一个媒介物，而非用来调整胶粘剂配方物性的一个成分。而热熔胶裡用来调整配方物性的低分子量添加剂则需要花很长的时间或等待胶粘剂接触到其他物质后才会慢慢的离开高分子溶质母体。当这些小分子逐渐离开母体之后，整体配方的比例会产生变化。接着物性也因此随着老化时间延长或温度上升而慢慢不断的改变。最显着的例子是，当热熔压敏胶被应用在商标纸或胶带时，会随着储存时间的延长，压力的上升，或温度的提高；使得増粘树脂或矿物油慢慢的离开高分子母体，移行进入所使用的面材中。严重时，会造成标籤或胶带明显渗油，失粘或翘边的现象。解决此问题的方法是选择相容性较好的高分子和添加剂体系；同时尽量减少低分子量物质的比例。治本的方法则是在面材与热熔压敏胶接触的介面上加一层防止移行的底涂剂。
