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SBS/SIS型热熔压敏胶配方分析

发布时间:2012/7/10 11:37:55 来源:胡工 字体: 
进口热熔压敏胶广泛应用于电子元件及日常用品粘接,禾川化工引进国外高端配方破译技术,专业从事热熔压敏胶配方分析,配方检测,成分分析,成分检测,配方还原,禾川化工专业为胶黏剂企业提供整套一站式技术解决方案。

一、背景

热熔压敏胶是继溶剂型和乳液型压敏胶之后的第三代压敏胶产品,较之前两者,热熔型压敏胶无溶剂,更有利于环保和安全生产,生产效率高,生产成本相对低,所以目前世界各国正大力开发热熔型压敏胶。尤其因为它不需要溶剂,在人们环保意识和保健意识日趋强烈的今天,比溶剂型压敏胶更加有市场和发展潜力,有希望代替溶剂型压敏胶 。
美国1965年Shell化学公司将SBS、SIS商业化后,热熔型压敏胶(HMPSA)就有一定程度的发展,到了70年代,此时世界正面临石油危机,能源的缺乏环保的需要使HMPSA得到了年增长率大于10%的快速发展 。
据统计,全世界热熔胶的年增长率约为8%,是胶粘剂总增长率的2倍。我国热熔胶的研制发展很迅速,平均年增长率高达35.9%,其中热熔压敏胶的年增长率为50.96%左右。热熔压敏胶最大的优点是不含有机溶剂,低公害、涂布速度快、自动化程度高、制品成本低,其价格是溶剂型压敏胶的50%~70% 。在美国最近设置的压敏胶带生产线均为热熔胶生产线,美国年产60亿平方米的胶带中热熔型占64%,在欧洲50亿平方米的胶带中热熔型占30%,日本年产l4亿平方米的胶带中热熔型占18%,而亚太其他地区47亿平方米的胶带中热熔型只占7%。近十年来热熔压敏胶增长最快,水溶型压敏胶略有增长,而溶剂型压敏胶则以每年3%的速率递减。保护膜胶带在l0年前几乎全部是用溶剂型压敏胶,而今天热熔型保护膜胶带产量已超过了溶剂型压敏胶。热熔压敏胶在轻工产品的升级换代中发挥了很大作用,与传统的溶剂型或乳液型压敏胶比较有其特点和优势。它的应用范围很广,可用于汽车工业、电子工业、包装、医疗卫生、木材加工、双面胶带、标签壁纸及军用侦毒制品等方面。
我国的HMPSA占有率较低,约占总压敏胶的5%,仍在逐年增加。HMPSA制品市场广泛,潜力很大。近几年来由于生产设备的发展和原料大量进口的带动,我国热熔压敏胶出现了一个快速发展期,年产近五万吨的热熔压敏胶中,大多数用于一次性卫生材料,其次是制备胶带(称涂布胶)。因为热熔压敏胶带配方比较简单、成本较低,已出现热熔压敏型的保护膜胶带、双面胶带、皱纹纸胶带、泡棉胶带等产品直逼传统压敏胶的产品。尤其是浙、广等省热熔压敏胶带发展更快,占全国同类产品的95%以上。由于热熔压敏胶具有明显优点,正在以较快速度进入市场。除了热塑性弹性体外,丙烯酸酯、有机硅、无定形聚烯烃以及辐射固化型热熔压敏胶也均已投产,扩大了其应用领域。在环保要求日益提高的今天,可以预测在未来的几年内,热熔压敏胶制品将继续保持较快速度发展。随着中国加入世贸组织,越来越多的跨国企业将在中国投资,与中国的生产厂商合作。由此可见,对环境无污染,对人体无危害,符合“环保、健康、安全”三大要求的面向21世纪的生态环境胶粘剂是发展的必然趋势。

二、SBS/SIS型热熔型压敏胶

2.1热熔型压敏胶的配方组成

热熔压敏胶的一般组成为:高分子弹性体、增黏树脂、增塑剂、填充剂、软化剂、抗氧剂等组成。

2.1.1 SBS/SIS热塑性弹性体

高分子弹性体,如SIS、SBS、SEBS、SEPS等。常见的热熔压敏胶主要是指苯乙烯及其嵌段共聚物(SBS、SIS)类热熔压敏胶。苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)又称热塑性丁苯橡胶,是一种热塑性弹性体,它既有聚苯乙烯(PS)的溶解性和热塑性,又具有顺丁橡胶(PB)的柔韧性和回弹性。SBS溶解性好,与很多聚合物都相容,不需高温硫化,加入树脂和增黏剂可以降低其熔融黏度,非常适合制备热熔压敏胶。如图1.1所示,其中苯乙烯塑料相在整个结构中起物理交联点的作用,因此塑料相在被溶解或是熔融的情况下,会失去交联作用,变成流体;而在熔体冷却或溶剂挥发后,塑料相又可以恢复物理交联作用。
SIS是苯乙烯和异戊二烯的嵌段共聚物,它的模量低,溶液黏度和熔融黏度小,加工性能好,由于SIS中间嵌段聚异戊二烯,结构上具有侧链甲基,使它具有很好的内聚力和优良的粘附性能以及与其他添加物良好的相容性,因此SIS系热熔压敏胶比SBS系热熔压敏胶初粘性能更优。

压敏胶配方

2.1.2增粘树脂

增粘树脂是压敏胶粘剂中除主体弹性体外的另一个最重要成分,它的主要作用是赋于压敏胶以必要的粘性。就是说,正是由于在橡胶弹性体中混入了增粘树脂,才使混合体系对被粘材料表面产生必要的初粘性和粘合力,才使其成为一个真正的压敏胶粘剂。增粘树脂的加入可以降低热熔胶的熔融粘度,涂胶后使之易于润湿被粘物表面、延长保存期、提高粘接强度和柔韧性,也便于涂胶操作。增粘树脂是分子量为几百到几千、软化点为60~150℃的一类无定型热塑性聚合物。增粘树脂的玻璃化温度在室温以上,常温下呈固态,几乎没有力学强度。此外增粘树脂还可以调整热熔胶的耐热温度及露置时间。要求增粘树脂与弹性体相容性好(溶解度参数接近),粘接力强,热稳定性好,增粘剂的添加量为50~150份(以100质量份弹性体计)。常用的增粘剂可分为两大类:
常用的增粘剂可分为两大类:

压敏胶配方


增粘树脂应具备以下几个条件:
与胶粘剂主体树胎的相容性要好,即它们的溶解度参数(SP,与solubility parameter)应相近。

压敏胶配方


增粘效果持久且随时间的变化小不影响橡胶的硫化

2.1.3软化油

在胶粘剂中加入软化剂的目的是①降低熔融粘度,以利于涂布工艺;②增加热熔压敏胶的初粘力,降低和调节热熔胶的熔融粘度,并改善它的粘接性能;③降低胶粘剂成本。“一定量的软化剂可以提高胶粘剂的初粘性,”但会使剥离强度迅速下降。因此,软化剂不易大量的使用。常用的软化剂有环烷油、白矿油等物质。
制胶的过程是先把软化剂(如环烷油)和热塑弹性体混合以降低其内聚能,然后加入增粘树脂溶胶。实践证明,第一步环烷油与热塑弹性体混合溶胶的过程十分重要,若此步中油和弹性体混合均匀,则下一步与增粘树脂混合时就能混合均匀,粘性达到最佳值。若热塑弹性提没有与软化剂相容,则在与增粘树脂混合时不仅会有块状树脂无法完全溶解,而且会使制得的胶有油腻感,无粘性。

2.1.4 抗氧化剂

热熔压敏原料SBS、SIS、改性松香等都含有不饱和双健,高温下易被氧化,制好之后也会随着存放时间的增长被空气中的氧氧化,导致链段变短胶失去粘性,因此需要考虑防老化的改性。常用的防老化方法是在加工时加入防老剂和抗氧剂,以防止高温下原料变质。

三、实用参考配方

SBS与SIS热熔型压敏胶体系中最佳配方为:
成分
质量百分比
成分说明
SIS
10-15%
主体树脂
SBS
10-15%
附加主体树脂
软化剂
10-15%
增粘剂
50-60%
防老剂
1%
其中不同牌号的基体对体系力学性能影响明显,SIS为基体热熔型压敏胶性能优于SBS热熔型压敏胶,但是为降低成本,可两者混合作为基体。对于不同SIS基体的热熔型压敏胶体系,需要通过不同的方法进行接枝丙烯酸丁酯基团改性。SIS基体通过熔融接枝丙烯酸丁酯等极性基团,可以明显提高SIS的极性,制得的热熔型压敏胶持粘性能和剥离性能有明显提高;

配方1:SBS性热熔胶

成分
质量百分比
成分说明
SBS
28-35%
主体树脂
C9石油树脂
15-20%
增粘树脂
萜烯树脂
25-30%
增粘树脂
环烷油
15-18%
软化剂
抗氧剂1010
0-2%
抗氧剂

配方2:SIS性热熔胶

成分
质量百分比
成分说明
SIS
55-65%
主体树脂
聚异丁烯
5-15%
增粘树脂
萜烯树脂
15-20%
增粘树脂
环烷油
15-20%
软化剂
抗氧剂1010
0-2%
抗氧剂

配方3:SEBS型热熔胶

SBS、SIS的氢化改性:由于在SBS、SIS分子中存在不饱和双键,因此易受热氧化,影响了热熔压敏胶的粘接性能和使用寿命。通过对SBS、SIS氢化制得饱和的热塑性弹性体SEBS、SEPS,用于制备压敏胶,可以提高其耐氧化,耐紫外线和耐热性能。
成分
质量百分比
成分说明
氢化改性的SBS
10-20%
主体树脂
SIS
15-25%
增粘树脂
C5石油树脂
15-25%
增粘树脂
松香树脂
15-25%
软化剂
环烷油
25-35%
抗氧剂1010
0-2%
抗氧剂

四、常见热熔胶


封边热熔胶,包覆热熔胶、高温热熔胶、低温热熔胶、中温热熔胶、无填料包覆热熔胶、封边热熔胶、热熔胶枪、热熔胶棒、热熔胶膜、热熔胶条、热熔胶条、eva热熔胶、高温电子热熔胶、高温聚酰胺热熔胶
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