热熔压敏胶简述 曹通远讲解.doc

曹通遠 2010-12-28中文简体：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，可用于各式各样的特殊应用场合 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 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苯乙烯嵌段(端嵌段)苯乙烯嵌段(端嵌段)橡膠嵌段(中間嵌段) 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 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°C 10-160°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 图2-1-9：热熔压敏胶的结构 (固态溶液)中文繁体：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：1. 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網絡SBC在苯乙烯相的玻璃化轉變溫度以上熔融並且可以流動，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，可用於各式各樣的特殊應用場合 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的分子結構 SBC中苯乙烯（% 苯乙烯）含量、偶聯度（% 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相當周圍溫度高於物理性交聯相的軟化點時，這些結合的相就會再熔融分開橡膠中間嵌段提供接著劑的基礎聚苯乙烯端嵌段形成提供交聯結構的相疇苯乙烯嵌段(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，軟化點的範圍從室溫以下到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（圖2-1-3）。

a. 石油烴類樹脂：C5（脂肪族）、C9（芳香族）、C10（雙環戊二烯，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. 天然樹脂：松香、萜烯以及它們的衍生物萜烯是從松節油的餾分和柑橘中得到的α-蒎烯、β-蒎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採收；2）木松香：從老樹根中餾出；3）浮油松香：為木纖維製漿過程中的副產物（圖2-1-7）.增黏劑的選擇主要取決於所用的SBC和應用市場SBC和增黏劑相容時，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混濁或不透明狀，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構圖2-1-5：萜烯增黏劑的分子結構圖2-1-6：松香的分子結構圖2-1-7：松香衍生物的分子結構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)、環烷基(Cn)和芳香基(Ca)組分的混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混合使用時，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 4. 抗氧化劑在化學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%不含揮發性有機化合物的固體註：礦物油也被視為一種100%的固體，因為它們在生產和塗膠過程中不會揮發或受熱損失熱熔壓敏膠在生產、儲存和塗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°C10-160°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混合在一起時（一般為170-180℃），並沒有化學反應或交聯現象發生。

熱熔壓敏膠僅僅是幾種組分的均勻混合。