热熔胶压敏胶,是压敏胶的一种,主要由合成橡胶和树脂及橡胶油等混合加热成溶熔状态再涂布于棉纸、布或塑料薄膜等基材上而制成的一种新型胶粘带,成本低廉是其最大的优点,缺陷是粘性受温度影响较明显。主要用于各类封箱、封盒、纸品包装、饮料瓶标签、封口铝箔、软包装及其它包装用和环保纸栈板等,适应各类材质。
中文名称 | 热熔压敏胶 | 外文名称 | pressure sensitive adhesive,PSA |
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属 于 | 压敏胶 | 组 成 | 基料,增塑剂,增粘剂等 |
热熔压敏胶主要的成份有基料,增塑剂,增粘剂,填料,抗氧剂,热塑性弹性体这六大部分,下面分别做一介绍。
,有树脂型和橡胶型两大类,基料的配制有以下要求:基料应是具有流动性的液态物质或者能在溶剂、分散剂、热、压力参与作用下具有一定流动性的物质,用作胶粘剂的树脂,天然橡胶等都有这种特性。
在选择热塑性树脂作基料时,一般要选相对分子量分布较为均匀,相对分子量适当或高、低分子相互配合适宜的树脂。
和熔融温度,改善脆性,增进熔融流动性的物质,可分为两种类型即内增塑剂和外增塑剂。内增塑剂是可与高分子化合物发生化学反应的物质,象不饱和聚酯树脂、聚酰胺树脂等。
外增塑剂是不与高分子化合物发生任何化学反应的物质如各种酯类等,增塑的方法一般分为内增塑和外增塑两类。内增塑是用化学方法在聚合物分子链上引入其它取代基或短的链段达到增塑的目的,外增塑是将低分子量的物质在一定条件下添加到需要增塑的物质中以增加塑性。
增粘剂对被粘物体具有润湿作用,通过表面扩散或内部扩散能够在一定的条件温度、压力、时间下产生高粘接性的物质。增粘剂大都是一些低分子量热塑性树脂,常温下呈粘稠或固态单独存在,或配人适当溶剂后具有流动性。
作为增粘剂应具备如下的条件①与胶粘剂主体树脂的相容性要好。②增粘剂本身具有很强的粘接性。③增粘效果持久且随时间的变化小。④不影响橡胶的硫化。在一般的橡胶型压敏胶配方中对每质量份橡胶弹性体增粘树脂的用量约为份为宜树脂软化点高则可少用些树脂软化点低则应多用些。此外在制造要求耐老化性能好的压敏胶粘制品时,还必须考虑尽可能选择脂环族石油树脂、氢化松香酯、萜烯树脂等分子内没有或很少有双键的耐老化性能好的增粘树脂。在制造电工用绝缘胶带时应尽量选用电绝缘性能好的增粘树脂。在制造医用压敏胶粘制品时具有酸性的增粘树脂如松香及其衍生物、某些酚醛改性物等常常要引起皮肤炎在选用时也必须加以注意。在制造低档制品时则必须更多地考虑增枯树脂的价格问题。一般地有适当相对分子量、具有支化结构、含有极性基或半极性基以及具有空间障碍作用基团的增粘剂多数具有较好的增粘效果这一点可作为设计、选择增粘剂的参考。增粘树脂的品种有萜烯树脂、石油树脂、石油树脂、共聚树脂、松香、氢化松香、聚合松香、松香甘油酯、树脂、树脂、树脂、古马路树脂、改性松香等。
在胶粘剂组分中不与主体材料起化学反应但可以改变其性能降低成本的固体材料叫填料。填料的分类根据成分分为无机填料和有机填料。无机填料主要是矿物填料它的加入会使胶相对密度增加脆性增加个别影响例外但耐热性、介质性能、收缩率等都会有所改善。有机填料可以改善树脂的脆性同时密度小但一般吸湿性高耐热性低。根据填料形状可分为粉末状、纤维状和片状等。
五:热熔压敏胶中把能防止或抑制氧化过程的化合物称为抗氧剂。抗氧剂分为自由基终止剂和氢过氧化物分解剂两类。抗氧剂的纯品为白色粉末稍有酚味。正常情况下无毒但应避免吸入其粉尘。贮存性能良好长期贮存颜色呈粉红色但不影响其效能。对氧、热和月光引起的老化有防护效能因其无污染。不变色适用于浅色制品。于水、醇等极性溶剂微溶于酯类。毒性低热稳定性好可分解聚合物材料受热产生的过氧化物耐水抽出性强在±℃热水中浸泡产品仍能全部回收且品质不受影响与酚类或胺类抗氧剂复配使用具有优良的协同效果。贮存时注意防潮防热。
六:热塑性弹性体简介
热塑性弹性体在某些方面特别是应用在胶粘剂、热熔压敏胶领域具有不可比拟的独特的优异性能如的模量低、溶液粘度和熔融粘度小,在一定剪切速率下只相当于的因而具有很好的加工性能,如涂布性能。
成分 | 质量百分比 | 成分说明 |
丁基橡胶 | 5-10% | 主体树脂 |
低分子量聚异丁烯 | 35-55% | 增粘树脂 |
中分子量聚异丁烯 | 10-20% | 增粘树脂 |
环烷油 | 5-15% | 软化剂 |
石蜡 | 1-5% | 调节表面硬度 |
抗氧剂168、1010等 | 0-2% | 抗氧化剂 |
防老剂AW66 | 0-2% | 防老剂 |
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 0.5 | 0-2% | 抗氧剂 |
压敏胶(pressure sensitive adhesive,PSA),是指一类对压力敏感、指压稍加压力即可与被粘物粘接,不需要使用溶剂或其他辅助手段的一类胶粘剂。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。
封箱胶对各类上光、磨光、压光、PP复合等PET、PP透明盒、薄膜、无纺布制品粘接、化妆品盒包装、食品盒包装、烟盒包装、利乐饮料包装等、组装家具封边、电子工业、汽车内饰密封、车灯制造、挡风玻璃装配等、无纺布卫生巾、尿片、纸尿裤、鞋垫、一次性生活用品、涂布复合商标纸,标签双面胶带,粘鼠板,粘蝇纸,木地板,地毯过胶,创可贴,医用透气胶带、彩盒包装、纸箱包装胶、背胶粘扣带等难粘材料均有较强的粘合力,热稳定性佳,无杂质、操作性好,优秀的耐候性,铝箔封口热熔胶独有耐水、防水的特性。
热熔胶与压敏胶不一样,具体区别如下:一、原料不同热熔胶:热熔胶的原料是乙烯和醋酸乙烯。压敏胶:压敏胶的原料是橡胶或树脂。二、制作过程不同热熔胶:热熔胶是由乙烯和醋酸乙烯在高温高压下共聚而制成的。压敏胶...
热熔胶是非晶体,所以没有熔点,只有软化点,一般只要超过软化点50度左右就可以了,所以大部分的热熔胶都可以在150度左右融化温度低了只是融化胶的速度慢一点,胶的粘稠度比较高流动性差一点,如果温度高了的话...
从包装带的历史,成本,生产率,性能(使用温度、对回收纸板粘合性、对非极性基材粘合、涂胶量控制),外观,环境污染问题等方面论证热熔压敏胶作为优先技术,应用于OPP包装带。
以线型SBS(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯)热塑性弹性体为基体树脂,通过添加增黏树脂、软化剂、抗氧化剂以及导电炭黑等物质,成功制备出一种可满足环保要求和使用要求的电缆半导电带接头用SBS型热熔压敏胶(HMPSA)。以环烷油、增黏树脂用量为试验因素,以胶接件的粘接强度为考核指标,采用正交试验法优选出制备HMPSA的最佳配方。结果表明:制备HMPSA的最佳配方为m(SBS)∶m(萜烯树脂)∶m(石油树脂)∶m(环烷油)∶m(抗氧化剂1010)∶m(导电炭黑)=100∶80∶30∶50∶1.5∶1.0;由最佳配方制得的HMPSA,其接头处的粘接强度为166 N/cm。
来源:《粘接》杂志2018年第5期
作者:曹君,工程师,工作于江苏佰家丽新材料科技有限公司,主要从事胶粘剂方面的研究。
热熔压敏胶(HMPSA)综合了热熔胶和压敏胶的特点,即在室温下为固态,加热熔融成液态,经涂布、润湿被粘物,冷却后稍加外力即可粘接,同时比较容易被剥离[1]。HMPSA具有以下优点[2]:①固含量为100%,无溶剂,有利于环保和安全生产;②可快速涂布,无需干燥,生产效率较高,节约成本;③包装运输及使用都极为方便。因其不含溶剂,HMPSA比溶剂型压敏胶具有更广阔的市场和更大的发展潜力,目前世界各国正大力开发HMPSA,未来可能代替溶剂型压敏胶[3],现已在双面胶带、医疗卫生、妇女用品、标签和制鞋等方面得到广泛应用。
HMPSA是由共聚物、增粘剂及添加剂(如增塑剂、填料和防老剂等)等成分组成的,其中共聚物主要以三嵌段共聚物为主,如苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物(SBS)和苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯三嵌段共聚物(SIS),是兼具热塑性塑料和橡胶弹性双重特性的材料,虽然具有物理机械性能优良、韧性佳、固化速度较快和制作简单等优点,但是,由于SBS和SIS的分子结构中含有不饱和双键,极性较小,造成以SBS和SIS为基体制备HMPSA时存在耐老化性能、耐热性、拉伸强度及硬度较差[4]的缺陷。为了克服缺点,开拓其应用范围,许多学者对其进行了改性研究,主要改性方法为共混改性、氢化改性、磺化改性、环氧化改性和复合改性等,同时还研发出多种新型HMPSA,如丙烯酸酯HMPSA、有机硅HMPSA和无定型聚烯烃HMPSA。
1 热塑性弹性体HMPSA改性
1.1 共混改性HMPSA
聚乙烯(PE)具有较好的加工性能、良好的低温柔韧性和抗挠曲性以及优良的耐腐蚀性等特性。将PE用作SBS的改性材料,可以明显改善SBS的耐磨性、撕裂强度及耐候性等,同时保持改性后SBS较高的断裂伸长率和拉伸强度。王永坤等[5]采用低密度聚乙烯(LDPE)与SBS混合制成共混物,以过氧化苯甲酰(BPO)为引发剂,使混合物发生化学交联形成网状结构。研究发现,随着BPO含量的增加,共混物的交联度增大;BPO含量固定时,随SBS中丁二烯含量增大,共混物的交联度增大;随着交联度的增加,共混物的断裂伸长率与拉伸强度均下降。
聚苯乙烯(PS)具有易于成型、收缩率较小、吸湿性较低和热性能优良等优点,与SBS相容性较好,因而可以选择PS作为SBS的改性材料,改性后的SBS拉伸强度和断裂伸长率均随PS含量减少而增加,硬度稍微下降,熔体流动度随PS含量增加而明显增加。刘钰馨等[6]采用熔融共混法制备了SBS/PS共混物,同时研究了共混物的力学性能、熔体流动速率、耐热性能及老化性能。发现当PS质量分数从0增加到40%时,SBS/PS共混物的拉伸屈服强度从4.71 MPa上升至12.11 MPa,但冲击强度下降;熔体流动速率由0.60 g/10 min下降至0.14 g/10 min,耐热氧、耐光氧及耐老化能力增强。
聚氯乙烯(PVC)具有耐臭氧、耐气候型和抗冲击优良等综合性能,用途广泛,价格低廉,但因与SBS的相容性较差,不能直接使用PVC对SBS改性,需添加如氯化聚乙烯(CPE)、乙酸-醋酸乙烯共聚物(EVA)和丁腈橡胶(NBR)等增容剂来改善SBS/PVC共混体系。郭连波等[7]发现,PVC/SBS/CPE共混体系的冲击强度随SBS增加而增大,当SBS用量为6份时,综合性能相对最佳,并且CPE对PVC与SBS共混体系有着良好的增容作用。刘春等[8]对PVC/SBS/MBS(甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物)三元热塑性弹性体的冲击强度、拉伸强度等进行了研究。发现在PVC/SBS共混物中加入MBS,可以有效提高体系的相容性,并随MBS的比例增加,PVC/SBS/MBS三元热塑性弹性体的冲击强度明显增加,拉伸屈服强度稍有增大,断裂伸长率与拉伸模量变化不大。当m(SBS)∶m(MBS)=80∶20时,力学性能相对最佳。
SIS制备的HMPSA具有粘接强度较大、应用范围较广、涂布容易以及低温粘接力较强等优点,这是SBS制备HMPSA所无法比拟的,但是因为我国异戊二烯原料不足、产量极低以及价格较高,限制了SIS的生产,过分依赖进口使得HMPSA生产成本增高,为降低HMPSA生产成本,HMPSA厂家常采用廉价的SBS替代部分SIS制备HMPSA[9]。杨敏等[10]采用不同配比的SBS和SIS为基体聚合物,配以环烷油、萜烯树脂和松香甘油等制备了一种HMPSA,并对该HMPSA性能进行研究。从中发现,随着SBS含量的增加,HMPSA的黏度和软化点均呈先减小后增大趋势,HMPSA的初粘性和180º剥离强度保持增加,HMPSA的持粘性均大于72 h。陈健等[11]将SIS和SBS进行混合,制备了耐久性优良的HMPSA,该HMPSA不但具有良好的粘接性能,剥离力可达7 N以上,而且在高温高湿试验下仍能保持6 N以上的剥离力。
1.2 氢化改性HMPSA
SBS、SIS分子结构中含有不饱和双键,在一定的温度和压力下可发生氢化反应,形成氢化SBS(SEBS)、氢化SIS(SEPS),将其用于制备HMPSA,能使HMPSA的抗氧及抗臭氧能力、热稳定性和防老化性明显提高,耐磨性和电性能也相应提高,并与聚乙烯等的相容性增大。
钟锋等[12]在SBS型胶粘剂中引入SEBS,结果发现,引入SEBS能显著提高拉伸剪切强度以及耐老化性能,且SEBS用量为20%~30%时,其效果相对最佳。李光鹏等[13]采用SIS、SEPS、C5/C9树脂和萜烯树脂等制备了新型HMPSA。研究发现,这种HMPSA在持粘、拉伸及熔融流动性等方面均有显著提高,能够适应中低温使用条件,产品色度较低,耐候性及耐高温性显著提高。
1.3 磺化改性HMPSA
SBS、SIS极性较小,耐油性和耐溶剂性较差,与橡胶等极性材料的相容性及黏附性不佳,因而限制了其应用范围。磺化改性的目的就是为了使SBS、SIS极性得到优化。一般采用浓硫酸为磺化剂,引入极性较高的磺酸基,从而改善SBS、SIS的极性。
韦异等[14]在环己烷中对SBS进行磺化改性,以磺化度为指标,通过改变反应时间、反应温度、浓硫酸用量和SBS质量浓度等参数,发现了SBS的平均磺化度为0.54 mmol/g,磺化SBS胶粘剂对极性材料的粘接性能优于SBS胶粘剂。韩明伟等[15]采用100质量份SBS、0.2~0.3质量份引发剂(DCP)、7~8质量份亚硫酸氢钠、1~1.4质量份硬脂酸锌、0.6份氧化剂1010,通过反应挤出制得SBS磺化物。该SBS磺化物具有优异的力学性能,其黏合力是普通SBS黏合力的1倍以上,可用于制备高质量的电缆。
1.4 环氧化改性HMPSA
因SBS、SIS分子结构中含有双键,其极性较低,使得相容性、初粘性与剥离强度也较低,限制了其应用,对其进行环氧化改性,即在SBS、SIS中引入环氧基团,可以提高SBS、SIS极性。同时,SBS、SIS环氧化反应还可以消耗SBS、SIS中部分或全部双键,提高SBS、SIS的耐老化性能。目前,主要采用过氧酸对双键氧化形成环氧基。
付文[16]将生产的SBS胶液用甲苯调节至总固含量为32%,配合6份88%浓度的甲酸、0.2份溴化双十八烷基二甲基胺和5份70%浓度的叔丁基过氧化氢,在50 ℃下反应2.5 h,反应后加入混合液2.5倍的乙醇凝聚,经过滤、洗涤并干燥,制得0.15 mol/100 g的环氧化SBS。该方法直接采用聚合段生产的SBS胶液进行改性,与采用溶剂溶解的固体SBS再进行改性相比,降低了能耗和物耗,提高了生产效率。
王泉等[17]采用甲酸和过氧化氢等对SBS进行环氧化处理得到环氧化SBS(ESBS)。发现ESBS胶粘剂粘接极性材料明显优于SBS胶粘剂,并在450~550 ℃高温段,ESBS比SBS具有更高的稳定性。王永富等[18]采用原位过氧甲酸法合成环氧化SIS(ESIS)。试验发现,将ESIS用于配制HMPSA,在初粘性、持粘性和剥离强度方面都比SIS制备的HMPSA具有较显著的提高。
1.5 复合改性HMPSA
运用无机粒子复合改性SBS、SIS,既能减少成本,又能改善SBS、SIS的力学性能,使改性SBS、SIS拥有耐磨性、阻燃性和阻隔性等特殊性能。目前,用于改性SBS、SIS的无机填料主要有:轻质碳酸钙(CaCO3)、滑石粉、白炭黑(SiO2▪nH2O)和活性纳米碳酸钙(CC)等。
表1为不同填料对SBS力学性能的影响,SiO2▪nH2O因其粒子较细、表面具有活性羟基,故其填充效果相对最佳,填充后SBS拥有较高的拉伸强度、定伸应力和撕裂强度,表现出良好的增强效果,但硬度显著升高,拉断伸长率下降。CaCO3因具有较粗的粒子(粒径在0.5~2 μm左右)、未活化的表面,其与SiO2▪nH2O填充效果相比,填充后的SBS具有更低的拉伸强度、定伸应力和撕裂强度,但拉伸性能可以达到纯SBS的水平,与纯SBS相比,撕裂性能有所提高。滑石粉的填充使SBS的拉伸性能和撕裂性能比CaCO3高,达到甚至超过了纯SBS的水平。CC因其平均粒径在40 μm左右,具有活性表面,填充效果优于CaCO3。
表1 不同填料对SBS性能的影响
Tab.1 Theinfluence of different fillers in the properties of SBS
CaCO3 |
滑石粉 |
SiO2▪nH2O |
CC |
SBS |
|
300%定伸拉力/MPa |
4.26 |
3.93 |
8.11 |
4.72 |
3.74 |
500%定伸拉力/MPa |
9.16 |
8.29 |
14.81 |
9.72 |
8.34 |
拉伸强度/MPa |
18.88 |
20.71 |
20.26 |
21.79 |
20.12 |
拉断伸长率/% |
610 |
620 |
582 |
630 |
681 |
硬度/Shore A |
92 |
93 |
96 |
92 |
87 |
撕裂强度/(kN/m) |
46.85 |
45.85 |
57.23 |
48.63 |
39.95 |
除可采用单一填料对SBS补强外,还可以用复合的改性体系。林士文等[19]将苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(SBC)与不同的刚性无机粒子(如CaCO3、滑石粉和硫酸钡)进行复配,同时对SBC进行增韧,探讨了无机刚性粒子含量对SBC缺口冲击强度的影响。研究发现,该体系能够大幅增加SBC的缺口冲击强度,使得缺口冲击强度达到30.0 kJ/m2以上,为SBC原始性能的十几倍,且ω(CaCO3)=5%时是脆韧转化点,ω(SBS)为5%以上时才能形成弹性界面,实现增韧。
2 丙烯酸酯HMPSA
丙烯酸酯HMPSA是丙烯酸酯单体和其他乙烯类单体的共聚物。在不使用增黏树脂、软化剂和防老剂等助剂的前提下便具有优异的耐候性和耐热性,具有无相分离及迁移现象,耐油性较佳,透明性较好,同时是低毒或者无毒的,可直接用于食品包装和医疗卫生制品,且粘接范围广泛,对极性材料表面、多孔表面、难粘性塑料及纤维具有较好的粘接性能。用于制备丙烯酸酯HMPSA的单体主要有粘性单体、内聚单体和改性单体等3种。粘性单体是一类能生成较低玻璃化转变温度(Tg)且拥有压敏性聚合物的物质,主要是丙烯酸丁酯等。内聚单体是能与粘性单体共聚后提高共聚物内聚强度和使用温度的物质,主要是甲基丙烯酸甲酯等。改性单体是能显著提高HMPSA的内聚强度和黏合性能、且能进行交联的物质,主要是马来酸酐等。涉及交联体系采用辛酸锌、邻甲氧基苯甲酸或对甲氧基苯甲酸等[20]。
任嘉祥等[21]研究了合成丙烯酸酯共聚物的粘性单体、内聚单体以及改性单体的种类及用量对HMPSA的影响。从中发现,粘性单体中丙烯酸丁酯含量越大,HMPSA熔融黏度、持粘性和剥离强度越大,但初粘性略有下降;内聚体中随甲基丙烯酸甲酯、乙酸乙烯酯或丙烯酸甲酯含量增大,HMPSA熔融黏度、持粘性和剥离强度变大,但初粘性略有下降;改性单体中随丙烯酸用量增加,HMPSA的熔融黏度、持粘性和剥离强度变大,并且用量为4%时,HMPSA综合性能相对最好。随着马来酸酐用量的增加,熔融黏度、持粘性和剥离强度均减小;随着丙烯酰胺量的增加,HMPSA熔融黏度减小,但持粘性及剥离强度变大。
此外,辐射技术也能应用于丙烯酸酯类HMPSA。赵辉等[22]以线性丙烯酸酯聚合物、丙烯酸(AA)及丙烯酸酯为原料,使用紫外光(UV)聚合技术,制备了UV聚合型丙烯酸酯HMPSA。结果发现,随着2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦(TPO)含量的增加,聚合反应时间逐渐降低,HMPSA的初粘性和180º剥离强度呈先升后降态势,持粘性上升;随着丙烯酸酯-2-氯乙烯醚橡胶(ACM)含量的增加,HMPSA的初粘性、持粘性及180º剥离强度均先升后降;随着1,6-己二醇二丙烯酸酯(HDDA)含量的增加,持粘性逐步增加,而初粘性和180º剥离强度则下降;随着粘性/内聚单体比例的增加,初粘性和180º剥离强度呈上升趋势,而持粘性反而下降。
3 有机硅HMPSA
有机硅HMPSA主要由硅树脂、液体硅橡胶以及2者的缩聚物组成,另外含有1%~15%质量份的添加剂。有机硅的基本结构单元是硅-氧链,硅原子可以与各种有机基团相连组成侧链,赋予HMPSA优良的耐高低温特性、耐老化性能、电性能、耐水性能和透气性能以及较低的Tg,使其在电子电器、汽车、医疗和建筑等行业得到广泛应用。但其具有粘接性不高、强度较低等缺点,通过改性可以改善其缺点。常用的改性方法有:对基体聚合物的结构进行改性、合成和选用新的黏附促进剂,添加各种助剂等。
刘佳等[23]采用溶胶凝胶法制备了环氧改性有机硅树脂固化物。发现当R∶Si=1.6时,固化物具有较高的透光率,较好的热稳定性,可调的硬度,对基材有良好的粘接力。
肖颖等[24]先以4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯、聚酯多元醇合成聚氨酯预聚体,通过3-氨基丙基三乙氧基硅烷封端后,与硅氧烷共水解缩聚制得聚氨酯改性的有机硅树脂。研究发现,当聚氨酯质量分数为10%时,聚氨酯改性的有机硅树脂耐化学性能、附着力以及抗冲击性能相对最佳。
4 无定型聚烯烃HMPSA
无定型聚烯烃HMPSA的基本树脂为无定型聚烯烃,包括无定型聚丙烯及其与乙烯、丁烯和己烯的共聚物,无定型聚烯烃HMPSA拥有较低的表面能,能够润湿大多聚合物和金属基体,且热稳定性较好,贮存时间较长,熔融黏度较低,对聚乙烯等聚烯烃材料和金属均具有优异的持粘性。
廖坤等[25]采用无定型聚-α-烯烃(APAO),增粘剂C5石油树脂以及增塑剂制备了无规聚α-烯烃HMPSA。试验发现,APAO相对分子质量越大,HMPSA的剪切黏度越大;HMPSA的剪切黏度随C5石油树脂用量的增加达到相对最大值,此时C5石油树脂用量为40%;HMPSA的剪切黏度随增塑剂的相对分子质量变小而减小,但与增塑剂的种类无关。
无定型聚烯烃HMPSA对玻璃和陶瓷等极性底材的附着力和粘接力达不到所需的要求,而且其热稳定性也难以满足一些苛刻的使用要求,需对其采用硅烷改性等改性方法。刘宏等[26]采用乙烯基三乙氧基硅烷对无定型聚丙烯(APP)进行接枝交联制得改性APP,并按APP、氢化C树脂、轻质CaCO3、合成蜡和邻苯二甲酸二丁酯配比为100∶55∶14∶11∶3时,制得的硅烷改性APP热熔胶的稳定性、耐水性、粘接力以及耐热性相对最佳。
5 结论
相比于乳液型、溶剂型压敏胶,热熔压敏胶作为一种更加环保节能和使用更便捷的产品,发展速度超过了溶剂型压敏胶,但我国生产和使用的HMPSA规模还很小,约占总压敏胶的5%。目前,热塑性弹性体是作为HMPSA相对最早也是较为普遍为市场所接受的胶粘剂基料,因分子极性较小且在分子中存在不饱和双键,以此制备的HMPSA存在一些缺点,如对极性材料的粘接强度不够高、耐油耐溶剂性较差以及耐热氧老化性不好等,限制了HMPSA的使用范围。因此,科研机构和生产企业都在积极进行热塑性弹性体HMPSA的改良和新品种的开发,以期产品性能更好地满足市场需求。未来,对热塑性弹性体HMPSA的共混改性、氢化改性、磺化改性、环氧化改性以及复合改性等改良方法是研究重点。同时,丙烯酸类HMPSA、有机硅类HMPSA以及无定型聚烯烃类HMPSA等新产品的开发也将成为一个热点。
除此之外,国内HMPSA的研发和生产还遇到较多瓶颈,如原料比较昂贵或者取之不易,原材料供应商由于合成技术的限制无法提供指标接近的原料导致HMPSA质量不稳定等。为此,国内企业和科研机构必须加快HMPSA性能标准化进程,以便于HMPSA的检测和质量监督成为以后HMPSA的研发方向之一。
参考文献
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热熔胶压敏胶,是压敏胶的一种,主要由合成橡胶和树脂及橡胶油等混合加热成溶熔状态再涂布于棉纸,布或塑料薄膜等基材上而制成的一种新型胶粘带,成本低廉是其最大的优点。主要用于各类封箱、封盒、纸品包装、饮料瓶标签、封口铝箔,软包装及其它包装用;环保纸栈板等,适应各类材质。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。
近年来,粘扣带(魔术贴)已经广泛的渗透到人类的日常生活当中。最常见的应用市场有包装、服装、鞋子、行李箱包、家居用品、家俱、文具、运输工具、医疗器材、运动器材、建筑等。
粘扣带可以很容易地被车缝在大多数的织物上。
但是据涂布在线了解,对于金属、玻璃、混凝土、木材、陶瓷、硬质塑胶等无法车缝的被贴物,就需要另外加涂一层压敏胶来粘合。
溶剂型、水性和热熔压敏胶或是双面胶带都可以被应用于粘扣带上。
然而,由于下列的一些优点使得热熔压敏胶成为较受欢迎的一种胶粘剂。
环境友好
整个热熔涂布系统中没有溶剂挥发和废水产生。
压敏胶涂层厚度高
典型的粘扣带压敏胶涂层厚度是200-250微米。溶剂型或水性胶粘剂很难透过一次涂布达到这么高的厚度。热熔压敏胶在粘扣带上的一次最高涂层厚度,很容易就可以达到500微米。
涂布速度快
热熔压敏胶在的涂胶工艺中不需要乾燥烘箱,反而需要在上胶之后以一系列冷却风扇对热熔压敏胶进行冷却和固化。然后立即以离型纸或膜贴合在很粘的胶层表面。
涂层宽度
涂层宽度可按照粘扣带的宽幅随意调整或纵向间格涂胶。为了避免上胶表面的两侧边缘漏胶,粘扣带通常都以精确宽度的槽形涂布口模上胶。粘扣胶带的两侧边缘可以保留0.5-1mm的宽度不上胶。
大部分的热熔压敏胶被涂在粘扣带的背面后,先以离型纸或膜覆盖,卷绕成卷筒状储存。最后再按照市场的实际需要裁成各种尺寸和形状。
粘扣带用热熔压敏胶之上胶方式
据涂布在线了解,热熔压敏胶的上胶方式有很多种。不论以那一种方式上胶,热熔压敏胶必需先在熔胶槽内预先加热成熔融状态,再以适当之上胶设备将热熔压敏胶直接喷涂或转印于基材或被胶粘物上。
最常用的上胶设备有辊轮(Roller)和口模(Die)两种
为了满足不同的加工设备与个别特殊背胶製程,通常须提供不同粘弹性之热熔压敏胶。如何同时满足热熔压敏胶之特殊胶粘物性与作业性端赖热熔压敏胶生产者、背胶与使用者共同沟通,合作完成。
据涂布在线了解,通常,以口模背胶,可接受较宽之稀稠度范围约2000至20,000cps。辊轮背胶则需有较低之稀稠度范围,通常约在10,000cps以下。
稀稠度较低之热熔压敏胶较易涂布、加工温度亦可适度降低,同时可适用于较不耐热之基材和离型材,如PE、PP膜等。
但是这类热熔压敏胶的耐热性通常也相对较低。
近年来,已有许多新研发的热塑性高分子产品,可用来发展低稀稠度但同时具有较高耐热性之热熔压敏胶。
粘扣带不论是钩带(A)或毛带(B)之背胶面均相当粗糙。为了得到平整的胶粘表面,可将热熔压敏胶以辊轮转涂或口模直接押出于织带背面,再以离型纸或膜覆盖贴合。
涂布厚度大约为0.25mm (约250公克/平方公尺)。如果以辊轮上胶,胶面通常较不平整,且无法在织带上胶面的两侧留下空白处。上胶后,织带两侧容易产生侧面溢胶现象。
除此之外,热熔压敏胶在开放式的胶槽内不断的与空气接触并受到辊轮转动剪切,会加速热熔压敏胶劣化。
近年来所组装之粘扣带上胶设备均改用口模背胶。它们具有以下优点:
1) 热熔压敏胶着锚佳,防止脱胶;
2) 上胶可留边,避免侧面溢胶;
3)胶面平整,胶粘物性安定;
4)密闭式熔胶槽、胶管及口模设备,可减缓热熔压敏胶老化速度。
粘扣带背胶加工常见之困扰:
粘扣带背胶加工及后段整理过程中所遭遇之困扰与热熔压敏胶本身之粘弹性及所选用的离型纸或膜都有密切关系。以下为粘扣带背胶常见之问题与解决方法。
辊轮机涂布热熔压敏胶时,热熔压敏胶涂层内出现小气泡。辊轮在转动中会很自然的将空气带入胶槽内而产生气泡。在经过刮刀剪切后,大的气泡多可被辗破。但是,热熔压敏胶的稀稠度太高时,小气泡可能来不及被辗破,即被转贴于织带上而形成包含小气泡且表面不平坦之胶面。升高作业温度固然可以降低热熔压敏胶的稀稠度使部分气泡释出,但也可能使织带因过热而变形。提供低稀稠度之热熔压敏胶虽然可改善问题,但此类热熔压敏胶之耐热性通常会降低。另外,织带及其所使用之PU定型液都有吸湿性。当含湿量较高之织带被用来背胶时,亦可能在受高温加工之瞬间释出水汽,在热熔压敏胶与织带介面间产生小气泡。使用口模上胶可防止如辊轮上胶方式所引入之气泡于热熔压敏胶内,但使用含湿量较高之织带背胶,仍会造成气泡问题。
背胶贴合离型纸或膜时,热熔压敏胶与离型纸或膜之间无法紧密结合。此现象通常发生于冬天,气温较低之作业环境。在正常的背胶程序中,当热熔压敏胶被涂布于织带上的瞬间温度很高;为了防止织带因过热产生变形、拉伸等问题,必须立即以风扇吹风冷却热熔压敏胶面。但是,当作业环境气温很低时,热熔压敏胶在离开口模后,会快速降温。如果仍以冷风吹胶面,可能会造成热熔压敏胶组成成分瞬间相分离现象。热熔压敏胶会失去表面粘性而降低了与离型纸或膜间之结合力。要解决此问题可以从两方面着手。
气温较低时,可视状况关闭冷风扇。气温过低时,应加装热风枪来保温。改用耐寒性较佳之热熔压敏胶。但必须考虑综合胶粘物性是否仍满足市场需求。背胶后粘扣带冲形困难。
背胶后的粘扣带,如果发生裁切或冲形不良可以由下列几个方向来思考、解决。
热熔压敏胶之回粘性太高。通常,弹性或内聚力较高之热熔压敏胶其粘性较低,裁切或冲形时之回粘现象较不明显。反之,粘性(流动性)愈高之热熔压敏胶,在裁切或冲形后很容易回粘。在斩刀上抹些离型剂可降低回粘之现象,但是,适当的调整热熔压敏胶之粘弹性使其保有适当之粘性而不轻易发生回粘现象实为最佳方法。
离型纸之离型力不适当。欲冲形之粘扣带必须配合适当离型度之离型纸或膜使用。如果离型力太低(轻剥离),冲形后之粘扣带容易翘边甚至脱落。反之,离型力太高(重剥离),则不易将冲形后之粘扣带由离型纸或膜上剥离。万一离型剂膜厚涂布不均且带有针孔时,高粘着力之热熔压敏胶可能穿透离型剂直接附着于纸张或膜上。如此,冲形后之粘扣带便无法顺利的由离型纸或膜表面剥离。如果离型剂用量太多或交联不完全,可能造成离型剂转移至热熔压敏胶表面而降低了粘着力。
用作溶剂型胶黏剂、热熔胶及热熔压敏胶等的增黏树脂。