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改性松香季戊四醇酯在热熔压敏胶中的应用研究

改性松香季戊四醇酯在热熔压敏胶中的应用研究
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作者：陈就记．徐社阳，吴雪，吴巨永，邓小华
单位：广东科茂林产化工股份有限公司，广东肇庆51 0607
收稿日期：2010—08—12

 

摘要：以松香季戊四醇酯、歧化松香季戊四醇酯和氢化松香季戊四醇酯作增粘树脂， 研究了它们对热熔压敏胶(HMPSA)外观、力学性能和使用温度范围的影响。结果表明，改性松香季戊四醇树脂与热塑性弹性体SBS具有良好的相容性；对HMPSA初粘性影响大小依次为舍歧化松香季戊四醇酯＞含氢化松香季戊四醇酯＞含松香季戊四醇酯；180°剥离强度大小依次为含氢化松香季戊四醇酯>合松香季戊四醇酯＞含歧化松香季戊四醇酯；持粘性均大于48 h。舍氢化松香季戊四醇酯HMPSA的使用温度范围最宽。

关键词：松香； 改性松香；SBS：热熔压敏胶(HMPSA)

论文索引编号：101-5922（2011）01-0064-04

热熔压敏胶(HMPSA)由热塑性聚合物、增粘树脂、软化剂和其他助剂组成。它具有热熔和压敏双重特性，在熔融状态下进行涂布，冷却固化后施加轻度压力即能快速粘接，同时又能够比较容易地被剥离，不污染被粘物表面。与其他类型的压敏胶相比具有环保、涂布速度快、自动化程度高的优点，热熔压敏胶已成为最重要的一类压敏胶[1-5]。

增粘树脂是热熔压敏胶的重要成分之一。常用的增粘树脂有松香树脂、萜烯树脂和石油树脂，它们赋予热熔压敏胶不同的力学性能和使用温度范围[6-10]。对同类型增粘树脂而言，增粘树脂软化点的高低和结构不但影响HMPSA的力学性能，还影响其最高和最低使用温度[1]。

松香树脂是松香或改性松香与多元醇酯化得到的低分子酯类化合物， 由于可再生和成本的优势一直是热熔压敏胶主要的增粘树脂之一。本文从改性松香共轭双键出发，制备了不同的改性松香季戊四醇树脂，研究了各松香酯对HMPSA的外观、力学性能和使用温度范围的影响。

1 实验部分

1.1 材料

松香、高度歧化松香、高度氢化松香；季戊四醇；橡胶SBS一791；环烷油401；催化剂；抗氧化剂。

1.2 仪器

SYD一2806沥青软化点测定器；XLW智能电子拉力试验机；SNB—AI智能数字式黏度计；CZY—S持粘性测试仪；Physica MCR 1O1流变仪。

1.3 改性松香季戊四醇酯的制备

在装有氮气入口管、回流管、分水器、温度计的四口烧瓶中加入松香、季戊四醇和酯化催化剂，缓慢升温至270℃搅拌反应13 h，降温至设定温度加入抗氧剂搅拌均匀出料。

1.4 HMPSA制备

在装有搅拌、温度计的四口烧瓶中加入增粘树脂、软化剂及助剂，加热并通入氨气，待增粘树脂熔化后，把各组分搅拌均匀。然后升温到设定温度，分批加入SBS，直至其全部熔解后， 抽真空去除白色气泡， 待体系呈均匀透明状黏稠液体时，停止加热和搅拌， 立即将其倒入涂布机备用。

1.5 性能测试

  1. 软化点： 按GBIT 1 5332— 1 994， 采用环球法测定。
  2. 初粘性：按Finat FTM一9 Loop tack标准，采用智能电子拉力试验机测定。
  3. 180°。剥离强度按GB／T 2792—1998，采用智能电子拉力试验机测定。
  4. 持粘性：按GB／T4851—1998，采用持粘性测试仪测定。
  5. 玻璃化温度：采用Physica MCR 101流变仪测定。

 

2 结果与讨论

2.1 不同改性松香季戊四醇树脂的结构及其技术指标的比较

松香是由分子式大多数为C20H30O2的树脂酸组成的化合物，为具有三环菲骨架的含有2个双键的一元羧酸。松香的双键为共轭双键，化学活性强， 因而可以进行加氢、歧化反应[11]。本文讨论的氢化松香季戊四醇酯是指二氢和四氢化松香季戊四醇酯松香树脂；歧化松香季戊四醇酯是指含脱氢枞酸季戊四醇酯为主的松香树脂；松香季戊四醇酯是指松香与季戊四醇酯化得到的松香树脂，主要成分是枞酸季戊四醇酯。各松香酯化学结构式如图1所示。

图1 改性松香季戊四醇树脂的结构

改性松香季戊四醇树脂技术指标如表1所示。由表1可知，各松香酯技术指标差异很小。

表1 改性松香季戊四醇树脂的技术指标

2.2 不同改性松香季戊四醇树脂对HMPSA外观的影响

含不同改性松香季戊四醇树脂HMPSA胶体、胶体横截面都很透明， 而且弹性好。说明改性松香季戊四醇树脂菲环结构的差异对与SBS的相容性影响不大，对HMPSA外观无明显影响。

2.3 不同改性松香季戊四醇树脂对HMPSA力学性能的影响

在热塑性弹性体SBSgU松香树脂为主体成分的配方中，HMPSA初粘性、180°剥离强度随着增粘树脂用量的增加而增大， 持粘性则呈下降趋势。当增粘树脂的用量为SBS的210％～250％时，HMPSA的综合性能较好，从工业化生产和成本考虑，本实验设计配方为(质量
份)：树脂50，SBS 20，环烷油30。并分别测定其初粘性、180°剥离强度和持粘性，见表2。

表2 不同改性松香季戊四醇树脂对HMPSA力学性能的影响

由表2可知， 歧化松香季戊四醇酯HMPSA的初粘性最高；而氢化松香季戊四醇酯的1 80°剥离强度最高。在进行HMPSA配方设计时，可根据需要选用不同的松香酯增粘树脂。

2.4 不同改性松香季戊四醇树脂对HMPSA使用温度范围的影响

2.4.1 对HMPSA最低使用温度的影响

HMPSA最低使用温度一般通过Tg表示。HMPSA的Tg越低，耐寒性越强，HMPSA使用温度越低。本实验用流变仪测定HMPSAT Tg。图2是各HMPSA损耗因子曲线。从图2可知，各个HMPSA的内耗峰(即Tg)出现在0到10°C之间；：2.74°C含氢化松香季戊四醇酯HMPSA：6.46°C含松香季戊四醇酯HMPSA；8.72°C含歧化松香季戊四醇酯HMPSA。说明对松香进行氢化改性制备的松香树脂会降低HMPSA的Tg，对松香进行歧化改性制备的松香树脂则会提高HMPSA的Tg。

围2 含不同改性松香季戊四醇树脂HMPSA损耗因子曲线

2.4.2 对HMPSA最高使用温度的影响

HMPSA最高使用温度一般通过软化点表示，HMPSA的软化点越高，耐高温性越好，HMPSA使用温度越高。不同改性松香季戊四醇树脂HMPSA的软化点见表3。

表3 不同改性松香季戊四醇树脂对HMPSA软化点的影响

从表3可知，各HMPSA的软化点高低依次是含氢化松香季戊四醇酯HMPSA＞含松香季戊四醇酯HMPSA＞含歧化松香季戊四醇酯HMPSA。说明氢化松香季戊四醇酯为增粘剂可提高HMPSA的最高使用温度。

3 结论

  1. 本文所用的3种松香酯与SBS均具有良好的相容性：
  2. 氢化松香季戊四醇酯提高了HMPSA的180°剥离强度，降低了初粘性；而歧化松香季戊四醇酯则相反；
  3. 氢化松香季戊四醇酯HMPSA的Tg最低，软化点最高， 使用温度范围最宽： 而歧化松香季戊四醇酯的则相反。

参考文献

  1. 杨玉昆，吕凤亭压敏胶粘剂制品技术手册【M】．北京：化学工业出版社．2004．
  2. 石军，李健颖．热熔压敏胶粘剂实用手册【M】．北京：化学工业出版社．2004．
  3. Lutz E L, Eddy S. Hot melt pressure sensitive adhesive composition [P].US: 6384148, 2002—05—07．
  4. Noel R M, Stoner C A. Hot melt pressure sensitive adhesive [P]. US: 6465557, 2002-05-07.
  5. 赵升．热熔压敏胶粘剂【J】．化学教育，2007(6)：11—16.
  6. Lu X Y, Cole I. Hot melt pressure sensitive adhesive based on compatibilized of elastomers [P]. US: 6162859, 2000-12-19.
  7. Bozich I, Frank A. Hot melt pressure sensitive adhesive composition and applications [P]. US: 5360854, 1994-11-01.
  8. 王宇，林中祥．增粘树脂与弹性体SBS的相容性以及与热熔压敏胶性能的关系【J】．中国胶粘剂，2009，18(2)：28—31.
  9. 谈晓宏，曾繁涤．磺化SBS胶粘剂的合成及粘接性能的研究【J】. 中国胶粘剂，1998，7(2)：10—12.
  10. 徐溢，张莉．SBS热熔压敏胶的研制[J]．化学与粘合，1997（1）：23-26.