苯乙烯—异戊二烯—苯乙烯聚合物压敏胶性能影响因素研究
时间：2021-02-05 08:01:04 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘要：采用正交实验，研究了SIS聚合物、萜烯树脂、环烷油、涂胶量和防老剂对压敏胶性能的影响。结果表明，对压敏胶性能影响最大的是萜烯树脂，随其用量增大，剥离强度增大，初粘性降低；高苯乙烯含量和分子质量、含适量SI两嵌段的SIS，能提高剥离强度；SIS对初粘性影响弱于剥离强度，较低SI两嵌段聚合物的存在，可提高初粘性。
关键词：SIS；压敏胶性能；影响因素
热塑性弹性体苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SIS）因其性能特点，通常用于配制压敏胶和热熔胶，广泛用于医疗、电绝缘、包装、粘接固定以及复合袋的层间粘合等领域。评价压敏胶性能的主要技术指标常用的有3种，即剥离强度、初粘性和持粘性。不同应用场合使用的压敏胶对上述3种性能的要求有显著差别。
研究SIS以及其他配合剂对压敏胶性能的相互作用关系，特别是SIS结构对压敏胶性能的影响关系，以便根据不同的应用性能要求，开发出具有特性的SIS和以SIS为基材制备性能特异的压敏胶，是非常有意义的。
1 实验部分
1.1 主要原料
SIS1105、SIS1106，工业优级，巴陵石化；SIS A样品，自制，在5升聚合釜中，采用阴离子溶液聚合法制备得到；SIS B样品，自制，在5升聚合釜中，采用阴离子溶液聚合法制备得到。萜烯树脂，工业级，胶特产品T-90。C5/C9石油树脂，工业级，濮阳市恒泰石油化工有限公司；松香，工业级，广州市铎峰化工有限公司；环烷油KN-4010，工业级，新疆克拉玛依炼油厂；防老剂1076，工业级，上海汽巴公司。
1.2 压敏胶制备
在三口烧瓶中加入一定量的SIS、增粘树脂，再加入适当比例的环烷油和其他助剂，浸泡24 h，使SIS和增粘树脂溶胀。用玻璃棒搅拌均匀，然后在氮气保护下，加热至120℃ 左右，当萜烯树脂熔化时开始搅拌，升温至180～200℃，搅拌至物料熔融成均匀的黏稠流体，趁热出料，备用。
在锥形瓶中，用一定量的甲苯溶解上述SIS胶粘剂，配成固含量25%的溶液，根据不同涂胶量的要求，取压敏胶溶液涂于聚酯胶带上，在真空烘箱中于55℃烘干后进行各项性能测试。
1.3 分析测试
分子质量及分子质量分布：采用美国Waters公司的ALLIANCE型凝胶渗透色谱仪测定，四氢呋喃为流动相，窄分布聚苯乙烯为标样，温度为25℃。
聚合物序列结构和微观结构：采用瑞士Bruker公司的AV400型核磁共振波谱仪测定氢谱，溶剂为氘代氯仿。
180°剥离强度：采用GT-AI-3000型万能拉力机，参照GB/T2792—1998测定。试样宽度（20±1）mm，剥离速度300 mm/min。
持粘性：采用CZY-6S型持粘性测试仪，参照GB/T 4851—1998测定，用试片移动一定距离的时间表示。
初粘性：采用CZY-G型初粘性测试仪，参照GB/T 4852—1998测定。
10%苯乙烯溶液黏度：取SIS样品溶解在苯乙烯中，配制成质量浓度10%的溶液，在25℃采用Cannon Fenske型毛细管黏度计测定。
2 结果与讨论
2.1 SIS及配合剂的选择
根据与SIS的相容性和粘接性能[1]，选择萜烯树脂作为增粘剂、环烷油作为增塑剂、1076为防老剂。
作为压敏胶的主体聚合物，SIS的分子结构和性能，特别是苯乙烯含量、分子量及其分布、粘度、模量对压敏胶的性能产生重要影响，选择了不同结构的A、B、C、D四个牌号的SIS进行压敏胶性能实验，这四个牌号的SIS的结构和性能如下表所示。
2.2 正交实验设计
除压敏胶所用原料外，涂胶量也是影响压敏胶性能的一个重要因素。以SIS聚合物、萜烯树脂、环烷油、防老剂和涂胶量为因素，进行4水平的正交实验。设计方案如表2所示。
通过正交软件计算，进行了16次实验，进行剥离强度、持粘性和初粘性的测试。
2.3 影响剥离强度因素分析
对各影响因素分析的结果见表3。
从表3可以发现，增粘剂萜烯树脂和SIS聚合物是影响剥离强度主要因素。各因素对剥离强度影响顺序是：萜烯树脂用量>SIS结构>环烷油用量>涂胶量>防老剂1076用量。
剥离强度的各因素效应曲线如图1所示。
从图1可以看出，剥离强度随增粘剂萜烯树脂的用量增加而增大，这是因为萜烯树脂的加入，降低了压敏胶的弹性模量，剥离强度增大。
增塑剂环烷油对剥离强度的影响是先上升随后下降，主要原因在于该助剂的加入，会使压敏胶的本体黏度减小。本体黏度越低，压敏胶越容易润湿被粘表面，界面拉伸破坏应力和界面粘附力增大，剥离强度值上升。但是本体黏度降低较多，压敏胶的内聚强度和弹性模量也会下降，使剥离强度降低。增塑剂环烷油的用量最佳值为20质量份。
从理论上讲，涂胶量越大，压敏胶层厚度越大，剥离强度越大。但是实验中涂胶量在120 g/m2时剥离强度最高。原因可能是涂胶量太大，胶层内部产生缺陷的几率也增大，使剥离强度降低。
防老剂对剥离强度的影响很小。
对于聚合物SIS而言，影响剥离强度的因素主要是内聚强度和黏度。A样品由于SIS黏度低，易润湿被粘物表面，剥离强度大；同时A样品中苯乙烯含量高，贮能模量大，内聚强度高，表现出很高的剥离强度。C样品不含SI两嵌段，与B样品相比，重均分子质量基本相同，但分子质量分布窄，其剥离强度最低。这是因为B样品中，低分子质量成分增加，压敏胶容易润湿被粘表面，从而增加胶接界面上的分子相互作用力和粘附功，剥离强度比C大。与B相比，D所制备压敏胶剥离强度显著增大，原因可能是在重均分子质量和分布基本一致情况下，D样品中SI两嵌段分子质量较大，内聚强度高，发生剥离破坏时所需外力更大。
