共混熱塑性彈性體熱熔壓敏膠的制備及性能研究

郭普生 夏蘭君 杜平高等

摘要：以苯乙烯熱塑性彈性體（HYBRAR7311）和丙烯酸酯熱塑性彈性體（LA2250）為主體樹脂，2種材料優(yōu)勢互補，制備的熱熔壓敏膠（HMPSA）性能優(yōu)良，且工藝設(shè)備簡單。采用正交實驗較優(yōu)熱熔壓敏膠配比，在此基礎(chǔ)上探討了填料硅微粉對熱熔壓敏膠性能的影響，并比較了較優(yōu)配方熱熔壓敏膠與自制SIS熱熔壓敏膠和乳液壓敏膠的力學(xué)性能。針對3種壓敏膠力學(xué)性能上的差異，對3種壓敏膠的粘彈性能進行了對比研究，結(jié)果表明，壓敏膠在低頻區(qū)（0.01～0.1 Hz）貯能模量越小，初粘性越大，E（f1）/E（f2）越大（f1=32.03 Hz， f2=0.07 Hz），剝離強度越大。

關(guān)鍵詞：熱塑性彈性體；熱熔壓敏膠；粘接性能；粘彈性能

中圖分類號：TQ436+.3 文獻標識碼：A 文章編號：1001-5922（2014）10-0069-05

1 前言

熱熔壓敏膠是以熱塑性聚合物為基料的膠粘劑，具有很多優(yōu)點：不含有機溶劑、利于環(huán)保、涂布速度快、自動化程度高、貯存時間長等[1～4]，已廣泛應(yīng)用于書籍裝訂、包裝、標簽、制鞋、醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域[5，6]。通常所用的熱熔壓敏膠基料都是SIS和SBS，對非極性材料粘接強度較大，但是對極性材料粘接強度較小，且耐油耐溶劑性能不好，耐熱耐老化性能差。本文將HYBRAR7311和LA2250共混做基料有3個優(yōu)點：①HYBRAR7311雙鍵是氫化的，耐熱耐老化性能提高；②HYBRAR7311是非極性的，LA2250是極性的，2者共混后制備的熱熔壓敏膠可以粘接不同極性材料；③LA2250耐油耐溶劑性能很好，2者共混后可以提高HYBRAR7311耐油耐溶劑性能。

2 實驗部分

2.1 實驗原料

2.2 實驗儀器

密煉機（SU-70ML），常州塑源橡塑科技有限公司；平板硫化機（XL-D400×400×2），常州武進橡膠機械廠；萬能拉力試驗機（CMT4104），MTS工業(yè)系統(tǒng)（中國）有限公司；熱重、差熱分析儀（DIAMOND TG/DTA），美國PERKIN ELMER公司；動態(tài)力學(xué)粘彈譜儀（MKⅢ），美國TA公司；掃描電鏡（JSM6510LV）日本電子；初粘性測試儀（CZY-G）、持粘性測試儀（CZY-6S）、剝離強度測試儀（XLW-500N），濟南蘭光機電技術(shù)有限公司。

2.3 熱熔壓敏膠的制備

密煉機升溫到150 ℃，按照設(shè)計的配方，加入HYBRAR7311、LA2250、松香甘油酯、抗氧劑1010，混2 min后加入KN4010，再混2 min后加入硅微粉，總共混15 min，出料。在平板硫化機上150 ℃壓成1 mm厚的試片供測試用。

2.4 性能測試

1）初粘性

按GB/4852—2002B測定。

2）持粘性

按GB/T 4851—1984測定。

3）剝離強度

按GB/T 2792—1998測定。

4）剪切強度

按GB/T 7124—1986測定。

5）熱穩(wěn)定性

在熱重、差熱分析儀上測定樣品的熱穩(wěn)定性。N2氣氛，N2流量為20 mL/min，升溫范圍為室溫到550 ℃，升溫速率為10 ℃/min。

6）掃描電鏡（SEM）

樣品在液氮中冷凍淬斷，經(jīng)干燥噴金處理，使用掃描電鏡觀察斷面形貌，室溫，加速電壓25 kV，放大500倍。

7）動態(tài)力學(xué)分析（DMA）

試樣尺寸為10 mm×40 mm，采用動態(tài)力學(xué)熱分析儀測試膠粘劑的粘彈性能和阻尼性能，選擇拉伸模式進行定溫變頻掃描，溫度25 ℃，頻率范圍0.01～100 Hz。

3 結(jié)果與討論

3.1 熱熔壓敏膠較優(yōu)配比的確定

熱壓敏膠主要由基體樹脂、增粘劑和增塑劑3部分組成，為了找到較優(yōu)配比，設(shè)計L16（45）正交實驗，結(jié)果如表1、2所示。

（1）由極差大小分析可得，從初粘性看，各因素的重要性由小到大的順序為：松香甘油酯

（2）對于熱熔壓敏膠而言，初粘性、持粘性和剝離強度都應(yīng)越大越好，因此，從初粘性看，由max（K1j，K2j，K3j，K4j）相應(yīng)的各水平，得出較優(yōu)搭配方案為：A4B1C1D2；從剝離強度看，由max（K1j，K2j，K3j，K4j）相應(yīng)的各水平，得出較優(yōu)搭配方案為：A2B2（B4）C3D3。再綜合持粘性，最終確定的較優(yōu)配比為A2B4C3D2，各組分用量如下：KN4010為8.6%、HYBRAR7311為25.9%、LA2250為24.1%、松香甘油酯為41.4%。

由最優(yōu)配比制備的熱熔壓敏膠經(jīng)過力學(xué)性能測試，初粘性球號為30，持粘性大于48 h剝離強度為1.12 kN/m，剪切強度1.35 MPa，各項力學(xué)性能都比較理想。

3.2 硅微粉對熱熔壓敏膠性能的影響

3.2.1 硅微粉對熱熔壓敏膠粘接性能的影響

在熱熔壓敏膠中，為了提高膠粘劑的耐熱性能，調(diào)節(jié)粘接強度，減少收縮，防止自粘，控制膠粘劑的流動性和降低成本，通常會加入填料，常用的填料有滑石粉、粘土、重晶石、石英、碳酸鈣等。本文選用硅微粉，在較優(yōu)配比的基礎(chǔ)上，其他原料用量不變，加入不同的量的硅微粉，探討其對熱熔壓敏膠性能的影響。

硅微粉與熱熔壓敏膠體系不相容，也起不到增粘的作用，因此，隨著硅微粉用量的增大，初粘性和剝離強度單調(diào)減小。但是，硅微粉的加入增大了熱熔壓敏膠的剛性，使熱熔壓敏膠的內(nèi)聚強度增大，所以，加入適量的硅微粉可以提高剪切強度。但是加入硅微粉過多，硅微粉分散不均勻，部分硅微粉團聚并覆蓋在熱熔壓敏膠表面，使初粘性急劇減小，硅微粉團聚也使熱熔壓敏膠應(yīng)力分布不均勻，使熱熔壓敏膠剪切強度減小。

3.2.2 共混物形貌

3.2.3 熱穩(wěn)定性

3.3 與SIS型和乳液型壓敏膠性能對比

Yang 等[7～9]提出，壓敏膠的剝離強度與E（f1）/E（f2）成正比，剝離頻率f1是根據(jù)（1）式求得的。本文測試條件與Yang相同，只是施膠的厚度不同，Yang測試時膠粘劑的厚度是37 mm，在這個厚度下得到的剝離頻率f1為69.3 Hz，而本文施膠厚度為80 mm，根據(jù)（2）式，得出本文中的剝離頻率。同理，根據(jù)（3）式也可以得到粘合頻率f2，Yang的粘合頻率f2是0.16 Hz。

4 結(jié)論

（1）熱熔壓敏膠較優(yōu)配比為：KN4010為8.6%、HYBRAR7311為25.9%、LA2250為24.1%、松香甘油酯為41.4%，初粘性球號為30，持粘性大于48 h，剝離強度為1.12 kN/m，剪切強度1.35 MPa。

（2）加入硅微粉后，熱熔壓敏膠耐熱性能提高，隨硅微粉用量的增大，熱熔壓敏膠初粘性和剝離強度逐漸減小，剪切強度先增大后減小，持粘性均大于48 h。

（3）對3種壓敏膠的粘彈性能進行對比研究表明：壓敏膠初粘性與低頻下的貯能模量成反比，剝離強度與E（f1）/E（f2）成正比。

參考文獻

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