粘接聚烯烴膠粘劑的研制

韓文彬

摘要：用SBS、增粘樹脂、增塑劑、有機(jī)溶劑配制出對聚烯烴（未表面處理）粘接性能良好的溶劑膠。主要探討了增粘樹脂種類對膠接性能的影響。

關(guān)鍵詞：SBS；聚烯烴；樹脂；溶劑；膠粘劑

中圖分類號：TQ433.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1001-5922（2013）07-0065-04

聚烯烴是常用的工程塑料，被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。然而，聚烯烴屬難粘材料，主要是由于其表面能較低，無官能基團(tuán)，結(jié)構(gòu)規(guī)整，結(jié)晶度高等因素所致。所以，不經(jīng)表面處理，聚烯烴很難被一般膠粘劑潤濕、粘接。有關(guān)聚烯烴類材料粘接的研究，一直是國內(nèi)外所關(guān)注的課題。

SBS（苯乙烯-丁二烯-苯乙烯）是熱塑性彈性體，在室溫下具有順丁橡膠的柔韌性和回彈性，在高溫下又呈現(xiàn)聚苯乙烯的熱塑性，兼具熱塑性塑料和硫化橡膠的雙重性。另外，SBS極性較小，溶解性也好。為此，以SBS為主體材料，配以增粘樹脂和助劑，制成了溶劑型膠粘劑，在聚烯烴板材上90°剝離強(qiáng)度達(dá)到40 N/2.5 cm。

1 實驗部分

1.1 主要原料

SBS 1401（YH-792）、SBS 4303（YH-801），中國石化巴陵石油化工有限責(zé)任公司；SBS（D-1155JP），KRATON JSR Elastomers K.K；古馬隆樹脂，寶山鋼鐵股份有限公司化工分公司；萜烯樹脂，贛州泰普化學(xué)有限公司；特級松香、松香甘油酯、松香季戊四醇酯、氫化松香、萜烯-苯乙烯樹脂，均為工業(yè)級；烷基酚醛樹脂，上海涂料有限公司上海南大化工廠；C9石油樹脂、特殊聚合樹脂、DBP，工業(yè)級；TXIB增塑劑（2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇二異丁酸酯），齊魯伊士曼精細(xì)化工有限公司；2，6-二叔丁基對甲酚、甲苯、溶劑汽油、乙酸乙酯、碳酸二甲酯，均為工業(yè)級。

1.2 檢驗儀器

分析天平，精度0.0001 g；QSG型18階鐵鈷比色計，上海濟(jì)成分析儀器有限公司；比色箱，上海嘉標(biāo)測試儀器有限公司；黏度計，數(shù)顯；電子拉力機(jī)，工業(yè)用。

1.3 制備

按比例將SBS、增粘樹脂、增塑劑及防老劑放入有機(jī)溶劑中，在室溫下攪拌溶解均勻即成聚烯烴膠粘劑[1]。

1.4 性能測試

外觀用比色計測定；

黏度用黏度計測定；

不揮發(fā)物含量用分析天平測定；

90°剝離強(qiáng)度用電子拉力機(jī)測定：將膠粘劑直接涂在干凈的聚烯烴板材（100 mm×25 mm×4 mm）上，室溫晾置4 h后再于70 ℃烘箱內(nèi)烘干20 h，用電子拉力機(jī)測其90°剝離強(qiáng)度。

2 結(jié)果與討論

2.1 SBS品種的選擇

SBS是嵌段共聚物，是由中間柔性的橡膠鏈段（聚丁二烯）和2端硬性的塑料鏈段（聚苯乙烯）嵌合而成。SBS又有線型結(jié)構(gòu)和星型結(jié)構(gòu)之分。選用多種牌號的SBS進(jìn)行實驗，發(fā)現(xiàn)線型與星型結(jié)構(gòu)配合使用的強(qiáng)度較高[2]。將3種SBS按質(zhì)量比1∶1∶1溶于甲苯中，SBS質(zhì)量分?jǐn)?shù)均為25%，其黏度比較見表1。

2.2 增粘樹脂對膠接性能的影響

2.2.1 增粘樹脂的選擇

增粘樹脂的加入，有的可以增加膠的粘附性，有的則增加膠的硬度，這取決于樹脂的軟化點(diǎn)以及樹脂和SBS中哪一相相容。取SBS和多種增粘樹脂進(jìn)行實驗，2者質(zhì)量比為1∶1溶于甲苯中制成膠液，然后涂在聚烯烴板材上進(jìn)行性能測試，結(jié)果見表2。

由表2可以看出，古馬隆樹脂、烷基酚醛樹脂、C9石油樹脂及特殊聚合樹脂增加了膠的硬度，但對聚烯烴的粘附性較差，而其他的樹脂則增加了膠的粘附性，降低了膠層硬度。

2.2.2 不同樹脂混合對膠接性能的影響

由表2可知，內(nèi)聚強(qiáng)度可由硬度較高的古馬隆樹脂、烷基酚醛樹脂、C9石油樹脂及特殊聚合樹脂等提供，而粘附性可由軟化膠層的樹脂獲得。表3給出了軟硬樹脂按質(zhì)量比1∶1混合后粘接聚烯烴的90°剝離強(qiáng)度。

由表3看出，松香甘油酯和特殊聚合樹脂混合后粘接聚烯烴的90°剝離強(qiáng)度最高（也是顏色最淺的組合）。為進(jìn)一步優(yōu)化配方，將松香甘油酯與特殊聚合樹脂按不同比例混合對聚烯烴進(jìn)行粘接實驗，結(jié)果見圖1。

從圖1看出，剝離強(qiáng)度隨2種樹脂的比例增加先增大后減小，當(dāng)松香甘油酯和特殊聚合樹脂比例為6∶4左右時達(dá)到最大值。考慮到硬化樹脂的加入量過多會使膠層硬而脆，所以將軟硬樹脂的質(zhì)量比定為6.5∶3.5。

2.2.3 增粘樹脂用量對粘接強(qiáng)度的影響

在100質(zhì)量份SBS中加入不同量的增粘樹脂考查膠對聚烯烴的粘接性能，結(jié)果見圖2。增粘樹脂為松香甘油酯和特殊聚合樹脂以6.5∶3.5比例混合而成。

由圖2可以看出，90°剝離強(qiáng)度隨增粘樹脂加入量的增加而先增大后略減小。在用量超過100份后，由于橡膠量的減少，內(nèi)聚強(qiáng)度減小導(dǎo)致剝離強(qiáng)度反而降低。最后選擇增粘樹脂和SBS的質(zhì)量比為1∶1。

2.3 增塑劑的選擇[3]

為使膠層對聚烯烴具有長期的粘接性，同時具有較高的初粘性，在膠中還需加入適量的增塑劑。為滿足歐盟的相關(guān)法令，不用鄰苯二甲酸酯類增塑劑，而采用TXIB增塑劑。在實驗中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)增塑劑加入量超過膠總量的2%時，膠的內(nèi)聚強(qiáng)度大為降低，加入量1%為好。

2.4 溶劑的選擇[4]

從橡膠及樹脂的溶解性、溶劑揮發(fā)速度、環(huán)保性考慮，采用了沸點(diǎn)不同、種類不同的混合溶劑。選用環(huán)己烷、碳酸二甲酯[1992年DMC在歐洲通過了非毒性化學(xué)品（Non Toxic Substance）的注冊登記，屬于無毒或微毒化工產(chǎn)品]及溶劑油混合溶劑。

2.5 配方及性能

膠粘劑的配方見表4。

按上述配方制得的膠粘劑技術(shù)指標(biāo)見表5。

用自制的溶劑膠與市售的可粘接聚烯烴溶劑膠進(jìn)行性能比較，結(jié)果見表6。

從表6可以看出，本聚烯烴膠的剝離強(qiáng)度隨著時間的推移在逐漸增加，而市售膠隨時間延長強(qiáng)度降低。另外，本聚烯烴膠還具有色淺、透明的優(yōu)點(diǎn)。

3 結(jié)論

以SBS為主體，配合軟硬混合樹脂及增塑劑，可以制成能粘接未經(jīng)表面處理的聚烯烴材料的膠粘劑，其剝離強(qiáng)度可高達(dá)40 N/2.5 cm。

參考文獻(xiàn)

[1]李子?xùn)|，于敏，李廣宇.SBS在膠粘劑中的應(yīng)用[J].化學(xué)與黏合，1997（3）：159-177.

[2]李子?xùn)|，李廣宇.橡膠型膠粘劑的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢[A].第八屆橡膠型膠粘劑技術(shù)與信息交流會論文集[C].中國膠粘劑和膠粘帶工業(yè)協(xié)會，2012.27-34.

[3]李子?xùn)|，李廣宇，張靜，等.SBS系列膠粘劑的進(jìn)展[J].粘接，1999（5）：30-35.

[4]劉萍，畢建波.SBS黏合劑中溶劑的選擇[P].中國膠粘劑，2001，10（2）：28-29.