KristalexTM和EndexTM碳氫樹脂對壓敏膠（PSA）性能的研究

康成武

【摘 要】熱熔壓敏膠配方體系中苯乙烯系熱塑性彈性體（SBC）為其提供了內聚力、強度和耐熱性。室溫下苯乙烯相在膠粘劑中形成物理性交聯網絡其結構式，而伊士曼Kristalex和Endex碳氫樹脂作為增粘樹脂與之搭配使用，對壓敏膠性能的進行改善。我們通多對壓敏膠中SBC結構式的了解、樹脂結構性能的描述，來有針對性的選擇不同的樹脂對壓敏膠性能改善，并作出對比測試，最終得出性能改善數據，此數據有利于壓敏膠配方研究者根據不同性能需求，能快速、準確的選擇合適樹脂搭配，為配方提供便利途徑。

【關鍵詞】壓敏膠;苯乙烯嵌段共聚物（SBC）;Kristalex和Endex碳氫樹脂

中圖分類號： O631.3 文獻標識碼： A文章編號： 2095-2457（2019）24-0038-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.24.019

1 壓敏膠介紹

壓敏膠（PSA）在性質上是獨一無二的，并且總是用于幾乎每天的日常生活中，作簽貼、塞子、膠帶和其他許多特殊用途。壓敏膠與一般膠黏劑不同之處在于它們可以通過一個輕微的壓力從物體表面黏貼或分離許多次，并不留殘余一類具有對壓力有敏感性的膠粘劑。壓敏膠按照主體樹脂成分可分為橡膠型和樹脂型兩類。橡膠型又可分為天然橡膠和合成橡膠類;樹脂型又主要包括丙烯酸類、有機硅類以及聚氨酯類。橡膠類壓敏膠又稱為彈性體型壓敏膠，這類壓敏膠所用的彈性體最早是天然橡膠，以后逐步擴展到各種合成橡膠，熱塑性彈性體（熱熔壓敏膠）。

熱熔壓敏膠主要組成是由（1）苯乙烯嵌段共聚物（SBC）;（2）增黏劑;（3）增塑劑;（4）抗氧化劑。將這些組分在高溫條件下混合在一起時（一般為170-180℃），并沒有化學反應或交聯現象發生。我們可以將高分子視為溶質，而將低分子量的添加劑，如増粘樹脂和礦物油，視為溶劑;整個混合物就成為一個「固態溶液」。固態溶液和一般習慣認知的「流體溶液」有些不同。在流體溶液中，溶劑可以快速的揮發離開溶質母體;它只是被用來帶動高分子的一個媒介物，而非用來調整膠粘劑配方物性的一個成分。而熱熔膠裡用來調整配方物性的低分子量添加劑則需要花很長的時間或等待膠粘劑接觸到其他物質后才會慢慢的離開高分子溶質母體。當這些小分子逐漸離開母體之后，整體配方的比例會產生變化。接著物性也因此隨著老化時間延長或溫度上升而慢慢不斷的改變。最顯著的例子是，當熱熔壓敏膠被應用在商標紙或膠帶時，會隨著儲存時間的延長，壓力的上升，或溫度的提高;使得増粘樹脂或礦物油慢慢的離開高分子母體，移行進入所使用的面材中。嚴重時，會造成標籤或膠帶明顯滲油，失粘或翹邊的現象。解決此問題的方法是選擇相容性較好的高分子和添加劑體系;同時盡量減少低分子量物質的比例。

文章主要以主體苯乙烯系熱塑性彈性體（SBC）和增粘樹脂的相容性為主要方向進行研究。SBC系列品種中主要有4種類型，即：苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS）;苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SIS）;苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物（SEBS）;苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯嵌段共聚物（SEPS），其中SEBS和SEPS分別是SBS和SIS的加氫共聚物。

2 碳氫樹脂在壓敏膠中引用探究

Kristalex和 Endex碳氫樹脂優先改性SBC的苯乙烯段，并在PSA配方中可用來平衡內聚力，粘度和耐溫性。Endex和Kristalex純單體樹脂具有水白色，高度穩定性、極性、低分子量等特點。

·KristalexTM3070和KristalexTM3085碳氫樹脂

這些低軟化點，水白色樹脂可降低熔融粘度，增加PSA在環境溫度下硬度和內聚力。

·KristalexTM3100碳氫樹脂

這款中間軟化點，水白色樹脂可降低熔融粘度，增加PSA在環境溫度下硬度和內聚力。

·EndexTM155和KristalexTM5140 碳氫樹脂

這些非常高的軟化點，水白色樹脂可提高熔融粘度，提高PSA在室溫和高溫下的內聚力。

3 碳氫樹脂應用在SBC壓敏膠中的技術研討

文章從SBC熱塑性壓敏膠中主體SBC結構參數出發研究，SBC中苯乙烯含量、偶聯度比例和熔體流動速率（MFR）（或稱為熔融指數，MI）是影響熱塑性壓敏膠黏性能和加工性能的三個關鍵分子結構參數。每個單獨的SBC分子鏈都是由中間嵌段（橡膠相）和端嵌段（塑膠相）組成的。中間嵌段（橡膠相）提供黏性和附著力，兩端嵌段（塑膠相）影響膠黏劑的熔融粘度，并在冷卻后提供強度。塑膠相的含量和流變影響膠粘劑的粘結性能、耐熱性、以及應用溫度。這些端嵌段結合在一起時就形成了物理性交聯相。當周圍溫度高于物理性交聯相的軟化點時，這些結合的相就會再熔融分開。

由于本文研究采用Kristalex和Endex碳氫樹脂是由純芳香族單體制備的熱塑性樹脂，按照結構來看，這些樹脂優先改性SBC苯乙烯嵌段。實驗采用固定SBC配方，跟換不同樹脂及比例，得出成品分別在70℃、40℃、室溫進行粘度、耐剪切力試驗，在不銹鋼上進行180°剝離力和初粘力測試，并通過SAFT（剪切粘接失效溫度）來測試耐溫性。

配方采用：科騰SIS，KRATON D1161（15%苯乙烯）和科騰SIS，KRATON D1126（19%苯乙烯）嵌段共聚物配方中。配方以100 份 SIS、110 份 PiccotacTM1095、10 份 CalsolTM5550、克拉瑪依環烷油4010、抗氧劑1010和兩種配比KristalexTM或EndexTM碳氫樹脂為基礎，見表1。

樹脂優先進入SBC膠粘劑的苯乙烯域，在360°F時，較低分子量的Kristalex3078和3085樹脂軟化苯乙烯結構域，并降低膠粘劑粘度。相比之下，分子量較高的Kristalex 5140和Endex 155樹脂在物理上增強了苯乙烯相，提高了膠粘劑粘度，如圖1所示。

膠粘劑粘度可通過改變端嵌段樹脂比重增加高分子量樹脂的用量，增加粘度，如添加到SBC中。增加低分子量樹脂的量會進一步降低粘度，當增加高分子量樹脂的量時，粘度會增加，如圖2所示。

通過改變不同分子量樹脂的用量來調節膠粘劑粘度的能力是膠粘劑配方的一個有用工具。值得注意的是，這些樹脂的加入也會影響膠粘劑的RBSP和SAFT。Kristalex 3070、3085和3100樹脂降低了苯乙烯段區域的軟化點，并且明顯降低了粘接劑RBSP和SAFT，如表2中KRATON？D1126配方所示。相反，Kristalex 5140和Endex 155樹脂增加了膠粘劑的RBSP和SAFT，即使在10 份的情況下。這種效應在線性D1161和徑向D1126中都是相似的。

調整膠粘劑粘度必須與膠粘劑的粘接強度要求相平衡。所有的Kristalex和Endex樹脂都可增加膠粘劑的RT內聚力，當加入20份端嵌段樹脂時，在室溫下顯著提高，持粘力力從5000分鐘左右到10000分鐘以上。圖3表明，當持粘力測試溫度提高到40℃時，含Kristalex 3070的PSA的內聚強度沒有增加，但測試的其它端嵌段樹脂確實表現出增加了膠粘劑的內聚力和持粘力。

如圖4所示，如果需要在70℃增加內聚力，則可以使用Kristalex5140和Endex155來加強SBC的苯乙烯相，增加高溫內聚力和70℃持粘力。在40℃對膠帶老化2周后，對膠粘劑的內聚力和剪切力的效果依然保持。

低分子量端嵌段樹脂除了可以讓配方設計師調整SBC基PSA的粘度和內聚強度外，還可以提高對不銹鋼的初粘力和180°剝離力，老化后性能保持良好。

4 結論

伊士曼化學公司的Kristalex和Endex碳氫樹脂優先改性SBC粘合劑的苯乙烯嵌段。低分子量的Kristalex樹脂降低了360°F的膠粘劑粘度，提高了室溫和中等溫度的內聚強度。相比之下，分子量較高的Kristalex 5140和Endex155樹脂在70℃時增加了膠粘劑粘度和內聚強度。這些樹脂可用于平衡使用苯乙烯嵌段共聚物配制的熱熔壓敏膠（PSA）的內聚力、粘度和耐溫性，給PSA配方調配者提供了有利數據，使得能快速、準確的做出選擇。