改性C5石油树脂在SBS热熔型压敏胶中的应用 -

改性C5石油树脂在SBS热熔型压敏胶中的应用

摘 要

本论文研究了改性

C5石油树脂在热熔压敏胶中的应用。实验采用加氢改性

后的C5石油树脂，即氢化C5石油树脂作为热熔压敏胶(HMPSA)配方中的增粘剂，SBS热塑性弹性体为增韧剂，邻苯二甲酸丁酯为增塑剂，同时还加入了少量的抗氧剂和防老剂，来制备环保型热熔压敏胶。实验通过单因素考察反应温度、反应时间和搅拌速度对制备热熔压敏胶的影响，确定了制备压敏胶的最佳工艺条件，即反应温度150℃，反应时间2.5小时，搅拌速度600 r·min-1。在此条件下，通过改变各组分在配方中的含量，从而制备出了一系列热熔压敏胶产品。实验通过对这些压敏胶产品性能的测定(如初粘性、180℃熔融粘度、剥离强度和破坏状态等)，得到了一个最佳的热熔压敏胶配方，即氢化C5石油树脂40%(质量百分比)，邻苯二甲酸丁酯35%，SBS热塑性弹性体20%，抗氧剂3%，防老剂2%。通过此配方制备得到的热熔压敏胶产品，在各方面性能上都达到了压敏胶行业所要求的标准，而且在色泽、初粘性和环保等方面均优于其它同类产品，能较好的应用在标签，卫生用品等领域。

关键词：氢化C5石油树脂；热熔压敏胶；初粘性；剥离强度

前言

随着现代经济的飞速发展，人们的生活质量正在不断提高，对于生活用品的要求也在不断提升，除了对于产品性能的要求，安全和环保的理念也已经深入人心。其中C5石油树脂以其性能优良、环保等多方面优势，近些年来备受人们的青睐。C5石油树脂是裂解乙烯的C5馏分，经热聚合或催化聚合而成，一般平均分子量在1000-3000之间。做为一种低分子量、热塑性树脂，其具有降凝、增粘和改善粘度的性能。在路标漆、涂料、油墨等行业都得到了很好的应用，尤其是在热熔型压敏胶中的应用，更为突出。C5石油树脂可做为SBS热熔型压敏胶配方中的增粘剂，可以有效的起到提高胶体初粘性，改善胶体润湿性等作用。

但在配方优化和升级的过程中，渐渐发现C5石油树脂颜色较深(树脂颜色呈黄色至浅褐色)，含有不饱和键，在反应过程中极易氧化，最终导致生产出的产品色泽深，流动性较差，从而限制了其在这一领域的应用。所以实验采用了经加氢改性后的石油树脂，即氢化C5石油树脂做为配方中的增粘剂，制备出的热熔型压敏胶产品，取得了较好的效果，其中外观和流动性都有明显的改善，因此进一步提升了C5石油树脂在压敏胶这一行业的应用价值。最终生产出的成品可应用到标签，卫生用品等领域。

1文献综述

1.1C5石油树脂在国内外发展现状

1.1.1国外C5石油树脂的发展状况

目前，国外石油树脂的生产主要集中在美国、日本以及西欧等国家和地区，美国石油树脂和C5石油树脂生产能力均占世界石油树脂生产能力的50%以上，其次是日本，约占20%左右，欧洲各国占20%，其他各国占10%。目前，美国的主要生产厂家有Exxon、Amoco、Picco、Uelsiol等十几家化工公司，总生产能力超过50万t/a，其中EXXON公司为美国最大的石油树脂生产企业和销售商，拥有

E-2203LC、E-1302等十多个牌号[1]。国外树脂品种齐全，基本可以满足马路标漆、热熔胶、油墨、橡胶加工等不同领域的需求。近年来，国外石油树脂的技术开发主要集中在采用不同的单体共聚来研制新型石油树脂以拓展石油树脂的应用范围。除C5、C9共聚外，常用的共聚单体还有乙酸乙烯酯、顺酐、苯乙烯、邻甲酚、蒎烯、萜烯等。随着热熔胶市场对白色优质石油树脂需求的急剧增长，许多公司采用加氢技术使石油树脂中不饱和部分氢化，制得了热稳定性好的无色或者接近无色的石油树脂，并形成了一定的生产规模。Okazaki等人[2]提出了直接生产加氢石油树脂的方法。Daughenbaugh[3]等人还使用亚铬酸铜和铜锌催化剂成功开发了仅改变树脂色度而不改变碳碳双键结构，不降低树脂软化点的氢化工艺。

1.1.2国内C5石油树脂的发展状况

我国石油树脂的研制工作开始于1964年，由于原料供应不稳定，质量波动较大，加之天然松香的竞争以及石油树脂自身的质量等原因，使得我国石油树脂的生产与发展缓慢。目前我国石油树脂的生产主要以C9石油树脂为主，约占总生产能力的70%，C5石油树脂仅占生产能力的30%，而且大部分装置生产规模小，品种单一，许多装置处于停产或半停产状态，产品质量也不高，特别是产品

色度，

软化点等主要性能指标不稳定。1999年全国石油树脂产量约7.6万t，而表观消费量为9.5万t。在石油树脂市场上,国产树脂中部分出口,用做国外橡胶加工和加氢石油树脂的原料，而国内需用的系列高档C5石油树脂和C5/C9共聚石油树脂以及加氢树脂大部分从国外进口，目前，濮阳市瑞森石油树脂有限公司，山东蓝盾石油树脂有限公司等企业都在生产热熔胶、压敏胶用C5石油树脂，但生产规模较小，产量较低，年产量仅7000吨，产品质量也不是很高，如瑞森石油树脂有限公司的PRS–A1085牌号产品色度为5-8，软化点在80℃-90℃之间，热稳定性也不是很高，国产热熔胶、压敏胶用C5石油树脂无论在产量还是质量方面和国外相比都有很大差距。在溶剂选择方面，国内制备石油树脂常常直接用甲苯等芳香烃作为溶剂，溶剂过少则容易因散热较慢发生暴聚产生凝胶，溶剂过多则不能得到软化点较高的石油树脂；而国外很少直接采用甲苯作为聚合反应的溶剂，而常采用烷烃、或者混合溶剂作为反应的溶剂，所制备的石油树脂软化点较高。

综上所述，我国石油树脂与国外同类产品相比还有很大差距，在国际市场上 的优质石油树脂色度小于3，软化点在100℃以上，专用牌号的石油树脂不断增多，

应用领域不断扩大，树脂原料都能够经过分离再使用。与之相比，我国的石油树 脂产业仅仅属于起步阶段，混合馏分缺乏必要的分离精制手段，生产技术相对落 后等原因造成树脂的色泽较深，热稳定性较差，使其应用范围受到很大的限制。 当前，我们应该加大专用石油树脂的研发力度，努力缩短与国外公司在关键技术 方面的差距；改进C5石油树脂的生产工艺，提高产品质量，降低生产成本，尽快达到发达国家的水平。 1.2石油树脂简介

石油树脂是以乙烯装置的副产物C5、C9馏分为原料经阳离子聚合而制得的

低

分子聚合物，软化点为80℃-140℃，比重为0.970-0.975，分子量小于3000，不溶于水，易溶于有机溶剂。具有酸值低、粘合性好、耐水和耐化学品等特点。根据馏分成分的差异石油树脂大致可以分为以下四大系列:

(1)以C5馏分为原料的C5脂肪族石油树脂；(2)以C9馏分为原料的C9芳香族石油树脂；(3)以C5、C9馏分为原料的C5/C9共聚石油树脂；(4)双环戊二烯(DCPD)脂环族石油树脂。 1.2.1C5脂肪族石油树脂

C5脂肪族石油树脂主要是由C5馏分经阳离子聚合得到的低分子聚合物，通常简称为C5石油树脂，世界总产量约为29.5万t/a。合成C5石油树脂的C5馏分可由工业裂解乙烯装置的副产物在30℃-70℃下蒸馏得到，产量约为乙烯产量的14%，成分非常复杂，含有20-100多种化合物。表1.1[4]给出了一种典型C5馏分的主要成分。将该馏分产物在AlCl3或BF3引发剂的作用下经阳离子聚合便可得到C5石油树脂。

表1.1典型C5馏分的主要成分

烯

烃具有增粘作用的苯乙烯、α-甲基苯乙烯、萜烯等芳香烃和具有链转移作用的 异戊烯、二异丁烯等脂肪烃[23-25]，单烯烃改性是制备增粘树脂的重要方法。异 戊二烯也是一种常用的改性剂，Yamasaki[26]等人研究认为以异戊二烯为改性剂 制备C5石油树脂时倘若工艺条件控制不当很容易产生凝胶，Yamasaki研究认为 通过延长AlCl3引发剂在有机溶剂中的分散时间，增加投料时间(大于90分钟) 可得到溶解性好，软化点高于100℃，分子量分布小于2.7的石油树脂。 1.3.2.4氢化改性

色度是评价石油树脂性能的重要性能指标之一，由于聚合原料与聚合工艺 的不同，石油树脂常因聚合物分子链结构中含有不饱和双键热稳定性差而呈浅黄色至红褐色等多种色彩。石油树脂氢化后，不但破坏了树脂中的不饱和双键，而且还能够脱除残留在石油树脂中的卤族元素，使制备的石油树脂颜色浅、无臭味、 粘接性、耐侯性、稳定性得以提高。由于加氢反应温度高，压力大，催化剂的寿命较短，很容易引起树脂因热降解而降低软化点、减少收率、增大分子量分布，尤其是使用硫化态的镍,钨催化剂，虽然它的活性较高，但热降解也比较严重，这也是目前所面临的最大问题[27-32]。加氢改性常采用两步或多步法进行，这样树脂的软化点降低较小，催化剂的使用寿命也较长(1500小时以上)。下面简单介绍两步法生产氢化树脂的过程，首先将C5石油树脂溶于正庚烷、环己烷溶剂中，加入适量负载在氧化铝或硅藻土上的钯催化剂，在200℃左右通入氢气并恒压，压力范围控制在1MPa-3MPa，一定时间后将温度升高至300℃并升压至 3MPa-10MPa，反应产物经蒸馏后得到氢化石油树脂[33]。表1.3为Macedo等人 用两步法对E-2184氢化处理后的性能变化，氢化后树脂的色度、熔融粘度、热 稳定性等都有明显改善。

表1.3 氢化改性前后E-2184的性能对比

综合以上各改性方法，物理改性对石油树脂性能的提高有限，不适合热熔 胶、压敏胶用石油树脂的改性；极性基团改性、共聚改性所得树脂的色度较深，不利于树脂的实际应用；单烯烃改性对设备、催化剂以及加氢工艺条件要求较高，且产量低，而氢化改性后的石油树脂，在色度，耐候性等多方面有了明显的改善， 这也是石油树脂今后发展的重要方向。 1.3.3 C5石油树脂的应用

C5石油树脂常以粉末状、片状、熔融状、分散油状或溶液等不同形式存在。 石油树脂一般不能单独使用，它常作为促进剂、调节剂、改性剂和其它树脂起 混合使用。由于改性C5石油树脂与油品、合成树脂相容性好，具有耐水性、耐 酸性好，熔点低等特点，因而在热熔胶、橡胶加工、涂料、油墨、马路漆、纸 等许多方面都有重要应用[34]。下面详细介绍C5石油树脂的应用。

(1)橡胶加工。在生产橡胶制品的配料中加入石油树脂增粘剂可以起到软化、 补强、增粘的作用，从而改善橡胶的加工成型性能，防止产生脱层、气泡等题， 既提高了产品质量又降低了橡胶制品的成本，节省工序，缩短了生产周期。目 前，国外已经在丁苯橡胶、顺丁橡胶、卤化丁基橡胶等合成橡胶中大量应用C5 石油树脂。

(2)胶粘剂。尤其是在热熔胶和热熔压敏胶中，石油树脂常起到增强粘性、弹性 和低温性的作用。石油树脂与约等量的天然橡胶或丁苯橡胶混合可制成的热熔 压敏胶在建筑业结构的装潢、汽车组装、轮胎、木材加工、书刊装订、制鞋等 行业有广泛的应用，国外50%-60%的石油树脂都用于胶粘剂的制备。但目前我

国增粘树脂主要以萜烯树脂和松香树脂为主，与石油树脂相比价格较高，而且 石油树脂的抗老化性能要优于萜烯树脂和松香树脂，石油树脂正在逐步取代萜 烯树脂和松香树脂。

(3)涂料。石油树脂通常用来制造增强乳胶涂料，浅色的石油树脂可用于生 产油溶性涂料。石油树脂与配料混合后，即降低了产品成本，又使涂料的光泽、 硬度、防水性和耐化学性得以改善，由于石油树脂对油品、溶剂及油脂有良好 的溶解性，还可提高漆膜的耐水性和耐酸碱性。用石油树脂生产的清漆，表面 硬度高、光泽性好、干燥速度快；加有石油树脂的醇酸清漆粘度更低，可防止 储存期间的增稠问题，可制得高含固量的涂料。据不完全统计，全国涂料行业 石油树脂需求量约为1500t/a。

(4)热熔路标漆。道路标志与道路划线用涂料一般称为路标漆，它通常由基质料、 颜料、石油树脂及增塑剂等混合而成，由于石油树脂与无机物有着良好的亲和 性，涂布容易、耐候性好、干燥快、坚固度高，而且耐磨性和耐水性好，故国 外大量用于路标漆的配制中，在路标漆中石油树脂不仅能改进涂层的理化性能 硬度、抗冲击强度和弯曲强度)，还能提高其耐紫外线的能力和耐候性，最长使 用寿命可达3年，国外石油树脂路标漆的使用量占路标漆总量的25％-30％。 (5)印刷油墨。石油树脂能溶于烃类树脂中，且软化点高、性能稳定，在组分中 石油树脂含量只要达到松香树脂质量的55％-60％即可获得最佳的增塑效果， 在配方中加入石油树脂还能改进印刷油墨的光泽和耐磨性[35,36]。

(6)造纸工业。石油树脂经马来酸酐改性，再经碱化，即可以溶于水中。造纸工 业以前均用松香作为上浆剂，石油树脂与松香相比，起泡少，纸面光滑，适 用于干燥温度较高的情况。还可减少纸张对水、油墨的吸收，有利于提高纸张的

平滑度、疏水性、适印性。松香是现在用量最多的施胶剂，约占全部施胶剂的 80％以上，石油树脂比松香富有疏水性，取代松香作为纸张施胶剂效果极好。

1.4 氢化C5石油树脂在热熔压敏胶中的应用

作为由弹性体，增粘树脂，增塑剂，稀释剂(蜡类)，填充剂和稳定剂等组 成的单组分100%固含量的一种胶粘剂。热熔压敏胶用增粘树脂一般是由含有环状结构的单体(如苯乙烯、萜烯)；含有环状结构的有机酸单体或者是在聚合过程中能形成环状结构的单体聚合形成的低分子聚合物。目前常用的增粘树脂有C5石油树脂、C9石油树脂、萜烯树脂、松香树脂、氢化C5石油树脂等[37]。 在配制热熔压敏胶时，仅靠基体树脂，只有在一定温度下熔融时才具有粘接力，一旦温度下降，粘接力就会下降甚至最终因失去粘接能力而无法达到理想的粘接效果。在弹性体中加入氢化石油树脂可提高初粘性，改善热熔压敏胶的浸润性，使其与被粘物体充分粘合，从而增加热熔压敏胶的粘附性，提高粘接强度，并改善胶的冲击强度，剥离强度，延长热熔压敏胶的开裂时间，减少蠕变等，此外增粘树脂剂还可以起到调节热熔压敏胶的耐热温度、露置时间，增加填料与聚合物混合能力等作用。

2 实验部分

2.1 实验仪器及药品 2.1.1 实验仪器

集热式恒温加热磁力搅拌器(型号DF-101S) 电动搅拌器(型号TT-6010J) 四口瓶(500ml) 天平(型号HC-TP11-1) 温度计(200℃)

红外线干燥箱(型号70-1) 回流装置(冷凝管，橡胶管等) 电源装置若干 铁架台等 2.1.2 实验药品 氢化C5石油树脂 C5石油树脂

邻苯二甲酸丁酯(DBP) BHT

SBS热塑性弹性体(星型)

3.2 实验原料的性质 3.2.1 C5石油树脂性质

实验所用C5石油树脂性质见表3.1。

表3.1 试验用固体C5原料性质

项 目 软化点, ℃ 色号, 加德纳 酸值,mgKOH/g 灰份(%),% 碘值, gl2/100g S,ppm N,ppm

分析值 78 10 0.4 0.04 25 143 52.7

3.2.2 加氢C5石油树脂的性质

加氢后C5石油树脂性质见表3.2.

表3.2加氢后C5原料性质

项 目 软化点, ℃ 色号, 加德纳 酸值,mgKOH/g 灰份(%),% 碘值, gl2/100g S，ppm N，ppm

分析值 72 4 0.2 0.01 10 21.45 7.91

3.3 实验原理

通过以上的介绍，C5石油树脂因其本身具有的一些优良的特性，在很多领域上都得到了广泛的应用，但其不饱和度过大，引起的热稳定性差，易氧化，耐候性较差等不利因素，严重制约了C5石油树脂的应用空间。通常情况下把C5石油树脂作为热熔压敏胶配方中的增粘剂，开始取得了不错的效果，但正是因其的不利因素，C5石油树脂的发展遇到了瓶颈。所以我们为了进一步挖掘C5石油树脂的潜能，改性事在必行。所以本试验采用了氢化C5石油树脂来做为热熔压敏胶配方中的增粘剂，通过考察工艺条件和其他组分的加入量，来摸索出一个热熔压敏胶的制备工艺和最佳的配比，通过此配比最终制备除了热熔压敏胶产品。所以以上就是本试验设计的初衷和基本的原理。 3.4 实验过程

将四口瓶固定在恒温油浴装置上，并安装好回流装置。将油浴调节至一定温度下，开始加热，同时将一定量的氢化C5石油树脂加入到瓶中。带试样熔化后，在一段时间内逐滴加入增塑剂(邻苯二甲酸丁酯)，并开始启动搅拌。滴加完毕后，加入抗氧剂和防老剂，匀速搅拌一段时间后，开始分批量的加入SBS热塑性体，并快速搅拌，直至形成均匀稳定的溶液，出胶，放入至定型盒冷却。 3.5 实验注意事项

1.本实验整个过程中,因为需要快速的搅拌,会导致局部过热,容易炸裂试管,发生危险,所以要求全程采用回流装置。

2.在实验过程中,每次加入SBS热塑性弹体的量一定要准确,如果一次加入过多,会致使SBS热塑性弹体粘连在一起，熔化的速度减慢。

3.在加入物料的过程中一定要保持搅拌器的速度，中途更不能随意停止搅拌，保证搅拌的连续性。

4.热熔压敏胶的熔融温度很高，所以在试验过程要严禁水的进入，发生危险，同时试验中使用的玻璃器皿要提前在干燥箱干燥。

3.6 实验数据的测定方法

实验分别测定了热熔压敏胶的初粘性，持粘性，熔融粘度，剥离强度。 3.6.2 初粘性的测定方法(滚球法)

本实验采用GB/T4852-2002测定热熔压敏胶初年性。 1原理

将一钢球滚过平放在倾斜板上的胶粘带粘性面，根据规定长度的粘性面能够粘住的最大钢球尺寸，评价其初粘性大小;或将一规定大小的钢球滚过倾斜槽，测量其在水平板上的胶粘带粘性面上滚动的距离来评价其初粘性的大小。 2试验条件

除非另有规定，试验室温度为23℃±2℃，相对湿度为50%±10%,制备试样前，胶粘带应除去包装材料，互不重叠地在放置2小时以上。 3试片预处理

对于具有较大延伸性的胶粘带，取样后，要放置到延伸基本复原后再试验 试片尺寸:宽(10～80)mm，长250mm以上。 试片数量:不少于4张。 4试验方法

用水平仪把滚球装置水平地固定在测试台上，倾斜面取标准角度30°，需要时也可以取20°或40°。在试片的下端分别用定位胶枯带或祛码(质量约500 g)，将试片以胶粘面向上的方式固定在规定的位置上。把助滚段用聚醋薄膜贴敷在试片胶粘面的规定位置上，在贴敷聚醋薄膜时应勿使气泡夹杂或起皱，也不要加上大的压力。在固定试片时，注意不要使之发生翘曲或鼓起。若在边缘部分发生鼓 起，则应用别的胶粘带把这部分固定在倾斜面上。

取三个试样，用最大球号钢球各进行一次滚球测试。若某试样不能粘住此钢球，可换用球号仅小于它的钢球进行一次测试，若仍不能粘住，则须重新测试。 3.6.2 熔融粘度的测定方法

本实验采用HG/T 3660-1999测定热熔压敏胶熔融粘度。 1. 原理

旋转粘度计测定的粘度是动力粘度，熔融的热熔胶粘剂是非牛顿流体，任意剪切速度与相对应的剪切应力之比不是定值。

将一定量的热熔胶在给定条件下加热，当热熔胶温度达到试验温度时，选择适宜的粘度计转子、转速，开动粘度计，记录下粘度数值。 2. 仪器

布鲁克型旋转粘度计。 (1)不锈钢或玻璃容器：

使用200ml或500ml的不锈钢或玻璃容器。 (2)油浴：温度波动范围±2℃。 (3)温度计：分度值为0.1℃。 3. 操作步骤

(1)布鲁克型旋转粘度计。

(2)将不锈钢或玻璃容器放入油浴中，将油浴温度控制在180℃。

(3)将足量预先加热接近试验温度的试样倒入容器中，用玻璃棒搅拌直至样品完全熔融，将温度计插入试样中央测量温度。

(4)根据试样的预测粘度，选择适宜的转子，把粘度计调节到水平位置。将转子垂直浸入试样中心部位，并使液面达到转子液位标线。 (5)试样温度达到(180±1)℃后，开动旋转粘度计。

(6)选择转速，使指示值在刻度的15%～95%范围内，预测粘度为10Pa.s左右时，旋转三分钟后记录指针读数；预测粘度为100Pa.s左右时，旋转5min后记录指针读数。

(7)每个试样测定三次，每次试验都用新的试样。 4. 计算

按下式计算。对三个试样所测得读数值乘以所用的粘度计转子、转速的换算系数，分别算出试样粘度，求出三个试样的算术平均值(修约到有效数字二位)。

ηα=Knθ

式中：ηα—粘度，Pa.s；

Kn—所用的粘度计转子、转速所得出的换算系数；

θ—在粘度计刻度板上读取的指示值 3.6.3 剥离强度的测定方法

剥离强度的测定方法按照GB/T2791-1995。 1.原理

挠性材料对挠性材料胶接的T剥离试验是在试样的未胶接端施加剥离力，使试样沿着胶接线产生剥离，所施加的力与胶接线之间角度可不必控制。 2.试样 (1)被粘材料

挠性材料的厚度要以能承受预计的拉伸力为宜，厚度要均匀，不超过3mm，并能承受剥离弯曲角度而不产生裂缝其尺寸要精确地测量并写入试验报告。 除另有规定外，试样尺寸长200mm，宽25±0.5mm。 (2)试样制备

按胶粘剂的产品说明书进行试样的表面处理和使用胶粘剂。在每块被粘试片的整个宽度上涂胶，涂胶长度为150 mm。

制备试样如需加压，应在整个胶接面上施加均匀的压力.推荐施加压力可达1M Pa 最好配备有定时撤压装口。为了在整个胶接面上得到均匀的压力分布，压机平板应是平行的。如做不到就应当在压机平板上覆盖一块有弹性的垫片。垫片厚度为10 mm，硬度(绍尔A)约为45度.此时建议施加压力可达0.7MPa

试样制备的另一方法是将两块尺寸适宜的板材胶接成扩大试样件，然后将试样从扩大试样件上切下，切下时应尽可能减少切削热及机械力对胶接缝的影响，

必须去除扩大试样件上平行于试样长边的最外面12 mm宽的狭条部分。 测定试样胶粘剂层的平均厚度。 3.试验步骤

将挠性试片未胶接一端分开对称地夹在上下夹持器中。夹持部位不能滑移，以保证所施加的拉力均匀地分布在试样的宽度上。开动试验机，使上下夹持器以100±10 mm/min的速率分离。试样剥离长度至少要有125mm，记录装置同时绘出剥离负荷曲线。并注意破坏的形式，即粘附破坏、内聚破坏或被粘物破坏。

3结果与讨论

3.1热熔压敏胶的制备工艺

通过单因素考察反应时间、温度以及搅拌速度对压敏胶性能的影响，从而得到以下数据和结论。 3.1.1反应时间的影响

反应时间直接影响热熔压敏胶的初粘性和熔融粘度等性能，见图3.1和3.2。

初粘性/(NO)9.08.58.07.57.06.56.05.52.0180℃熔融粘度/(Pa·S)1.01.52.02.53.01.91.81.71.61.55.00.5反应时间/h1.01.52.02.53.0图3.1 反应时间对初粘性的影响 图3.2 反应时间对熔融粘度的影响

反应时间/h 如图3.1和3.2所示，随着反应时间的增加，压敏胶的初粘性和熔融粘度都有所增加，在反应时间为2.5h时，初粘性和熔融粘度的值都达到最大。出现此现象主要是因为，反应时间增加时，各组分的互溶性逐渐变好，直到达到最佳水平。但随着时间的进一步延长，反应物的副反应开始增加，所以胶的性能有所下降。根据以上的分析，实验最终确定反应时间为2.5h为最佳。 3.1.2反应温度的影响

反应温度主要影响热熔压敏胶的初粘性和熔融粘度等性能，见图3.3和3.4。 如图3.3和3.4所示，随着反应温度的升高，压敏胶的初粘性和熔融粘度都逐渐增加，在反应温度达到150℃时，出现最大值，温度再升高后，初粘性和熔融粘度的值反而开始减小。之所以出现这样的现象主要是由于，随着温度升高时，SBS的逐渐熔化，并和其它组份互溶，形成稳定均匀的体系，但温度进一步升高，SBS就很容易在高温下发生氧化反应，从而破坏了体系的稳定性，进而就影响了

初粘性和熔融粘度的值。

通过以上的讨论，实验确定反应温度为150℃最为理想。

初粘性/(NO)8.01.97.51.8180℃熔融粘度/(Pa·S)7.01.7

6.51.66.01.55.51.45.01301401501601701.3130140150160170反应温度/℃反应温度/℃图3.3 反应温度对初粘性的影响 图3.4 反应温度对熔融粘度的影响

3.1.3 搅拌速度的影响

搅拌速度直接影响热熔压敏胶的剥离强度和初粘性，见图3.5和3.6。

剥离强度/(N/cm)9.49.29.08.88.68.48.28.07.88.07.5初粘性/(N0)200400600-1

7.06.57.67.480010006.0200400600-18001000搅拌速度/(r·min)搅拌速度/(r·min)如图3.5和3.6所示，随着搅拌速度的加快，剥离强度和初粘性的值不断增加，当速度到达600 r·min-1后，剥离强度与初粘性的变化就趋于稳定。出现此现象的原因时，在低搅拌速度下，各组份不能到达较好的互溶，当速度达到600 r·min-1，体系就达到了平衡，剥离强度与初粘性的变化明趋于稳定。

通过以上的分析，再考虑到实验应该在安全低能耗的条件下进行，所以实验确定

搅拌速度为600 r·min-1比较适宜。 3.1.4 最佳工艺条件

通过以上的数据和结论，最终确定的制备热熔压敏胶的工艺条件，见表3.1。

表3.1最佳工艺条件

反应条件

温度

时间

搅拌速度

数值 150℃ 2.5h

600 r·min-1

3.2热熔压敏胶配方的确定

通过考察氢化C5石油树脂、SBS热塑性弹性体、邻苯二甲酸丁酯等组份的加入量，对热熔压敏胶性能的影响，从而确定最佳压敏胶的配方。 3.2.1 氢化C5石油树脂的加入量对热熔压敏胶性能的影响 氢化C5石油树脂对压敏胶的熔融粘度和剥离强度都有较大影响。 1氢化C5石油树脂的加入量对熔融粘度的影响

氢化C5石油树脂的加入量直接影响压敏胶的熔融粘度，见表3.2。如表3.2所示，随着氢化C5石油树脂加入量的增加，熔融粘度的值快速的降低，当氢化C5石油树脂的加入量达到40%以后时，熔融粘度仍然下降，但下降的速度明显变得平缓，从表中我们能很清楚的看到。之所以能出现这样的变化过程，是因为氢化C5石油树脂能够降低热熔胶的熔融温度，增加流动性，从而降低了熔融黏度，但随着其量进一步的增加，相容性渐渐变差，熔融黏度的减小也就变得缓慢几乎就保持不变。通过以上的分析，实验决定氢化C5石油树脂加入量为40%。

表3.2 氢化C5加入量对熔融粘度的影响

氢化C5加入量/%

30

180℃熔融粘度(Pa·S)

2.3

35 2.0

40 1.7

45 1.5

50 1.4

2氢化C5石油树脂的加入量对剥离强度的影响

氢化C5石油树脂的加入量直接影响压敏胶的剥离强度，见表3.3。如表3.3所示，随着氢化C5量的增加，剥离强度逐渐下降，当加入量达到40%以后，剥离强度的下降趋势更加明显。出现此现象，是因为氢化C5石油树脂做为增粘剂在热熔压敏胶的配方中的作用是降低粘度，使热熔压敏胶的内聚力增强，粘附力下降，所以随着其加入量的增加，剥离强度反而快速的下降。

表3.3 氢化C5加入量对剥离强度的影响

氢化C5加入量/%

30

剥离强度/(N/cm)

10.1

35 9.7

40 9.4

45 8.5

50 7.3

通过以上的数据和分析，确定氢化C5石油树脂的加入量为40%最为合理。

3.2.2邻苯二甲酸丁酯(增塑剂)加入量对热熔压敏胶性能的影响 邻苯二甲酸丁酯压敏胶的熔融粘度和初粘性都有很大影响 1邻苯二甲酸丁酯的加入量对熔融粘度的影响

邻苯二甲酸丁酯的加入量直接影响压敏胶的熔融粘度，见表3.4。如表3.4所示，随着其加入量的增加，熔融粘度逐渐下降，在邻苯二甲酸丁酯的加入量达到35%后，熔融粘度下降的幅度逐渐变小。出现这样的变化过程主要是由于，邻苯二甲酸丁酯作为配方中的增塑剂，可以增加聚合物分子链的活动性，消弱压敏胶中聚合物的分子间力，提高伸长率、屈挠性和柔韧性，进而改善了胶的流动性，从而降低了熔融粘度。但当达到一定量后，作用明显减弱。

表3.4 邻苯二甲酸丁酯加入量对熔融粘度的影响

邻苯二甲酸丁酯加入量/%

30

180℃熔融粘度(Pa·S)

2.3

35 1.4

40 1.3

45 1.2

50 1.2

2邻苯二甲酸丁酯的加入量对初粘性的影响

邻苯二甲酸丁酯的加入量对压敏胶的初粘性有较大影响，见表3.5。如表3.5所示，随着邻苯二甲酸丁酯加入量的增加，初粘性先增加，然后有小幅的下降。出现这样的变化，是因为邻苯二甲酸丁酯可以改善配方中聚合物分子间的作用力，增加粘附力，从而增加胶的初粘性。

通过以上的讨论，确定邻苯二甲酸丁酯的加入量为35%比较适宜。

表3.5 邻苯二甲酸丁酯加入量对初粘性的影响

邻苯二甲酸丁酯加入量/%

30

初粘性/(NO)

5

35 8

40 8

45 7

50 7

3.2.3 SBS的加入量对热熔压敏胶性能的影响

SBS热塑性弹性体主要影响压敏胶的熔融粘度和剥离强度。

SBS的加入量对压敏胶的熔融粘度有较大的影响，见表3.6。如表3.6和所示，随着SBS的加入量逐渐增多，热熔胶的熔融粘度呈上升趋势，并且当SBS的加入量为20%以后，熔融粘度增大的趋势越来越明显。出现这一现象的主要原因是由于，SBS主链上含有聚丁二烯链段，在一定的温度下，丁二烯嵌段很容易发生交联，再加上互溶性等问题的存在，从而使胶的硬度和粘度增加。同时见表3.6。如表3.7所示，随着SBS的加入量增多，剥离强度逐渐下降，也是由于SBS易发生交联作用，导致胶的内聚作用的增加，粘附力下降，进而导致剥离强度下降。

但由于SBS具有优良的拉伸强度和弹性，永久变形性小，屈挠和回弹性好，表面摩擦力大，所以在不影响胶力学性能的前提下，选取合适的加入量，对胶性能的提升有很好的作用。所以加入SBS的量控制在20%较为合理。

表3.6 SBS加入量对熔融粘度的影响

SBS加入量/%

10

180℃熔融粘度(Pa·S)

1.5

15 1.7

20 1.8

25 2.6

30 3.3

表3.7 SBS加入量对熔融粘度的影响

SBS加入量/%

10

剥离强度/(N/cm)

9.7

15 9.2

20 8.7

25 7.3

30 6.2

3.2.4 其他组分的加入量对热熔压敏胶性能的影响

为解决SBS易氧化，热稳定性差等缺点，实验中还加入了少量抗氧剂(BHT)和防老剂为压敏胶助剂，取得了较好的效果，但要控制加入量在5%以下。 3.2.5最佳配方

通过以上的数据和结论，得到了热熔压敏胶的最佳配方，见表3.8。

表3.8 热熔压敏胶的最佳配方

组份 氢化C5石油树脂

加入量/%

40

邻苯二甲酸丁酯 35

SBS热塑性弹性体 20

抗氧剂(BHT) 3

防老剂 2

利用此配方，制备出了热熔压敏胶产品，对其性能进行了测定，见表3.9

表3.9 产品的性能指标与行业标准

项 目

实验产品

行业标准

外观 色泽 剥离强度(N/cm) 180℃熔融粘度(Pa·S)

毒性 粘污性 初粘性/(NO)

粘弹性块状固体 淡黄色透明

10.1 1.5 无

剥离时不粘污织物

8

粘弹性块状固体

无色透明、淡黄色透明或乳白色

>7.5 <2.1 无

剥离时不粘污织物

>6

如表3.9所示，经实验合成的热熔压敏胶产品，在各方面性能都已经达到了行业要求的水准，可以很好的应用在标签和卫生用品等行业中。

4总结

(1)实验通过单因素考察反应时间、反应温度和搅拌速度对制备热熔压敏胶的影响，从而确定了最佳的工艺条件，即反应温度150℃，反应时间2.5小时，搅拌速度600 r·min-1。

(2)通过单因素考察配方中各组份的改变，对热熔压敏胶产品性能的影响，如初粘性、熔融粘度、剥离强度以及破坏状态等，得到了最佳的热熔压敏胶配方，即氢化C5石油树脂(增粘剂)40%，邻苯二甲酸丁酯(增塑剂)35%，SBS热塑性弹性体20%(增韧剂)，抗氧剂3%，防老剂2%。

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