环保型热熔压敏胶的制备*

荆 鹏，刘 峰，王晓蕾，黄 玮，丛玉凤

（辽宁石油化工大学 环境与生物工程学院，辽宁 抚顺 113001）

环保型热熔压敏胶的制备*

荆 鹏，刘 峰，王晓蕾，黄 玮*，丛玉凤

（辽宁石油化工大学 环境与生物工程学院，辽宁 抚顺 113001）

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)配方中的增黏剂，SBS热塑性弹性体为增韧剂，同时还加入了增塑剂和少量的抗氧剂和防老剂等助剂，来制备环保型热熔压敏胶。并通过对压敏胶产品初黏性、180℃熔融黏度、剥离强度等性能的测定，得到了一个最佳的热熔压敏胶配方。实验结果表明，当氢化C5石油树脂的质量分数为40%，增塑剂为35%，SBS为20%，抗氧剂和防老剂等助剂为5%时，环保型热熔压敏胶的性能达到了行业标准。

热熔压敏胶；氢化C5石油树脂；初黏性；剥离强度

Abstract:The environment-friendly hot-melt pressure-sensitive adhesive(HMPSA)was prepared,with using hydrogenated C5petroleum resin as a tackifier,SBS thermoplastic elastomer as the toughener,and adding plasticizer and a small amount of antioxidant.By testing the initial adhesion,180℃melt viscosity and peeling strength of the product,a optimal formula for hot-melt pressure-sensitive adhesive was obtained.The results showed that the best formula was as follows:hydrogenated C5petroleum resin accounts for 40% (mass percentage,the same below),plasticizer 35%,SBS thermoplastic elastomer 20%,antioxidant 3%and anti-aging agent 2%.The products could meet the industrial standards.

Key words:Hot melt pressure sensitive adhesive;hydrogenated C5petroleum resin;initial adhesion;peeling strength

前 言

随着现代经济飞速发展，人们生活质量正在不断提高，对生活用品的需求也在不断提升，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。热熔压敏胶[1]具有热熔及压敏双重性能，在熔融状态下涂布，冷却后施加轻压即可快速粘合。由于热熔压敏胶不含有机溶剂，不污染环境，而且制造简单，使用方便，用途[2]广泛，因此是今后压敏胶的发展方向。C5石油树脂[3]以其性能优良、安全、环保等多方面优势，近些年来备受人们的青睐，其作为一种低相对分子质量、热塑性树脂，具有降凝、增黏[4]和改善黏度的性能[5]，可做为SBS热熔型压敏胶配方中的增黏剂，起到提高胶体初黏性，改善胶体润湿性等作用。但在配方优化和升级的过程中，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[6]，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[7]，从而限制了其在热熔压敏胶这一领域中的应用，所以实验采用了经加氢改性后的石油树脂[8]，即氢化C5石油树脂做为配方中的增黏剂，制备出热熔型压敏胶产品，取得了较好的效果，其中外观和流动性都有明显的改善，不仅进一步扩大了C5石油树脂的应用领域[9]，而且为热熔压敏胶的生产提供新的途径。

1 实验部分

1.1 实验药品

C5石油树脂(抚顺正川化工厂)，氢化C5石油树脂(自制)，增塑剂，抗氧剂，SBS热塑性弹性体(星型)等。

1.2 热熔压敏胶的合成工艺

向带有回流装置、电动搅拌装置和N2保护的四口瓶加入一定量的氢化C5石油树脂，将恒温油浴调至设定温度，开始加热，待试样熔化后，再滴加增塑剂，同时开始搅拌，滴加完毕后，加入抗氧剂、防老剂等助剂，继续搅拌，再加入SBS热塑性弹性体，并快速搅拌，直至形成均匀稳定的黏性液体，反应结束，出胶、放入定型盒冷却。

1.3 性能分析

压敏胶的初黏性的测定方法是按照GB/T4852-2002进行，180℃熔融黏度的测定方法是按照HG/T 3660-1999进行，剥离强度的测定方法按照GB/T2791-1995进行。

2 结果与讨论

实验采用单因素考察法(在考察单一组分对热熔压敏胶性能影响时，固定其它组份的加入量不变)考察了氢化C5石油树脂、SBS热塑性弹性体、增塑剂等组份的加入量，对热熔压敏胶性能的影响，从而确定压敏胶的最佳配方。

2.1 氢化C5石油树脂的用量对热熔压敏胶性能的影响

氢化C5石油树脂的用量直接影响压敏胶的熔融黏度，实验结果见图1。从图1可以看出，随着氢化C5石油树脂加入量的增加，熔融黏度值快速下降，当氢化C5石油树脂的加入量达到40%以后时，熔融黏度仍然下降，但下降的速度明显变得平缓。主要是因为氢化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，但随氢化C5石油树脂用量的进一步增加，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，实验确定氢化C5石油树脂加入量为40%较合适。

图1 氢化树脂用量对熔融黏度的影响Fig.1 The effect of hydrogenated resin amount on melt viscosity

氢化C5石油树脂的用量直接影响压敏胶的剥离强度，实验结果见图2。从图2可以看出，随着氢化C5量的增加，剥离强度逐渐下降，加入量在30%～40%之间时剥离强度下降不明显，当加入量达到40%以后，剥离强度的下降趋势变得明显。出现此现象，是因为氢化C5石油树脂做为增黏剂在热熔压敏胶的配方中的作用是降低黏度，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。通过以上的分析，进一步确定选择氢化C5石油树脂的加入量为40%最为合理。

图2 氢化树脂用量对剥离强度的影响Fig.2 The effect of hydrogenated resin amount on peeling strength

2.2 增塑剂加入量对热熔压敏胶性能的影响

增塑剂对压敏胶的熔融黏度和初黏性都有很大影响，其加入量对压敏胶的熔融黏度的影响较大，实验结果见图3。从图3可以看出，随着加入量的增加，熔融黏度急剧下降，当加入量达到35%后，熔融黏度下降的幅度逐渐变小。出现这样的变化过程主要是由于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，从而降低了熔融黏度，但当达到一定量后，作用明显减弱。

图3 增塑剂加入量对熔融黏度的影响Fig.3 The effect of plasticizer amount on melt viscosity

增塑剂加入量对压敏胶的初黏性有较大影响，实验结果见表1。从表1可以看出，随着增塑剂加入量的增加，初黏性先增加，然后有小幅的下降。出现这样的变化，是因为增塑剂可以改善配方中聚合物分子间的作用力，增加黏附力，从而增加胶的初黏性。通过对图3和表1中数据的分析，确定增塑剂的加入量为35%左右比较适宜。

表1 增塑剂加入量对初黏性的影响Table 1 The effect of plasticizer amount on initial adhesion

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黏度和剥离强度。SBS的加入量对压敏胶的熔融黏度有较大的影响，实验结果见图4。从图4可以看出，随着SBS的加入量的增加，热熔胶的熔融黏度逐渐增大，并且当SBS的加入量为20%以后，熔融黏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，从而使胶的硬度和黏度增加。

图4 SBS加入量对熔融黏度的影响Fig.4 The effect of SBS amount on melt viscosity

SBS的加入量对压敏胶的剥离强度也有影响，实验结果见图5。从图5可以看出，随着SBS的加入量的增加，剥离强度先有小幅的上升再逐渐下降，主要是由于SBS易发生交联作用，导致胶的内聚作用的增加，黏附力下降，进而导致剥离强度有如此的变化趋势。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，实验选择SBS的加入量20%较为合适。

为提高压敏胶的抗氧化性，克服热稳定性差等缺点，实验中还加入了少量抗氧剂和防老剂等助剂，取得了较好的效果，但要控制加入量在5%以下。按照实验结果制备热熔压敏胶，其性能见表2。从表2可以看出，研制的环保型热熔压敏胶的性能与同类产品相比性能较佳。

图5 SBS加入量对剥离强度的影响Fig.5 The effect of SBS amount on peeling strength

表2 压敏胶的性能与行业标准比较Table 2 The performance comparison between the pressure sensitive adhesive and the industrial standard

3 结论

通过对热熔压敏胶产品性能的测定，如初黏性、熔融黏度、剥离强度等，得到了最佳的热熔压敏胶配方，即氢化C5石油树脂40%（质量百分数），增塑剂35%，SBS热塑性弹性体20%，抗氧剂和防老剂等助剂5%。利用此配方，制备出了热熔压敏胶产品，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。

［1］王军.石油树脂的生产与应用进展［J］.化学与黏合，2003，(5):34～37.

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［3］钱伯章.裂解 C5综合利用及其前景［J］.中国能源，2006，11(1):17～25.

［4］CLARK.JAMES.KENNETH.Petroleum resins and their production with supported catalyst：US，6403743［P］.2002-07-11.

［5］慕海燕,陈来锁,李玉恒.浅谈碳五加氢石油树脂利用及国内市场分析［J］.工业科技，2006，35(5):35～36.

［6］ISHIGURO,YANASA.Isoprene-based hydrocarbon resin and adhesive composition containing the same：US，5516835［P］.1996-05-14.

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［9］LUNDBERG.ROBERT.PAWAN.Adhesivecompositions：US，4387174［P］.1983-07-07.

Preparation of the Environment-friendly Hot-melt Pressure-Sensitive Adhesive

JING Peng,LIU Feng,WANG Xiao-lei,HUANG Wei and CONG Yu-feng

(College of Environment&Biological Engineering,Liaoning Shihhua University,Fushun 113001,China)

TQ 436.3

B

1001-0017（2011）01-0067-04

2010-07-15 *基金项目：辽宁省教育厅资助项目（项目号：PYF149）

荆鹏(1985-)，男，天津人，在读硕士，主要从事石油树脂机理及应用的研究。

**通讯联系人：黄玮，(1962-），辽宁抚顺市人，教授，从事石油化学品的研制与开发工作。