SIS热熔压敏胶的制备

邢立江，张书会

(1.中国石化巴陵石化分公司合成橡胶部，湖南 岳阳 414014; 2.中国石化巴陵石化分公司物资采购中心，湖南 岳阳 414014)

SIS(聚苯乙烯、聚异戊二烯嵌段共聚物)是一种性能优异的热塑性弹性体，适用于制备各种热熔压敏胶。由于SIS在中间软段上具有甲基侧链，用其制备的热熔压敏胶内聚力较好、180°剥离强度较高、初粘性好、熔融黏度低[1]、使用方便、粘接范围广，广泛应用于防护服密封胶、医用胶带、妇女及婴儿卫生用品、高档标签、快递胶带等行业。用SIS制备热熔压敏胶是在熔融状态下涂布，冷却后施压粘合，便于自动化连续生产；制备过程不含溶剂，能耗小，设备紧凑，余胶可重复利用[2]，近年来发展较快。鉴于此，作者以国产SIS为主体材料，通过熔融混合制备热熔压敏胶，考察SIS牌号、增黏树脂、增塑剂、抗氧剂、填料等组分对热熔压敏胶性能的影响。

1 实验

1.1 原料

SIS(1105、1106、1209)，巴陵石化分公司合成橡胶部；环烷油、32#白油、液体石蜡、邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、酚醛树脂、石油树脂、C9石油树脂、C5石油树脂、松香树脂、萜烯树脂、抗氧剂1076、抗氧剂168、轻质碳酸钙等均为市售化工原料。

1.2 热熔压敏胶的制备

在烧杯中依次加入一定量的SIS、增塑剂及少量的抗氧化剂，浸泡进行充油，加热并不断搅拌；待SIS完全熔融后，加入一定量的增黏树脂，按需加入一定量的填料，不断搅拌，控温150～170 ℃，直至体系完全熔融变成均匀的黏稠液体，即为热熔压敏胶；停止搅拌，趁热出料，涂布于聚酯膜上，备用。

1.3 热熔压敏胶的性能测试

黏度参照GB/T 2794-1995测试；初粘性测定：小球在一定倾角的斜面上固定位置滚下，以沿水平胶粘片滚动的距离表示初粘性；持粘性参照GB 4851-1984测试；180°剥离强度参照GB 2792-1981测试。

2 结果与讨论

2.1 SIS牌号对热熔压敏胶的影响

将不同牌号的SIS配成25%的甲苯溶液，测定溶液黏度；固定配方(质量份，下同)：SIS 30份、环烷油25份、萜烯树脂50份、抗氧剂1.5份，制备热熔压敏胶，测定热熔压敏胶的性能，结果如表1所示。

由表1可知，由于SIS(1209)的聚苯乙烯含量较高，其溶液黏度较低，持粘时间长，适于制备对持粘性要求高的热熔压敏胶；SIS(1105)、SIS(1106)的聚苯乙烯含量低，则适于制备对初粘性及低温性能要求较高的热熔压敏胶，此外，SIS(1106)含有一定量的两嵌段SI(聚硅氧烷)，更适于制备标签用胶。根据热熔压敏胶的具体用途可以灵活选用SIS牌号，也可将不同牌号SIS混合使用。

表1 以不同牌号SIS制备的热熔压敏胶的性能

2.2 增黏树脂对热熔压敏胶的影响

2.2.1 增黏树脂种类的影响

为改善热熔压敏胶性能、提高黏附力等，需要加入增黏剂。SIS具有不同溶解度参数的两相分离结构，根据增黏剂与SIS分子结构中橡胶相、塑料相相容性的差异，增黏剂可分为橡胶相增黏剂和塑料相增黏剂。制备SIS热熔压敏胶时，增黏树脂可以根据具体的使用要求来灵活选择。

固定配方：SIS(1105) 30份、环烷油25份、增黏树脂50份、抗氧剂1.5份，制备热熔压敏胶，测定热熔压敏胶的性能，结果如表2所示。

表2 增黏树脂种类对热熔压敏胶性能的影响

由表2可知，以萜烯树脂制备的热熔压敏胶的初粘性、180°剥离强度均较好；而以与塑料相相容的芳香族C9石油树脂制备的热熔压敏胶的初粘性较差。因此，选择与橡胶相相容性好的增黏树脂制备热熔压敏胶，如石油树脂和萜烯树脂等。

2.2.2 增黏树脂用量的影响

以萜烯树脂为增黏剂，固定配方：SIS(1105) 30份、环烷油25份、抗氧剂1.5份，考察萜烯树脂用量(以SIS用量计)对热熔压敏胶180°剥离强度的影响，结果如图1所示。树脂用量为120%～150%。

由图1可知，热熔压敏胶的180°剥离强度随萜烯树脂用量的增加快速上升，在萜烯树脂用量超过120%后，180°剥离强度升幅趋缓。因此，适宜的萜烯树脂用量为120%～150%。

图1 萜烯树脂用量对热熔压敏胶180°剥离强度的影响Fig.1 Effect of amount of terpene resin on 180° peel strength of hot-melt pressure-sensitive adhesive

2.2.3 复合增黏树脂的影响

为了提高热熔压敏胶的性能，可以选用复合增黏树脂。分别以C5石油树脂+C9石油树脂、萜烯树脂+C9石油树脂、萜烯树脂+C5石油树脂、萜烯树脂+酚醛树脂为复合增黏树脂，固定配方：SIS(1105)30份、环烷油25份、复合增黏树脂50份、抗氧剂1.5份，制备热熔压敏胶，考察复合增黏树脂对热熔压敏胶180°剥离强度的影响，结果如图2所示。

图2 复合增黏树脂对热熔压敏胶180°剥离强度的影响Fig.2 Effect of composite tackifying resin on 180° peel strength of hot-melt pressure-sensitive adhesive

由图2可知，C5石油树脂与C9石油树脂的最佳配比为8∶2；萜烯树脂与C9石油树脂的最佳配比为8∶2；萜烯树脂与C5石油树脂复配的效果和单一树脂相差不大；酚醛树脂含量在5%时可有效提高180°剥离强度。

2.3 增塑剂对热熔压敏胶的影响

2.3.1 单一增塑剂的影响

在制备热熔压敏胶时为了改善热熔压敏胶的性能，通常需要加入适量的填充油等小分子增塑剂，以有效降低胶粘剂的熔融黏度，便于大面积快速自动涂布，提高生产效率。固定配方：SIS(1105) 30份、增塑剂25份、萜烯树脂45份、抗氧剂1.5份，制备热熔压敏胶，考察增塑剂种类对热熔压敏胶性能的影响，结果见表3。

表3 增塑剂种类对热熔压敏胶性能的影响

由表3可知，以增塑剂DOP制备的热熔压敏胶的初粘性具有明显优势，但是其持粘时间、180°剥离强度均不满足使用要求；以增塑剂环烷油制备的热熔压敏胶的持粘时间长，180°剥离强度高，综合性能较好。因此，选择环烷油为增塑剂。

以环烷油为增塑剂，固定配方：SIS(1105) 30份、萜烯树脂50份、抗氧剂1.5份，考察环烷油用量(以SIS用量计)对热熔压敏胶初粘性、180°剥离强度的影响，结果如图3所示。

图3 环烷油用量对热熔压敏胶初粘性和 180°剥离强度的影响Fig.3 Effect of amount of naphthenic oil on initial adhesion and 180° peel strength of hot-melt pressure-sensitive adhesive

由图3可知，随着环烷油用量的增加，热熔压敏胶的初粘性显著改善，但180°剥离强度下降较快。综合考虑，增塑剂用量控制在50%～70%较为适宜。

2.3.2 复合增塑剂的影响

为了提高热熔压敏胶的初粘性，可以选用复合增塑剂。以环烷油+DOP为复合增塑剂，固定配方：SIS(1105) 30份、复合增塑剂20份、萜烯树脂50份、抗氧剂1.5份，制备热熔压敏胶，考察复合增塑剂对热熔压敏胶初粘性、180°剥离强度的影响，结果如图4所示。

图4 复合增塑剂对热熔压敏胶初粘性和 180°剥离强度的影响Fig.4 Effect of composite plasticizer on initial adhesion and 180° peel strength of hot-melt pressure-sensitive adhesive

比较图3、4可知，使用复合增塑剂，热熔压敏胶的初粘性得到提高，但180°剥离强度明显降低。由于DOP容易渗油，其在复合增塑剂中的含量应不超过15%。

2.4 抗氧剂对热熔压敏胶的影响

SIS及其它各种组分在加热熔融过程中受氧、热、光等影响会发生氧化降解，导致热熔压敏胶性能降低。以抗氧剂1076+抗氧剂168为复合抗氧剂，固定配方：SIS(1105) 30份、环烷油20份、萜烯树脂45份、复合抗氧剂1.5份，制备热熔压敏胶，考察复合抗氧剂对热熔压敏胶性能的影响，结果如表4所示。

表4 复合抗氧剂对热熔压敏胶性能的影响

由表4可知，未添加复合抗氧剂的热熔压敏胶经3次熔融后，180°剥离强度降低了25%；而添加复合抗氧剂的热熔压敏胶经3次熔融后，其180°剥离强度在误差范围内几乎没有变化。因此，添加一定量的复合抗氧剂可有效防止胶料在共混熔融过程中的氧化和降解。

2.5 填料对热熔压敏胶的影响

加入填料可以降低热熔压敏胶的制备成本。以轻质碳酸钙为填料，固定配方：SIS(1105) 30份、环烷油20份、萜烯树脂45份、复合抗氧剂1.5份，制备热熔压敏胶，考察轻质碳酸钙用量(质量份)对热熔压敏胶180°剥离强度的影响，结果如图5所示。

图5 轻质碳酸钙用量对热熔压敏胶180°剥离强度的影响Fig.5 Effect of amount of light calcium carbonate on 180° peel strength of hot-melt pressure-sensitive adhesive

由图5可知，随着轻质碳酸钙用量的增加，热熔压敏胶的180°剥离强度先升高后快速降低，在轻质碳酸钙用量为2.5份时，180°剥离强度达到最高。

3 结论

以国产SIS为主体材料，通过熔融混合制备了热熔压敏胶，考察了SIS牌号、增黏树脂、增塑剂、抗氧剂、填料等组分对热熔压敏胶性能的影响。结果表明，可以根据具体用途灵活选用SIS牌号，也可将不同牌号SIS混合使用；增黏树脂的种类和用量对热熔压敏胶的性能影响较大，增黏树脂用量为SIS用量的120%～150%较为合适，适量加入极性树脂可以提高热熔压敏胶的180°剥离强度；采用增塑剂环烷油，热熔压敏胶的综合性能较好，也可使用复合增塑剂，其用量为SIS用量的50%～70%较为合适；采用复合抗氧剂(1076、168)能有效防止热熔压敏胶在制备和使用过程中的老化；加入填料轻质碳酸钙可以降低制备成本，在一定用量范围内可以提高热熔压敏胶的180°剥离强度。