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热熔胶对石油树脂有什么要求?应用过程中存在什么问题?

在热熔胶行业,国内外正逐渐用石油树脂代替天然松香和萜烯树脂以满足包装品、压敏胶带等一次性用品的要求。石油树脂作为热熔胶用增粘树脂代替松香和萜烯树脂是当前不可避免的发展趋势。

热熔胶对石油树脂有什么要求?应用过程中存在什么问题?

什么是石油树脂?

石油树脂是以乙烯装置的副产物C5和C9馏分为原料,经阳离子聚合得到的低分子聚合物,根据原料的不同石油树脂大致可以分为以C5馏分为原料的C5脂肪族石油树脂,以C9馏分为原料的C9芳香族石油树脂,以C5和C9馏分为原料的C5-C9共聚石油树脂,以及双环戊二烯(DCPD)脂环族石油树脂和加氢改性石油树脂5大类。

石油树脂性质

石油树脂的软化点一般为80-140℃,相对密度为0.970~0.975。相对分子质量小于2×103,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性。并有调节粘性和热稳定性好的特点。因此,石油树脂完全可以取代松香树脂、萜烯树脂用于热熔胶和压敏胶增粘剂,起到改进浸润性、提高粘合性的作用。石油树脂的出现还解决了天然松香和萜烯树脂来源有限、热稳定性差、价格昂贵和容易老化等问题。而且使用质量分数为60%的石油树脂就能达到松香树脂改性热熔胶的性能。

热熔胶用石油树脂性能指标

在配制热熔胶、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,粘接就会下降甚至失去粘接能力。在弹性体中加入石油树脂,不但可以提高热熔胶的粘性和浸润性,提高表面接触效果和特性粘合性能.获取理想的粘性、内聚强度和界面强度之间的平衡.还可以通过调节胶粘剂的流变性,提高混合物的玻璃化转变温度。调节热熔胶的耐热温度,从而扩大热熔胶的使用环境。

作为由成分复杂的单烯烃和双烯烃聚合而来的非晶态石油树脂没有固定的熔点,树脂的环球软化点成为决定树脂性能的重要因素,石油树脂的其他物理性质如色度、相容性、熔融粘度、酸值和碘值等也是决定石油树脂应用领域的重要因素,用于热熔胶行业的石油树脂指标如表2所示。

除上述基本要求外。热熔胶、压敏胶用石油树脂还应具有热稳定性好、剪切强度高、固化速度快、填料分散均匀稳定和浸润性强等特点。国外热熔胶、压敏胶用石油树脂的制备方法很多。所用的改性剂也多种多样,苯乙烯及其衍生物、萜烯、蒎烯、马来酸酐及成分复杂的C9馏分等都用于增粘树脂的制备。

相容性的影响

石油树脂与弹性体之间的相容性是影响热熔胶粘接强度的重要因素.相容性好的增粘树脂与弹性体可使胶体的储能膜量下降。在一定应力下使胶体与被粘物充分粘合;两者若不相容,则使胶体的储能膜量升高,会降低胶与被粘物的粘合作用。

增粘树脂与聚合物基体之间的相容性是和两者的极性及树脂的相对分子质量相关的物理量。极性相同、相对分子质量相近则相容性好,如芳香性的聚苯乙烯(PS)与天然橡胶不相容,却与含芳香性的丁苯橡胶相容;平均相对分子质量为650的聚乙烯基环己烷(PVCH)与天然橡胶很好相容,但相对分子质量为l 800的PVCH与天然橡胶之间却不相容。在制备热熔胶时石油树脂与弹性体之间若不相容或者相容性很差,在体系中增加石油树脂很容易引起压敏胶初粘强度、持粘强度和180°剥离强度3者同时降低。石油树脂并不能起到增粘作用。

配伍性讨论

不同种类的石油树脂,因其分子结构差异较大,只有与相应的弹性体配伍才具有良好的粘性。一般来说,经阳离子催化聚合或热聚合制取的C9石油树脂软化点高、极性强.与天然橡胶和苯乙烯一异戊二烯一苯乙烯嵌段共聚物(SIS)等含有共轭二烯烃结构的弹性体相容性差。不适合做这些橡胶系胶粘剂的增粘剂,但与苯乙烯一丁二烯一苯乙烯嵌段共聚物(SBS)和苯乙烯一丁二烯橡胶(SBR)的相容性较好,可作为这类弹性体的增粘剂。从弹性体与石油树脂的大致相容范围来看,以SBS和SBR为弹性体,最好选C9石油树脂、C5-C9共聚石油树脂为增粘剂;以SIS为弹性体,最好以C5石油树脂、C5-C9共聚树脂作为增粘剂。详情如表4所示。

软化点影响

石油树脂的软化点一般由树脂相对分子质量的大小和树脂的结构决定,比其玻璃化转变温度Tg高约40~50℃。相对分子质量越大,环状结构比重越高,石油树脂的软化点越高。

石油树脂软化点对热熔胶的持粘强度有很大影响。树脂软化点越高,树脂的内聚强度越强,胶粘剂的持粘强度越高,热熔胶的使用温度也就越高,应用范围越广;所以在使用时都要求增粘树脂的软化点尽量高些,但过高的软化点可能会提高树脂的熔融粘度,降低了热熔胶的浸润能力,反而不利于热熔胶的粘接。若通过提高热熔胶的施胶温度的方法降低熔融粘度,容易造成因施胶温度过高而引起基体树脂发生热降解,降低了热熔胶的使用寿命,石油树脂的软化点一般在80~130℃之间比较合适。此外石油树脂软化点对热熔胶的固化速度,热熔胶的施胶速度也有很大影响。软化点过高还容易引起热熔胶的硬化和结皮。

熔融粘度,热稳定性影响

石油树脂的熔融粘度常由树脂的相对分子质量、相对分子质量分布及其结构特点决定。在高剪切速度下加工时,单分散或相对分子质量分布窄的高聚物的粘度比宽分布的同种聚合物要高;在同样的注射和挤出加工条件下.宽相对分子质量分布比窄分布试料的流动性更好。

熔融粘度低的热熔胶能够在基材上得以较好地铺展,增大了热熔胶与基材之间的接触面积,提高了热熔胶对被粘接物的浸润程度.有利于热熔胶与被粘接物间界面强度的提高;但熔融粘度过低,一方面可能会引起热熔胶体系内填料产生沉降造成物料成分分布不均,另一方面可能会造成热熔胶因内聚强度的降低反而不利于粘接。石油树脂熔融粘度以150~250mPas为宜。

展望

目前,世界石油树脂正向着淡色化、专业化、多用途化和电子束固化等方向发展。由于历史条件等原因,我国增粘树脂长期以来一直以松香树脂和萜烯树脂为主,而石油树脂发展缓慢,相容性、软化点等主要质量指标与国外同类产品之间还有很大差距,高软化点、低色度的耐候性树脂、共聚树脂、改性DCPD树脂、无色的加氢石油树脂一直依靠进口。

在C5石油树脂改性方面应努力开发新型改性剂,以制备出色度更低、软化点更高、适用范围更广的C5石油树脂;加大C9馏分的精馏程度、改善C9石油树脂的色度,得到质优价廉的C9和C5-C9石油树脂,以满足我国热熔胶、压敏胶用石油树脂日益增长的需要。(转载)


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