CN103214998B

CN103214998B - 一种耐高温热熔压敏胶的制备方法

Info

Publication number: CN103214998B
Application number: CN201310132994.8A
Authority: CN
Inventors: 张正波; 田凤兰
Original assignee: YUEYANG ORIENTAL YUHONG WATERPROOF TECHNOLOGY Co Ltd; Beijing Oriental Yuhong Waterproof Technology Co Ltd
Current assignee: YUEYANG ORIENTAL YUHONG WATERPROOF TECHNOLOGY Co Ltd; Beijing Oriental Yuhong Waterproof Technology Co Ltd
Priority date: 2013-04-17
Filing date: 2013-04-17
Publication date: 2015-05-20
Anticipated expiration: 2033-04-17
Also published as: CN103214998A

Abstract

本发明涉及一种高密度聚乙烯自粘卷材用热熔压敏胶的制备方法。以一种苯乙烯-二烯烃-苯乙烯嵌段共聚物(Styrene Diene Styrene block copolymer即SDS)合成橡胶弹性体为主要基体树脂，复配另外一种SDS合成橡胶进行弹性体改性，再辅助配以合适的增粘树脂、软化剂、抗氧剂等制成。充分利用两种不同分子结构的SDS合成橡胶弹性体的特性，成功地解决了弹性、常温施工和耐高温持粘性的难点问题，得到易于加工、透明度高、与各种材料相容、优异的耐化学性和长期耐老化性、对HDPE底材浸润性好、附着力优异的产品。

Description

一种耐高温热熔压敏胶的制备方法

技术领域

本发明属于化工领域，涉及一种热熔压敏胶的制备方法，具体地说，涉及一种高密度聚乙烯自粘卷材用热熔压敏胶的制备方法。

背景技术

高密度聚乙烯(HDPE)自粘胶膜防水卷材及其预铺反粘施工技术，于20世纪90年代由美国企业引入我国，并在暗挖地铁区间隧道进行样板铺设。2008年11月和2009年3月国家发布相关标准，大力推广预铺施工技术和自粘防水卷材材料的应用。

由于聚乙烯是非极性材料，表面能较低，属于难粘材料。用于粘接聚乙烯材料的热熔压敏胶必须要具有较强的润湿效果。HDPE自粘胶膜防水卷材热熔压敏胶在产品中仅0.2mm～0.4mm厚，因此要求该胶粘剂必须具有较强的内聚力才能达到要求的粘接强度。HDPE自粘胶膜防水卷材热熔压敏胶必须具有耐高温、低温性能，以免因夏季或冬季的温度变化影响材料铺展施工。HDPE自粘胶膜防水卷材热熔压敏胶覆在卷材上后，卷材收卷和放卷时，为防止胶层起皱，该胶粘剂还需要有一定的弹性。经过试验筛选，确定本发明的热熔压敏胶采用两种SDS合成橡胶弹性体为基本粘接料。两种SDS弹性体有不同的聚苯乙烯(PS)含量和二嵌段(DB)含量，本发明充分利用了高PS含量的弹性体熔融粘度低利于涂布应用，内聚力大耐高温，以及分子量分布窄，没有低分子量组分，可保证在充入较多的软化剂(确保耐低温性)后自粘胶仍具有较高的强度的韧性，没有特别高分子量组分可保证不会因大分子的物理缠结作用而使热熔胶熔融后黏度太大而难以进行涂胶工艺的特性，以其制成热熔压敏胶实现了弹性、常温粘接和高温持粘性能之间的最佳平衡，从而展现了很好的常温和高温物理性能，满足工程应用的需要。

在选择增粘剂时，要考虑SDS分子结构的特殊性，如只与分子中塑料相(PS相)相容的增粘剂有：芳烃石油树脂(如C9)、古马隆树脂、高软化点的萜烯树脂、乙烯基甲苯、烷芳基树脂、芳烃碳、热活性烃等，这些增粘剂可以提高热熔胶的弹性模量和内聚强度，使胶趋于坚韧，增加“牵伸”倾向，而对初粘力和剥离强度没有贡献；只与橡胶相(PD相)相容的增粘剂有萜烯树脂、松香、氢化松香、松香酯、C5石油树脂等，它们可以降低热熔胶的模量和凝聚力，减少“牵伸”倾向，增加初粘力和剥离强度，改进橡胶相对极性基材的特性粘附，也能使橡胶相的玻璃化温度(T_g)升高，结果低温柔软性降低，但这个降低可以通过使用橡胶相的增塑剂的办法来部分地补偿。由于增塑剂对塑料相难免也有增塑作用，对热熔胶的使用温度有不利影响。因此，选择增粘剂时一定要考虑两相的相容性和热熔胶的性能之间的平衡，往往混合使用不同类型的增粘剂，以获得满意的使用效果。

聚异丁烯、环烷油等物质与高分子材料的相容性好，常作为橡胶基胶粘剂低温性能优异的增塑剂或软化剂使用。其增塑作用主要依靠极性基团，当聚异丁烯受热进入聚合物分子之间后，极性基团与聚合物分子的极性部分相互吸引，冷却后就固定在该位置上，从而阻碍了聚合物分子的相互吸引，并使它们容易“运动”(即消除了部分“结点”)，结果导致聚合物被塑化，改善了常温下的压敏性。聚异丁烯使得弹性体大分子间的作用力降低，分子间可以滑移，从而降低了反应体系的粘度，改善了其生产和加工操作性能。而且因聚异丁烯的玻璃化温度一般小于-50℃，可以提高热熔胶低温下的初粘性、柔软性。聚异丁烯与大多数烃类聚合物及有机物质相容性极好，能提高热熔胶对基材的附着力。但是，由于加入软化剂，特别是易与SDS塑料链段互溶的软化剂，软化剂能“屏散”高分子化合物的活性基团，减弱分子间作用力(即降低内聚力)，因此，聚异丁烯、环烷油等软化剂的用量不宜太多。

弹性体或增粘树脂的双键和羧基易被氧化而变色，需加入抗氧剂以保证热熔胶的各配合成分在混合和使用过程中不分解、变色。抗氧剂一般为酚类抗氧剂，如抗氧剂1010、264、DLTP，也可以采用烷基或二烷基二硫代氨基甲酸的金属盐如抗老剂BZ和抗氧剂330，将其混合使用效果很好；采用位阻呱啶类和位阻胺类抗氧剂加入磷酸酯做辅抗氧剂，其抗老化效果最好。

加工操作时的防护：在高速和120～204℃的条件下，充氮气排除氧是避免聚合物降解的有效方法。当熔融混合有氧存在时，粘度显著变化，从而导致转速增加，可用某些稳定剂(如用1～5phr防老剂BZ)使降解减少。敞开式搅拌器和空气接触最多，密闭的∑叶形混合器和空气接触最少。在无氧的情况下，适当的温度和机械混合不会引起太大的降解。

发明内容

为了满足耐高温气候应用的HDPE自粘胶膜防水卷材的性能需要，本发明以一种SDS合成橡胶弹性体为主要基体树脂，复配另外一种SDS合成橡胶进行弹性体改性，再辅助配以合适的增粘树脂、软化剂、抗氧剂等制成。这样充分利用两种不同分子结构的SDS合成橡胶弹性体的特性，成功地解决了弹性、常温施工和耐高温持粘性的难点问题，得到易于加工、透明度高、与各种材料相容、优异的耐化学性和长期耐老化性、对HDPE底材浸润性好、附着力优异的产品。本发明的技术方案的优点在于：生产简单，无需特殊生产设备；工艺合理，原料添加工序简洁易行；该HDPE自粘卷材用热熔压敏胶具有外观无色清亮透明，130℃下涂布使用，20℃到50℃下对各种极性、非极性材料有优良的粘附力，很好的性价比的综合性优良性能。

本发明是这样实现的：首先将生产设备加热到150℃～170℃，最好是160℃。加入聚异丁烯1、聚异丁烯2和环烷油，开动搅拌，加入主要、辅助两种弹性体和微量抗氧剂，正转反转搅拌数分钟，再迅速加入石油树脂 1和石油树脂2。加密封盖保温搅拌1～3小时，最好1.5小时，最后过滤、保温排泡，即可以涂布使用，或制成预制块包装，以便储运和定量使用。该方法使用的主要SDS弹性体其PS含量15％，PD含量85％，DB含量17％～33％。辅助SDS弹性体的PS含量16％～30％，PD含量84％～70％，DB含量17％～33％。其中聚异丁烯1是一种低分子量的聚异丁烯，其分子量小于1000，倾点-4℃～-30℃，比重0.850～0.900。聚异丁烯2是一种中分子量的聚异丁烯，其分子量分布为2.5，流动点为67.5℃，施陶丁格指数为26.5，160℃动力粘度指数为52000mPa·s，25℃下100g×5sec针入度为1821/10mm，150g×5sec针入度2251/10mm。环烷油是克拉玛依产的KN-4010，其闪点215℃，比重0.907，40℃运动粘度166.1(cSt)，100℃运动粘度10.50(cSt)，倾点-24(℃)，平均分子量360。加氢碳五石油树脂1软化点100～127℃，初始色号小于等于2，玻璃化温度31℃～50℃，Mw370～400。加氢碳五石油树脂2软化点115℃～144℃，初始色号小于等于2，玻璃化温度64℃～85℃，Mw430～460。

本发明的优点在于：

生产简单，无需特殊生产设备，制造费用低。

工艺合理，原料添加无需复杂或困难预处理工序。

该HDPE自粘卷材用热熔压敏胶无色透明，140℃下涂布使用，常温下对各种极性、非极性材料有优良的粘附力，其常温和高温环境下的180°剥离强度值大大优于常规热熔压敏胶，综合性能优良。

具体实施方式

实施例1

将设备加热到160℃，加入9.0kg聚异丁烯1，10.3公斤环烷油和5.1kg聚异丁烯2，启动搅拌，加入20.5kg弹性体1和5.1kg弹性体2，加入0.5kg抗氧剂，再加入8.5kg碳五石油树脂1和41.0kg碳五石油树脂2，保持温度搅拌2小时。测定其性能。见表一。

实施例2

将设备加热到160℃，加入9.0kg聚异丁烯1，10.3公斤环烷油和5.1kg聚异丁烯2，启动搅拌，加入21kg弹性体1和4.3kg弹性体2，加入0.5kg抗氧剂，再加入8.5kg碳五石油树脂1和41.0kg碳五石油树脂2，保持温度搅拌2小时。测定其性能。见表一。

实施例3

将设备加热到160℃，加入9.0kg聚异丁烯1，10.3公斤环烷油和5.1kg聚异丁烯2，启动搅拌，加入19.0kg弹性体1和6.6kg弹性体2，加入0.5kg抗氧剂，再加入8.5kg碳五石油树脂1和41.0kg碳五石油树脂2，保持温度搅拌2小时。测定其性能。见表一。

实施例4

将设备加热到160℃，加入9.0kg聚异丁烯1，10.3公斤环烷油和5.1kg聚异丁烯2，启动搅拌，加入20.5kg弹性体1和5.1kg弹性体2，加入0.5kg抗氧剂，再加入41kg碳五石油树脂1和8.5kg碳五石油树脂2，保持温度搅拌2小时。测定其性能。见表一。

表一HDPE自粘卷材用热熔压敏胶的性能

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Claims

1.一种制备用于高温气候条件下的热熔压敏胶的方法，其特征在于由下述步骤组成：将生产设备加热到150℃～170℃，加入聚异丁烯1、2和环烷油，开动搅拌，加入弹性体1、2和微量抗氧剂，正转反转搅拌数分钟，再迅速加入石油树脂1、2，保温搅拌1～3小时，最后过滤、保温排泡；其中，弹性体1是一种SDS热塑性弹性体，其聚苯乙烯与聚二烯烃含量是15%与85%，S-D二嵌段含量是17%～33%，且分子量分布窄；弹性体2是一种SDS热塑性弹性体，其聚苯乙烯含量16%～30%，聚二烯烃含量84%～70%，S-D二嵌段含量17%～33%，且分子量分布窄；聚异丁烯1是一种低分子量的聚异丁烯，其分子量小于1000，倾点-4℃～-30℃，比重0.850～0.900；聚异丁烯2是一种中分子量的聚异丁烯，其分子量分布为2.5，流动点为67.5℃，施陶丁格指数为26.5，160℃动力粘度指数为52000mPa·s，25℃下100g×5sec针入度为182 1/10mm，150g×5sec针入度225 1/10mm；碳五石油树脂1是浅色脂环烃类加氢石油树脂，软化点为100～127℃，初始色号小于等于2，玻璃化温度31℃～50℃，重均分子量370～400；碳五石油树脂2是水白色脂环烃类加氢石油树脂，软化点为115℃～144℃，初始色号小于等于2，玻璃化温度64℃～85℃， Mw430～460；各反应物以质量百分比计，包括9%～21%聚异丁烯1，5%～7%的聚异丁烯2，0～11%环烷油，环烷油的含量不含0，19%～22%的弹性体1，4%～7%弹性体2， 8%～41%碳五石油树脂1，8%～41%碳五石油树脂2及2～4phr的抗氧剂；其中，环烷油型号为KN-4010，闪点215℃,比重0.907,40℃运动粘度166.1cSt，100℃运动粘度10.50cSt,倾点-24℃，平均分子量360。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述保温搅拌时间为1.5小时，所述加热温度为160℃。