CN106893529A - 一种耐候热熔型压敏胶及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于防水材料开发技术领域，具体涉及的是一种耐候热熔型压敏胶及其制备方法。一种耐候热熔型压敏胶，由按质量百分比的以下原料组成：丁基橡胶56‑80％、羟基丙烯酸树脂0.5‑5％、增粘剂10‑20％、增塑剂3‑12％、硅烷偶联剂0.1‑3％、抗氧化剂0.1‑2％和耐紫外线剂0.5‑2％。本发明的耐候热熔型压敏胶除具有较好的粘附性能外，还具备优异的耐老化、抗紫外线性能。同时，通过引入偶联剂和羟基丙烯酸树脂解决了丁基橡胶与其他组分难以相溶而出现相分离的难题。突破了传统热熔胶产品组成中主要原材料耐紫外线性差，仅靠耐紫外线添加剂和耐老化剂来延长产品的耐候性能的技术瓶颈。避免出现耐紫外线、耐老化剂功能衰减后产品寿命缩短等现象。
Description
技术领域
本发明属于防水材料开发技术领域，具体涉及的是一种耐候热熔型压敏胶及其制备方法。
背景技术
压敏胶(pressure sensitive adhesive，PSA)是指一类对压力敏感、指压稍加压力即可与被粘物粘接，不需要使用溶剂或其他辅助手段的一类胶粘剂。热熔压敏胶是继溶剂型和乳液型压敏胶之后的第三代压敏胶产品，较之前两者，热熔型压敏胶无溶剂，更有利于环保和安全生产，生产效率高，生产成本相对低，所以目前世界各国正大力开发热熔型压敏胶。
目前，热熔型压敏胶广泛应用于混凝土密封防水领域，使用热熔型压敏胶生产的非沥青基预铺防水卷材施工方便，防水效果好。市场上的普通热熔以SBS或SIS等弹性体为主体原材料，不饱和双键含量高，耐紫外、耐老化能力差，需依靠过量的紫外线添加剂和耐化剂来改善产品的耐候性能，具有成本高，随着紫外线剂、耐老化剂功能减弱或失效导致产品寿命大幅缩短的特点。此类热熔胶应用在非沥青基预铺防水卷材时，接受紫外线照射前，胶的初粘力和剥离强度基本能满足标准要求，但是在接受紫外线照射后，压敏胶容易发生老化破坏，导致本体强度严重下降，粘附能力减弱甚至消失，严重影响防水卷材的推广和应用。
本发明通过采用耐候性能优异的丁基橡胶作为基体材料，配合少量耐紫外线剂，增粘剂、抗氧化剂、增塑剂制得具有耐紫外线功能的热熔型压敏胶，达到更好的耐紫外线效果，解决了传统产品因耐紫外线添加剂添加量过多成本高，耐紫外线剂功能衰减后产品寿命缩短等难题。同时，通过引入硅烷偶联剂和羟基丙烯酸树脂，利用偶联剂分子中烯基与体系中不饱和双键反应交联，另一基团Si-OC2H5水解后生成Si-OH，再与羟基丙烯酸树脂中羟基脱水缩合形成Si-O-R,最终通过偶联剂作用，使整个体系形成稳定空间网络结构，阻碍各个组分迁移，避免出现相分离现象，解决了丁基橡胶与其他组分相容性较差难题。延长了产品的使用寿命。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
针对现有技术中热熔型压敏胶在接受紫外线照射和热处理后，普通热熔型压敏胶容易发生老化的缺陷，本发明提供一种热熔型压敏胶，该产品具有耐紫外线、耐热老化、剥离强度高、粘结力大的优点，适合应用于非沥青基预铺防水材料的生产当中。
为了实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：
一种耐候热熔型压敏胶，由按质量百分比的以下原料组成：丁基橡胶56-80％、羟基丙烯酸树脂0.5-5％、增粘剂10-20％、增塑剂3-12％、硅烷偶联剂0.1-3％、抗氧化剂0.1-2％和耐紫外线剂0.5-2％。
作为优选，所述的丁基橡胶不饱和度为0.5-2.0％。
作为优选，所述的羟基丙烯酸树脂的羟值为100。
作为优选，所述的硅烷偶联剂为为烯烃基硅烷，其通式如下：
其中，X为Cl、-OCnH2n+1；n为0-10之间的自然数值。
作为优选，所述的增粘剂为C5石油树脂、C9石油树脂或萜烯树脂。
作为优选，所述的增塑剂为聚异丁烯、环烷油或白油。
作为优选，所述的聚异丁烯的分子量＜3000；所述的环烷油、白油在40℃时粘度为60-400CPS。
作为优选，所述的抗氧化剂为SK1010、抗氧剂264、抗氧剂1035或抗氧剂168。
作为优选，所述的耐紫外线剂是由UV-531、UV-327、UV-326、UV-328、UV-P、UV-0、UV-9、RMB、AM-101、GW-540和UV-329中的两种或三种复合而成。
本发明还提供了所述的耐候热熔型压敏胶的制备方法，包括如下步骤：
(1)按重量份将丁基橡胶、增塑剂、增粘剂、羟基丙烯酸树脂、硅烷偶联剂放入带搅拌装置、带加热的反应器中，加热至110-130℃，溶胀30min；
(2)升温至150-165℃，启动搅拌至物料熔融，搅拌速度30-60r/min，加入抗氧剂，搅拌30min；
(3)加入耐紫外线剂、耐老化剂，继续搅拌10-30min；
(4)出料，降温，即得所述的热熔型压敏胶。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明的耐候热熔型压敏胶是通过选用合适的硅烷偶联剂、羟基丙烯酸树脂、耐紫外线剂以及合适的原料添加比例制备而成，该压敏胶产品具有耐紫外线功能。
(2)本发明的耐候热熔型压敏胶通过选用合适比例的丁基橡胶、增塑剂、增粘剂、抗氧化剂，制备出的的压敏胶具有合适的本体强度、初粘力、熔融粘度、耐低温性。
(3)本发明的耐候热熔型压敏胶非常适合应用于非沥青基预铺防水材料，该热熔型压敏胶理化指标均优于国家标准。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。在不背离本发明精神和本质的情况下，对本发明方法、步骤或条件所作的修改或替换，均属于本发明的范围。
实施例中涉及到原料的简称如下：丁基橡胶(IIR)；四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(SK1010)；2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚(抗氧剂264)；2,2′-硫代双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯](抗氧剂1035)；三[2，4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯(抗氧剂168)；2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮(UV-531)；2-(2′-羟基-3′,5′-二叔丁基苯基)-5-氯苯并三唑(UV-327)；2-(2′-羟基-3′-叔丁基-5′-甲基苯基)-5-氯代苯并三唑(UV-326)；2-(2′-羟基-3′,5′-二特戊基苯基)苯并三唑(UV-328)；2-(2′-羟基-5′-甲基苯基)2-(2′-羟基-5′-甲基苯基)苯并三唑(UV-P)；2，4-二羟基二苯甲酮(UV-0)；2-羟基-4-甲基二苯甲酮(UV-9)；单苯甲酸间苯二酚酯(RMB)；2，2′-硫代双(4-叔辛基酚氧基)镍(AM-101)；三(1，2，2，6，6-五甲哌啶基)亚磷酸酯(GW-540)；2-(2′-羟基-5′-特辛基苯基)苯并三唑(UV-329)。
实施例1：
一种耐候热熔型压敏胶，由按质量百分比的以下原料组成：丁基橡胶80％、羟基丙烯酸树脂0.5％、增粘剂10％、增塑剂5％、硅烷偶联剂0.5％、抗氧化剂2％和耐紫外线剂2％。
所述的丁基橡胶不饱和度为0.5％；所述的羟基丙烯酸树脂的羟值为100；所述的硅烷偶联剂为烯丙基三乙氧基硅烷；所述的增粘剂为C5石油树脂；所述的增塑剂为聚异丁烯；所述的聚异丁烯的分子量＜3000；所述的抗氧化剂为SK1010；所述的耐紫外线剂是由UV-531和UV-327复合而成，二者的质量比为1:2。
本发明还提供了所述的耐候热熔型压敏胶的制备方法，包括如下步骤：
(1)按重量份将丁基橡胶、增塑剂、增粘剂、羟基丙烯酸树脂、硅烷偶联剂放入带搅拌装置、带加热的反应器中，加热至110℃，溶胀30min；
(2)升温至150℃，启动搅拌至物料熔融，搅拌速度30r/min，加入抗氧剂，搅拌30min；
(3)加入耐紫外线剂、耐老化剂，继续搅拌10min；
(4)出料，降温，即得所述的热熔型压敏胶。
实施例2：
一种耐候热熔型压敏胶，由按质量百分比的以下原料组成：丁基橡胶56％、羟基丙烯酸树脂5％、增粘剂20％、增塑剂12％、硅烷偶联剂3％、抗氧化剂2％和耐紫外线剂2％。
所述的丁基橡胶不饱和度为2.0％；所述的羟基丙烯酸树脂的羟值为100；所述的硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷；所述的增粘剂为C9石油树脂；所述的增塑剂为环烷油；所述的环烷油在40℃时粘度为60-400CPS；所述的抗氧化剂为抗氧剂264；所述的耐紫外线剂是由UV-531和UV-326两种复合而成，二者的质量比为1:1。
本发明还提供了所述的耐候热熔型压敏胶的制备方法，包括如下步骤：
(1)按重量份将丁基橡胶、增塑剂、增粘剂、羟基丙烯酸树脂、硅烷偶联剂放入带搅拌装置、带加热的反应器中，加热至130℃，溶胀30min；
(2)升温至165℃，启动搅拌至物料熔融，搅拌速度60r/min，加入抗氧剂，搅拌30min；
(3)加入耐紫外线剂、耐老化剂，继续搅拌30min；
(4)出料，降温，即得所述的热熔型压敏胶。
实施例3：
一种耐候热熔型压敏胶，由按质量百分比的以下原料组成：丁基橡胶70％、羟基丙烯酸树脂2％、增粘剂15％、增塑剂10％、硅烷偶联剂1％、抗氧化剂1％和耐紫外线剂1％。
所述的丁基橡胶不饱和度为1.0％；所述的羟基丙烯酸树脂的羟值为100；所述的硅烷偶联剂为乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷；所述的增粘剂为萜烯树脂；所述的增塑剂为白油；所述的白油在40℃时粘度为60-400CPS；所述的抗氧化剂为抗氧剂1035；所述的耐紫外线剂是由UV-531和UV-329两种复合而成，二者的质量比为1:1.2。
本发明还提供了所述的耐候热熔型压敏胶的制备方法，包括如下步骤：
(1)按重量份将丁基橡胶、增塑剂、增粘剂、羟基丙烯酸树脂、硅烷偶联剂放入带搅拌装置、带加热的反应器中，加热至120℃，溶胀30min；
(2)升温至155℃，启动搅拌至物料熔融，搅拌速度40r/min，加入抗氧剂，搅拌30min；
(3)加入耐紫外线剂、耐老化剂，继续搅拌15min；
(4)出料，降温，即得所述的热熔型压敏胶。
实施例4：本发明的耐候热熔型压敏胶的性能测定
本发明采用丁基橡胶作为主要原材料，因其自身不饱和度明显比普通弹性体如SBS、SIS、SEBS、SBR等不饱和度低，所以耐老化、耐紫外优异，再结合羟基丙烯酸树脂、增粘剂、增塑剂、硅烷偶联剂、抗氧化剂和耐紫外线剂制成耐候热熔型压敏胶。
本实施例采用GB/T23457-2009和GB/T23457-2009方法对本发明产品及市场上通用型产品的与后浇混凝土剥离强度、低温弯折性进行测定，详见表1。
表1 本发明产品与传统产品性能对比
由表1可知，相对其他通用型产品，经热老化、紫外处理后，本发明的耐候热熔型压敏胶产品性能未出现大幅度衰减；与传统相比，热稳定性、耐紫外线能力有显著提升。
另外，丁基橡胶与其他组分如增粘剂、增塑剂等相容性较差，行业内一直未能彻底解决，因此丁基橡胶在本领域的应用一直是技术难题，本发明通过引入硅烷偶联剂和羟基丙烯酸树脂，利用偶联剂分子中烯基与体系中不饱和双键反应交联，另一基团Si-OC2H5水解后生成Si-OH，再与羟基丙烯酸树脂中羟基脱水缩合形成Si-O-R，最终通过偶联剂作用，使整个体系形成稳定空间网络结构，阻碍各个组分迁移，避免出现相分离现象，解决了丁基橡胶与其他组分相容性较差的技术难题。
本实施例对本发明的耐候热熔型压敏胶产品配方体系中偶联剂和羟基丙烯酸树脂的作用进行对比试验，详见表2。
表2 羟基丙烯酸树脂和偶联剂在本发明的耐候热熔型压敏胶配方体系中作用
由表2可知，在本发明的耐候热熔型压敏胶配方体系中单独添加羟基丙烯酸树脂或偶联剂对改善丁基橡胶的相容性无明显作用，只有同时添加两者，通过偶联剂的两个活性官能团的桥联作用，使丁基橡胶和羟基丙烯酸树脂形成空间网络结构，阻碍各个组分的分离，使产品各个组成的分布能够长时间保持稳定均匀。
综上所述，本发明的耐候热熔型压敏胶是通过选用合适的硅烷偶联剂、羟基丙烯酸树脂、耐紫外线剂以及合适的原料添加比例制备而成，该压敏胶产品具有耐紫外线功能；非常适合应用于非沥青基预铺防水材料，该热熔型压敏胶理化指标均优于国家标准。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。
Claims (10)
1.一种耐候热熔型压敏胶，其特征在于，由按质量百分比的以下原料组成：丁基橡胶56-80％、羟基丙烯酸树脂0.5-5％、增粘剂10-20％、增塑剂3-12％、硅烷偶联剂0.1-3％、抗氧化剂0.1-2％和耐紫外线剂0.5-2％。
2.根据权利要求1所述的耐候热熔型压敏胶，其特征在于，所述的丁基橡胶不饱和度为0.5-2.0％。
3.根据权利要求1所述的耐候热熔型压敏胶，其特征在于，所述的羟基丙烯酸树脂的羟值为100。
4.根据权利要求1所述的耐候热熔型压敏胶，其特征在于，所述的硅烷偶联剂为为烯烃基硅烷，其通式如下：
其中，X为Cl、-OCnH2n+1；n为0-10之间的自然数值。
5.根据权利要求1所述的耐候热熔型压敏胶，其特征在于，所述的增粘剂为C5石油树脂、C9石油树脂或萜烯树脂。
6.根据权利要求1所述的耐候热熔型压敏胶，其特征在于，所述的增塑剂为聚异丁烯、环烷油或白油。
7.根据权利要求6所述的耐候热熔型压敏胶，其特征在于，所述的聚异丁烯的分子量＜3000；所述的环烷油、白油在40℃时粘度为60-400CPS。
8.根据权利要求1所述的耐候热熔型压敏胶，其特征在于，所述的抗氧化剂为SK1010、抗氧剂264、抗氧剂1035或抗氧剂168。
9.根据权利要求1所述的耐候热熔型压敏胶，其特征在于，所述的耐紫外线剂是由UV-531、UV-327、UV-326、UV-328、UV-P、UV-0、UV-9、RMB、AM-101、GW-540和UV-329中的两种或三种复合而成。
10.根据权利要求1-9任一所述的耐候热熔型压敏胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)按重量份将丁基橡胶、增塑剂、增粘剂、羟基丙烯酸树脂、硅烷偶联剂放入带搅拌装置、带加热的反应器中，加热至110-130℃，溶胀30min；
(2)升温至150-165℃，启动搅拌至物料熔融，搅拌速度30-60r/min，加入抗氧剂，搅拌30min；
(3)加入耐紫外线剂、耐老化剂，继续搅拌10-30min；
(4)出料，降温，即得所述的耐候热熔型压敏胶。
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