CN116875275A - 一种增强型低温热熔双亲性苯乙烯系热熔压敏胶及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种增强型低温热熔双亲性苯乙烯系热熔压敏胶及其制备方法，属于高性能粘合剂制备技术领域。其组成包括30～100重量份数的SIS‑PEO共聚物、30～100重量份数的增粘树脂、10～60重量份数的增塑剂、5～35重量份数的天然极性添加剂、0.5～3重量份数的抗氧剂。本发明以SIS‑PEO和能与聚环氧乙烷嵌段形成强氢键的天然极性添加剂组成骨架材料，使体系能够同时满足低温熔融加工、亲水性以及高剥离强度等性能要求；制备得到的增强型低温热熔双亲性苯乙烯系热熔压敏胶的水接触角在80°以下，最优能够达到50°，具有高亲水性，180°剥离强度(N/25mm)达到10以上，高于行业上高剥离强度产品要求的8N/25mm。能够满足医学及电子电器等领域提出的使用新需求。
Description
技术领域
本发明属于高性能粘合剂制备技术领域，涉及到一种高增强型低温热熔双亲性苯乙烯系热熔压敏胶及其制备方法。
背景技术
压敏胶黏剂是指采取指触压力，就能使胶粘剂立即达到粘接任何被粘物光滑表面的目的。它具有使用安全、成本低以及可剥离等特点，逐步取代了传统胶粘剂成为日常生活中最常见的一种胶粘剂，广泛应用于包装、办公标签、电子电器的保护绝缘胶带等领域。过程绿色环保，生产安全的热熔压敏胶代替溶剂压敏胶成为发展的主要趋势。但相对于传统领域的应用，医学、电子电器等行业提出了压敏胶需要具有高剥离强度、高剪切强度、双亲性、低温加工以及可大批量生产等一系列苛刻性能要求，而传统的热熔压敏胶特性不能满足其需求，也进一步限制了其应用。
近几年，由苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯三嵌段共聚物(SIS)增粘树脂、增塑剂及防老剂等组成的热熔压敏胶基质在医用、电子电器等领域脱颖而出，具有生产效率高，成本低廉，过程绿色环保等优点，但是它同样存在亲水性差、加工温度高和内聚力不足的问题，且难以达到高剥离强度的使用需求。中国发明专利申请CN 108753219A设计合成低分子量PEO-SIS-PEO共聚物，将其和胺类交联剂组成复合骨架材料，虽然解决了热熔压敏胶亲水性和加工温度高的问题，但压敏胶的剥离强度并没有明显的改善。在行业上高剥离强度产品其剥离强度一般要求大于8N/25mm，中国发明专利申请CN 113416508 A公开了一种热熔压敏胶及其制备方法，解决了现有技术中溶剂胶存在的VOC超标、耐高低温性能差的等问题，并在一定程度上改善了其黏附性能，但是其剥离强度还是难以满足行业所需要的标准。
为了一次性解决高剥离强度、亲水性、低温加工的问题，本发明以苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯-环氧乙烷(SIS-PEO)和能与聚环氧乙烷嵌段形成强氢键的天然极性添加剂组成骨架材料，制备一种增强型低温热熔双亲性苯乙烯系热熔压敏胶。
发明内容
针对苯乙烯系热熔压敏胶基质存在的不足，本发明提供一种增强型低温热熔双亲性苯乙烯系热熔压敏胶的制备方法。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种增强型低温热熔双亲性苯乙烯系热熔压敏胶，其骨架材料是一种双亲性SIS-PEO共聚物和一种可以与PEO嵌段相互作用生成强氢键增强压敏胶内聚强度的天然极性添加剂；所述增强型低温热熔双亲性苯乙烯系热熔压敏胶的组成包括SIS-PEO共聚物、增粘树脂、增塑剂、天然极性添加剂、抗氧剂、各组分的重量份数为：
(1)30～100重量份数的SIS-PEO共聚物；
(2)5～35重量份数的天然极性添加剂，所述的天然极性添加剂选自纤维素、木质素、甲壳素；
(3)30～100重量份数的增粘树脂，所述的增粘树脂选自石油树脂、酷烯树脂、松香或其组合物；
(4)10～60重量份数的增塑剂，所述的增塑剂选自矿物油、液体石蜡、白油或其组合物；
(5)0.5～3重量份数的抗氧剂，所述抗氧剂选自[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、橡胶促进剂或者其组合物。
进一步的，所述的SIS-PEO共聚物优选40～70重量份数；所述的天然极性添加剂优选10～20重量份数：所述的增粘树脂优选40～70重量份数；所述的增塑剂优选10～40重量份数；所述的抗氧剂优选1～2重量份数。
一种增强型低温热熔双亲性苯乙烯系热熔压敏胶的制备方法，包括以下步骤：
第一步，在充满N2的密闭容器中，70～120℃条件下，将SIS-PEO共聚物、增塑剂和增粘树脂按各自的重量分数熔融混合，制备苯乙烯系热熔压敏胶；
第二步，在第一步得到的苯乙烯系热熔压敏胶中，加入天然极性添加剂，改善体系的亲水性和剥离强度；
第三步，在70～120℃条件下，通过热熔涂布机将上述制备的热熔压敏胶基质涂布在厚度为100μm左右的聚酯薄膜上，涂布厚度为120±20μm，待冷却后压覆背衬材料，得到的热熔压敏胶片。
进一步的，所述的SIS-PEO共聚物中(SIS-PEO指苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯-环氧乙烷嵌段聚合物，PS指苯乙烯嵌段，PEO指聚环氧乙烷嵌段)，SIS-PEO共聚物的分子量在1万～10万，PS分子量在2000～2万，PEO嵌段分子量在1000～1万。
本发明的加工温度在70～120℃，优选温度在80～100℃。
本发明对所制热熔压敏胶片以粘附性能和水接触角作为压敏胶性能的评价标准。粘附性能包括持粘性和剥离强度，分别采用国家标准(GB/T4851-1998)及国家标准(GB/T2792-81)测试。
水接触角测定：采用JY-85接触角测试仪(中国常德仪表公司)测试样品的水接触角，以分析样品的表面极性。在热压机中将压敏胶加热到130℃，压制成厚度为1mm表面光滑的薄膜，将薄膜放置到接触角分析仪上，利用微量进样器向薄膜表面滴加20μL去离子水，2分钟后利用带有测角目镜的测角仪测试其水接触角。为保证数据的准确性，每个样品测试三次，取平均值。
本发明的效果和益处是：
以SIS-PEO和能与聚环氧乙烷嵌段形成强氢键的天然极性添加剂组成骨架材料，使体系能够同时满足低温熔融加工、亲水性以及高剥离强度等性能要求，本发明制备得到的增强型低温热熔双亲性苯乙烯系热熔压敏胶的水接触角在80°以下，最优能够达到50°，具有高亲水性，180°剥离强度(N/25mm)达到10以上，高于行业上高剥离强度产品要求的8N/25mm。满足医学及电子电器等领域提出的使用新需求。
附图说明
图1为实施例1至实施例6及对比例水接触角测试结果图。
图2为实施例1至实施例6及对比例180°剥离强度图。
具体实施方式
以下实施例仅是说明性的，不以任何方式限制本发明的范围
实施例1
首先，在充满N2的80℃密闭容器中，依次加入40重量份数萜烯树脂、10重量份数液体石蜡、1重量份[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和40重量份数SIS-PEO共聚物(SIS-PEO分子量2万；PS分子量4000；PEO去嵌段分子量为2000)，熔融混合15分钟后，加入10重量份数纤维素，继续混合10分钟，最后，在80℃温度下，通过热熔涂布机将上述制备的热熔压敏胶涂布在厚度为100μm的聚酯薄膜上，涂布厚度120±20μm，冷却后压覆背衬材料，其粘附性能见表1，水接触角见图1。
实施例2
首先，在充满N2的90℃密闭容器中，依次加入50重量份数石油树脂、20重量份数矿物油、1.5重量份橡胶促进剂和50重量份数SIS-PEO共聚物(SIS-PEO分子量3万；PS分子量6000；PEO去嵌段分子量为3000)，熔融混合15分钟后，加入12重量份数木质素，继续混合10分钟，最后，在90℃温度下，通过热熔涂布机将上述制备的热熔压敏胶涂布在厚度为100μm的聚酯薄膜上，涂布厚度120±20μm，冷却后压覆背衬材料，其粘附性能见表1，水接触角见图1。
实施例3
首先，在充满N2的100℃密闭容器中，依次加入60重量份数松香、30重量份数白油、2重量份[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和60重量份数(SIS-PEO共聚物SIS-PEO分子量4万；PS分子量8000；PEO去嵌段分子量为4000)，熔融混合15分钟后，加入16重量份数甲壳素，继续混合10分钟，最后，在100℃温度下，通过热熔涂布机将上述制备的热熔压敏胶涂布在厚度为100μm的聚酯薄膜上，涂布厚度120±20μm，冷却后压覆背衬材料，其粘附性能见表1，水接触角见图1。
实施例4
首先，在充满N2的100℃密闭容器中，依次加入70重量份数石油树脂、40重量份数白油、1重量份[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和70重量份数SIS-PEO共聚物(SIS-PEO分子量6万；PS分子量1.2万；PEO去嵌段分子量为6000)，熔融混合15分钟后，加入20重量份数木质素，继续混合10分钟，最后，在100℃温度下，通过热熔涂布机将上述制备的热熔压敏胶涂布在厚度为100μm的聚酯薄膜上，涂布厚度120±20μm，冷却后压覆背衬材料，其粘附性能见表1，水接触角见图1。
实施例5
首先，在充满N2的90℃密闭容器中，依次加入70重量份数萜烯树脂、30重量份数液体石蜡、1.5重量份橡胶促进剂和40重量份数SIS-PEO共聚物(SIS-PEO分子量7万；PS分子量1.4万；PEO去嵌段分子量为7000)，熔融混合15分钟后，加入22重量份数纤维素，继续混合10分钟，最后，在90℃温度下，通过热熔涂布机将上述制备的热熔压敏胶涂布在厚度为100μm的聚酯薄膜上，涂布厚度120±20μm，冷却后压覆背衬材料，其粘附性能见表1，水接触角见附图1。
实施例6
首先，在充满N2的80℃密闭容器中，依次加入60重量份数松香、20重量份数白油、2重量份[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和50重量份数SIS-PEO共聚物SIS-PEO分子量8万；PS分子量1.6万；PEO去嵌段分子量为8000)，熔融混合15分钟后，加入24重量份数甲壳素，继续混合10分钟，最后，在80℃温度下，通过热熔涂布机将上述制备的热熔压敏胶涂布在厚度为100μm的聚酯薄膜上，涂布厚度120±20μm，冷却后压覆背衬材料，其粘附性能见表1，水接触角见图1。
对比例
首先，在充满N2的180℃密闭容器中，依次加入50重量份数石油树脂、20重量份数白油和30重量份数商品化SIS(YH-1105，分子量为8万，苯乙烯含量为15wt％，)，熔融混合15分钟，在160℃温度下，通过热熔涂布机将上述制备的热熔压敏胶涂布在厚度为100μm的聚酯薄膜上，涂布厚度120±20μm，冷却后压覆背衬材料，其粘附性能见表1，水接触角见图1。
表1
本发明的加工温度在120℃以下，制备得到的热熔压敏胶具有良好的亲水性和黏附性能。从图1的数据可知，制备的热熔压敏胶水接触角在80°以下，最优能够达到50°，拥有良好的亲水性。从表1的数据可知，本发明以一种双亲性SIS-PEO共聚物和一种可以与PEO嵌段相互作用生成强氢键增强压敏胶内聚强度的天然极性添加剂为骨架材料制备得到的剥离强度比对比例中的提高了3倍以上，高于高剥离强度行业标准的8N/25mm，且同样拥有良好的持粘性能。
以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，但并不能因此而理解为对本发明专利的范围的限制，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下还可以做出若干变形和改进，这些均属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种增强型低温热熔双亲性苯乙烯系热熔压敏胶，其特征在于，所述增强型低温热熔双亲性苯乙烯系热熔压敏胶的组成包括SIS-PEO共聚物、增粘树脂、增塑剂、天然极性添加剂、抗氧剂；其骨架材料是一种双亲性SIS-PEO共聚物和一种可以与PEO嵌段相互作用生成强氢键增强压敏胶内聚强度的天然极性添加剂。
2.根据权利要求1所述的一种增强型低温热熔双亲性苯乙烯系热熔压敏胶，其特征在于，所述的增强型低温热熔双亲性苯乙烯系热熔压敏胶的各组分的重量份数为：
(1)30～100重量份数的SIS-PEO共聚物；
(2)5～35重量份数的天然极性添加剂；
(3)30～100重量份数的增粘树脂；
(4)10～60重量份数的增塑剂；
(5)0.5～3重量份数的抗氧剂。
3.根据权利要求2所述的一种增强型低温热熔双亲性苯乙烯系热熔压敏胶，其特征在于，所述的天然极性添加剂选自纤维素、木质素、甲壳素，所述的增粘树脂选自石油树脂、酷烯树脂、松香或其组合物，所述的增塑剂选自矿物油、液体石蜡、白油或其组合物，所述抗氧剂选自[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、橡胶促进剂或者其组合物。
4.根据权利要求2所述的一种增强型低温热熔双亲性苯乙烯系热熔压敏胶，其特征在于，所述的SIS-PEO共聚物优选40～70重量份数；所述的天然极性添加剂优选10～20重量份数：所述的增粘树脂优选40～70重量份数；所述的增塑剂优选10～40重量份数；所述的抗氧剂优选1～2重量份数。
5.根据权利要求1所述的一种增强型低温热熔双亲性苯乙烯系热熔压敏胶，其特征在于，所述的增强型低温热熔双亲性苯乙烯系热熔压敏胶的水接触角在80°以下，最优能够达到50°，具有高亲水性；其180°剥离强度(N/25mm)达到10以上。
6.一种权利要求1-5任一所述的增强型低温热熔双亲性苯乙烯系热熔压敏胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步，在充满N2的密闭容器中，70～120℃条件下，将SIS-PEO共聚物、增塑剂和增粘树脂按各自的重量分数熔融混合，制备苯乙烯系热熔压敏胶；
第二步，在第一步得到的苯乙烯系热熔压敏胶中，加入天然极性添加剂，改善体系的亲水性和剥离强度；
第三步，在70～120℃条件下，通过热熔涂布机将上述制备的热熔压敏胶基质涂布在聚酯薄膜上，待冷却后压覆背衬材料，得到的热熔压敏胶片。
7.根据权利要求6所述的一种增强型低温热熔双亲性苯乙烯系热熔压敏胶的制备方法，其特征在于，所述的SIS-PEO共聚物中，SIS-PEO共聚物的分子量在1万～10万，PS分子量在2000～2万，PEO嵌段分子量在1000～1万。
8.根据权利要求6所述的一种增强型低温热熔双亲性苯乙烯系热熔压敏胶的制备方法，其特征在于，所述的第一步和第三步的温度优选80～100℃。
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