粘接聚烯烃胶粘剂的研制

韩文彬

摘要：用SBS、增粘树脂、增塑剂、有机溶剂配制出对聚烯烃（未表面处理）粘接性能良好的溶剂胶。主要探讨了增粘树脂种类对胶接性能的影响。

关键词：SBS；聚烯烃；树脂；溶剂；胶粘剂

中图分类号：TQ433.4 文献标识码：A 文章编号：1001-5922（2013）07-0065-04

聚烯烃是常用的工程塑料，被广泛应用于各行各业。然而，聚烯烃属难粘材料，主要是由于其表面能较低，无官能基团，结构规整，结晶度高等因素所致。所以，不经表面处理，聚烯烃很难被一般胶粘剂润湿、粘接。有关聚烯烃类材料粘接的研究，一直是国内外所关注的课题。

SBS（苯乙烯-丁二烯-苯乙烯）是热塑性弹性体，在室温下具有顺丁橡胶的柔韧性和回弹性，在高温下又呈现聚苯乙烯的热塑性，兼具热塑性塑料和硫化橡胶的双重性。另外，SBS极性较小，溶解性也好。为此，以SBS为主体材料，配以增粘树脂和助剂，制成了溶剂型胶粘剂，在聚烯烃板材上90°剥离强度达到40 N/2.5 cm。

1 实验部分

1.1 主要原料

SBS 1401（YH-792）、SBS 4303（YH-801），中国石化巴陵石油化工有限责任公司；SBS（D-1155JP），KRATON JSR Elastomers K.K；古马隆树脂，宝山钢铁股份有限公司化工分公司；萜烯树脂，赣州泰普化学有限公司；特级松香、松香甘油酯、松香季戊四醇酯、氢化松香、萜烯-苯乙烯树脂，均为工业级；烷基酚醛树脂，上海涂料有限公司上海南大化工厂；C9石油树脂、特殊聚合树脂、DBP，工业级；TXIB增塑剂（2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇二异丁酸酯），齐鲁伊士曼精细化工有限公司；2，6-二叔丁基对甲酚、甲苯、溶剂汽油、乙酸乙酯、碳酸二甲酯，均为工业级。

1.2 检验仪器

分析天平，精度0.0001 g；QSG型18阶铁钴比色计，上海济成分析仪器有限公司；比色箱，上海嘉标测试仪器有限公司；黏度计，数显；电子拉力机，工业用。

1.3 制备

按比例将SBS、增粘树脂、增塑剂及防老剂放入有机溶剂中，在室温下搅拌溶解均匀即成聚烯烃胶粘剂[1]。

1.4 性能测试

外观用比色计测定；

黏度用黏度计测定；

不挥发物含量用分析天平测定；

90°剥离强度用电子拉力机测定：将胶粘剂直接涂在干净的聚烯烃板材（100 mm×25 mm×4 mm）上，室温晾置4 h后再于70 ℃烘箱内烘干20 h，用电子拉力机测其90°剥离强度。

2 结果与讨论

2.1 SBS品种的选择

SBS是嵌段共聚物，是由中间柔性的橡胶链段（聚丁二烯）和2端硬性的塑料链段（聚苯乙烯）嵌合而成。SBS又有线型结构和星型结构之分。选用多种牌号的SBS进行实验，发现线型与星型结构配合使用的强度较高[2]。将3种SBS按质量比1∶1∶1溶于甲苯中，SBS质量分数均为25%，其黏度比较见表1。

2.2 增粘树脂对胶接性能的影响

2.2.1 增粘树脂的选择

增粘树脂的加入，有的可以增加胶的粘附性，有的则增加胶的硬度，这取决于树脂的软化点以及树脂和SBS中哪一相相容。取SBS和多种增粘树脂进行实验，2者质量比为1∶1溶于甲苯中制成胶液，然后涂在聚烯烃板材上进行性能测试，结果见表2。

由表2可以看出，古马隆树脂、烷基酚醛树脂、C9石油树脂及特殊聚合树脂增加了胶的硬度，但对聚烯烃的粘附性较差，而其他的树脂则增加了胶的粘附性，降低了胶层硬度。

2.2.2 不同树脂混合对胶接性能的影响

由表2可知，内聚强度可由硬度较高的古马隆树脂、烷基酚醛树脂、C9石油树脂及特殊聚合树脂等提供，而粘附性可由软化胶层的树脂获得。表3给出了软硬树脂按质量比1∶1混合后粘接聚烯烃的90°剥离强度。

由表3看出，松香甘油酯和特殊聚合树脂混合后粘接聚烯烃的90°剥离强度最高（也是颜色最浅的组合）。为进一步优化配方，将松香甘油酯与特殊聚合树脂按不同比例混合对聚烯烃进行粘接实验，结果见图1。

从图1看出，剥离强度随2种树脂的比例增加先增大后减小，当松香甘油酯和特殊聚合树脂比例为6∶4左右时达到最大值。考虑到硬化树脂的加入量过多会使胶层硬而脆，所以将软硬树脂的质量比定为6.5∶3.5。

2.2.3 增粘树脂用量对粘接强度的影响

在100质量份SBS中加入不同量的增粘树脂考查胶对聚烯烃的粘接性能，结果见图2。增粘树脂为松香甘油酯和特殊聚合树脂以6.5∶3.5比例混合而成。

由图2可以看出，90°剥离强度随增粘树脂加入量的增加而先增大后略减小。在用量超过100份后，由于橡胶量的减少，内聚强度减小导致剥离强度反而降低。最后选择增粘树脂和SBS的质量比为1∶1。

2.3 增塑剂的选择[3]

为使胶层对聚烯烃具有长期的粘接性，同时具有较高的初粘性，在胶中还需加入适量的增塑剂。为满足欧盟的相关法令，不用邻苯二甲酸酯类增塑剂，而采用TXIB增塑剂。在实验中发现，当增塑剂加入量超过胶总量的2%时，胶的内聚强度大为降低，加入量1%为好。

2.4 溶剂的选择[4]

从橡胶及树脂的溶解性、溶剂挥发速度、环保性考虑，采用了沸点不同、种类不同的混合溶剂。选用环己烷、碳酸二甲酯[1992年DMC在欧洲通过了非毒性化学品（Non Toxic Substance）的注册登记，属于无毒或微毒化工产品]及溶剂油混合溶剂。

2.5 配方及性能

胶粘剂的配方见表4。

按上述配方制得的胶粘剂技术指标见表5。

用自制的溶剂胶与市售的可粘接聚烯烃溶剂胶进行性能比较，结果见表6。

从表6可以看出，本聚烯烃胶的剥离强度随着时间的推移在逐渐增加，而市售胶随时间延长强度降低。另外，本聚烯烃胶还具有色浅、透明的优点。

3 结论

以SBS为主体，配合软硬混合树脂及增塑剂，可以制成能粘接未经表面处理的聚烯烃材料的胶粘剂，其剥离强度可高达40 N/2.5 cm。

参考文献

[1]李子东，于敏，李广宇.SBS在胶粘剂中的应用[J].化学与黏合，1997（3）：159-177.

[2]李子东，李广宇.橡胶型胶粘剂的发展现状与趋势[A].第八届橡胶型胶粘剂技术与信息交流会论文集[C].中国胶粘剂和胶粘带工业协会，2012.27-34.

[3]李子东，李广宇，张静，等.SBS系列胶粘剂的进展[J].粘接，1999（5）：30-35.

[4]刘萍，毕建波.SBS黏合剂中溶剂的选择[P].中国胶粘剂，2001，10（2）：28-29.