氢化C5石油树脂/SBS对热熔型压敏胶的性能影响

王坤，康永

(陕西金泰氯碱化工有限公司, 陕西 榆林 718100)

氢化C5石油树脂/SBS对热熔型压敏胶的性能影响

王坤，康永

(陕西金泰氯碱化工有限公司, 陕西 榆林 718100)

研究了改性C5石油树脂在热熔压敏胶中的应用。实验采用加氢改性后的C5石油树脂，即氢化C5石油树脂作为热熔压敏胶(HMPSA)配方中的增黏剂，SBS热塑性弹性体为增韧剂，邻苯二甲酸丁酯为增塑剂，同时还加入了少量的抗氧剂和防老剂，来制备环保型热熔压敏胶。实验通过单因素考察反应温度、反应时间和搅拌速度对制备热熔压敏胶的影响，确定了制备压敏胶的最佳工艺条件，即反应温度150℃，反应时间2.5 h，搅拌速度600 r.min-1。在此条件下，通过改变各组分在配方中的含量，从而制备出了一系列热熔压敏胶产品。实验通过对这些压敏胶产品性能的测定(如初黏性、180℃熔融黏度、剥离强度和破坏状态等)，得到了一个最佳的热熔压敏胶配方，即氢化C5石油树脂40%(质量分数)，邻苯二甲酸丁酯35%，SBS热塑性弹性体20%，抗氧剂3%，防老剂2%。

氢化C5石油树脂；热熔压敏胶；初黏性；剥离强度

随着现代经济的飞速发展，人们的生活质量正在不断提高，对于生活用品的要求也在不断提升，除了对于产品性能的要求，安全和环保的理念也已经深入人心。其中C5石油树脂以其性能优良、环保等多方面优势，近些年来备受人们的青睐[1]。C5石油树脂是裂解乙烯的C5馏分，经热聚合或催化聚合而成，一般平均分子量在1 000～3 000之间[2]。做为一种低分子量、热塑性树脂，其具有降凝、增黏和改善黏度的性能。在路标漆、涂料、油墨等行业都得到了很好的应用，尤其是在热熔型压敏胶中的应用，更为突出。C5石油树脂可做为SBS热熔型压敏胶配方中的增黏剂，可以有效的起到提高胶体初黏性，改善胶体润湿性等作用。

但在配方优化和升级的过程中，渐渐发现C5石油树脂颜色较深(树脂颜色呈黄色至浅褐色)，含有不饱和键，在反应过程中极易氧化，最终导致生产出的产品色泽深，流动性较差，从而限制了其在这一领域的应用。所以实验采用了经加氢改性后的石油树脂，即氢化C5石油树脂做为配方中的增黏剂，制备出的热熔型压敏胶产品，取得了较好的效果，其中外观和流动性都有明显的改善，因此进一步提升了C5石油树脂在压敏胶这一行业的应用价值。最终生产出的成品可应用到标签，卫生用品等领域。

1 实验部分

1.1 实验原料

氢化C5石油树脂工业级，濮阳市恒丰石油化工有限公司；C5石油树脂 工业级，濮阳市恒丰石油化工有限公司；邻苯二甲酸丁酯(DBP) 分析纯，济南塑邦精细化工有限公司；BHT 化学纯，天津市科密欧化学试剂有限公司；SBS热塑性弹性体(星型) 工业级，慈溪市佳华塑化有限公司。

1.2 主要设备

JJ-1型精密增力电动搅拌器，江苏省金坛市科学仪器厂；DF-101S型集热式恒温加热磁力搅拌器，杭州惠创仪器设备有限公司。

1.3 实验原理

通过以上的介绍，C5石油树脂因其本身具有的一些优良的特性，在很多领域上都得到了广泛的应用，但其不饱和度过大，引起的热稳定性差、易氧化、耐候性较差等不利因素，严重制约了C5石油树脂的应用空间。通常情况下把C5石油树脂作为热熔压敏胶配方中的增黏剂，开始取得了不错的效果，但正是因其的不利因素，C5石油树脂的发展遇到了瓶颈。所以我们为了进一步挖掘C5石油树脂的潜能，改性事在必行。所以本文采用了氢化C5石油树脂来做为热熔压敏胶配方中的增黏剂，通过考察工艺条件和其他组分的加入量，来摸索出一个热熔压敏胶的制备工艺和最佳的配比，通过此配比最终制备除了热熔压敏胶产品。所以以上就是本试验设计的初衷和基本的原理。

1.4 实验过程

将四口瓶固定在恒温油浴装置上，并安装好回流装置。将油浴调节至一定温度下，开始加热，同时将一定量的氢化C5石油树脂加入到瓶中。带试样熔化后，在一段时间内逐滴加入增塑剂(邻苯二甲酸丁酯)，并开始启动搅拌。滴加完毕后，加入抗氧剂和防老剂，匀速搅拌一段时间后，开始分批量的加入SBS热塑性体，并快速搅拌，直至形成均匀稳定的溶液，出胶，放入至定型盒冷却。

2 结果与讨论

2.1 热熔压敏胶的制备工艺

通过单因素考察反应时间、温度以及搅拌速度对压敏胶性能的影响，从而得到以下数据和结论。

2.1.1 反应时间的影响

如图1和2所示，随着反应时间的增加，压敏胶的初黏性和熔融黏度都有所增加，在反应时间为2.5 h时，初黏性和熔融黏度的值都达到最大。出现此现象主要是因为，反应时间增加时，各组分的互溶性逐渐变好，直到达到最佳水平。但随着时间的进一步延长，反应物的副反应开始增加，所以胶的性能有所下降。根据以上的分析，实验最终确定反应时间为2.5 h为最佳。

2.1.2 反应温度的影响

图1 反应时间对初黏性的影响

图2 反应时间对熔融黏度的影响

图3 反应温度对初黏性的影响

反应温度主要影响热熔压敏胶的初黏性和熔融黏度等性能，见图3和4。如图3和4所示，随着反应温度的升高，压敏胶的初黏性和熔融黏度都逐渐增加，在反应温度达到150℃时，出现最大值，温度再升高后，初黏性和熔融黏度的值反而开始减小。之所以出现这样的现象主要是由于，随着温度升高时，SBS的逐渐熔化，并和其它组份互溶，形成稳定均匀的体系，但温度进一步升高，SBS就很容易在高温下发生氧化反应，从而破坏了体系的稳定性，进而就影响了初黏性和熔融黏度的值。通过以上的讨论，实验确定反应温度为150℃最为理想。

图4 反应温度对熔融黏度的影响

2.1.3 搅拌速度的影响

搅拌速度直接影响热熔压敏胶的剥离强度和初黏性，见图5和6。

图5 搅拌速度对剥离强度的影响

如图5和6所示，随着搅拌速度的加快，剥离强度和初黏性的值不断增加，当速度到达600 r.min-1后，剥离强度与初黏性的变化就趋于稳定。出现此现象的原因时，在低搅拌速度下，各组份不能到达较好的互溶，当速度达到600 r.min-1，体系就达到了平衡，剥离强度与初黏性的变化明趋于稳定。通过以上的分析，再考虑到实验应该在安全低能耗的条件下进行，所以实验确定搅拌速度为600 r.min-1比较适宜。

图6 搅拌速度对初黏性的影响

2.1.4 最佳工艺条件

通过以上的数据和结论，最终确定的制备热熔压敏胶的工艺条件，见表1。

表1 最佳工艺条件

2.2 热熔压敏胶配方的确定

通过考察氢化C5石油树脂、SBS热塑性弹性体、邻苯二甲酸丁酯等组份的加入量，对热熔压敏胶性能的影响，从而确定最佳压敏胶的配方。

2.2.1 氢化C5石油树脂的加入量对热熔压敏胶性能的影响

（1）氢化C5石油树脂的加入量对熔融黏度的影响

氢化C5石油树脂的加入量直接影响压敏胶的熔融黏度，见表2。如表2所示，随着氢化C5石油树脂加入量的增加，熔融黏度的值快速的降低，当氢化C5石油树脂的加入量达到40%以后时，熔融黏度仍然下降，但下降的速度明显变得平缓，从表中我们能很清楚的看到。之所以能出现这样的变化过程，是因为氢化C5石油树脂能够降低热熔胶的熔融温度，增加流动性，从而降低了熔融黏度，但随着其量进一步的增加，相容性渐渐变差，熔融黏度的减小也就变得缓慢几乎就保持不变。通过以上的分析，实验决定氢化C5石油树脂加入量为40%。

表2 氢化C5加入量对熔融黏度的影响

（2）氢化C5石油树脂的加入量对剥离强度的影响

氢化C5石油树脂的加入量直接影响压敏胶的剥离强度，见表3。如表3所示，随着氢化C5量的增加，剥离强度逐渐下降，当加入量达到40%以后，剥离强度的下降趋势更加明显。出现此现象，是因为氢化C5石油树脂做为增黏剂在热熔压敏胶的配方中的作用是降低黏度，使热熔压敏胶的内聚力增强，黏附力下降，所以随着其加入量的增加，剥离强度反而快速的下降。

表3 氢化C5加入量对剥离强度的影响

通过以上的数据和分析，确定氢化C5石油树脂的加入量为40%最为合理。

2.2.2 邻苯二甲酸丁酯(增塑剂)加入量对热熔压敏胶性能的影响

（1）邻苯二甲酸丁酯的加入量对熔融黏度的影响

邻苯二甲酸丁酯的加入量直接影响压敏胶的熔融黏度，见表4。

表4 邻苯二甲酸丁酯加入量对熔融黏度的影响

如表4所示，随着其加入量的增加，熔融黏度逐渐下降，在邻苯二甲酸丁酯的加入量达到35%后，熔融黏度下降的幅度逐渐变小。出现这样的变化过程主要是由于，邻苯二甲酸丁酯作为配方中的增塑剂，可以增加聚合物分子链的活动性，消弱压敏胶中聚合物的分子间力，提高伸长率、屈挠性和柔韧性，进而改善了胶的流动性，从而降低了熔融黏度。但当达到一定量后，作用明显减弱。

（2）邻苯二甲酸丁酯的加入量对初黏性的影响

邻苯二甲酸丁酯的加入量对压敏胶的初黏性有较大影响，见表5。如表5所示，随着邻苯二甲酸丁酯加入量的增加，初黏性先增加，然后有小幅的下降。出现这样的变化，是因为邻苯二甲酸丁酯可以改善配方中聚合物分子间的作用力，增加黏附力，从而增加胶的初黏性。通过以上的讨论，确定邻苯二甲酸丁酯的加入量为35%比较适宜。

表5 邻苯二甲酸丁酯加入量对初黏性的影响

2.2.3 SBS的加入量对热熔压敏胶性能的影响

SBS热塑性弹性体主要影响压敏胶的熔融黏度和剥离强度。SBS的加入量对压敏胶的熔融黏度有较大的影响，见表6。

表6 SBS加入量对熔融黏度的影响

如表6和所示，随着SBS的加入量逐渐增多，热熔胶的熔融黏度呈上升趋势，并且当SBS的加入量为20%以后，熔融黏度增大的趋势越来越明显。出现这一现象的主要原因是由于，SBS主链上含有聚丁二烯链段，在一定的温度下，丁二烯嵌段很容易发生交联，再加上互溶性等问题的存在，从而使胶的硬度和黏度增加。

表7 SBS加入量对熔融黏度的影响

如表7所示，随着SBS的加入量增多，剥离强度逐渐下降，也是由于SBS易发生交联作用，导致胶的内聚作用的增加，黏附力下降，进而导致剥离强度下降。但由于SBS具有优良的拉伸强度和弹性，永久变形性小，屈挠和回弹性好，表面摩擦力大，所以在不影响胶力学性能的前提下，选取合适的加入量，对胶性能的提升有很好的作用。所以加入SBS的量控制在20%较为合理。

2.2.4 其他组分的加入量对热熔压敏胶性能的影响

为解决SBS易氧化，热稳定性差等缺点，实验中还加入了少量抗氧剂(BHT)和防老剂为压敏胶助剂，取得了较好的效果，但要控制加入量在5%以下。

2.2.5 最佳配方

通过以上的数据和结论，得到了热熔压敏胶的最佳配方，见表8。

表8 热熔压敏胶的最佳配方

利用此配方，制备出了热熔压敏胶产品，对其性能进行了测定，见表9。

如表9所示，经实验合成的热熔压敏胶产品，在各方面性能都已经达到了行业要求的水准，可以很好的应用在标签和卫生用品等行业中。

表9 产品的性能指标与行业标准

3 结 语

(1) 通过单因素考察反应时间、反应温度和搅拌速度对制备热熔压敏胶的影响，从而确定了最佳的工艺条件，即反应温度150℃，反应时间2.5 h，搅拌速度600 r.min-1。

(2) 通过单因素考察配方中各组份的改变，对热熔压敏胶产品性能的影响，如初黏性、熔融黏度、剥离强度以及破坏状态等，得到了最佳的热熔压敏胶配方，即氢化C5石油树脂(增黏剂)40%，邻苯二甲酸丁酯(增塑剂)35%，SBS热塑性弹性体20%(增韧剂)，抗氧剂3%，防老剂2%。

[1] 侯长利, 刑进, 赵春立. 裂解C5/C9共聚石油树脂的研究[J].齐齐哈尔大学学报, 2000, 16(1): 7～9.

[2] 高栋华, 葛发祥. 橡胶用C5/C9共聚石油树脂合成新工艺初探[J]. 安徽化工, 2004, 128(2): 21～22.

Effect of hydrogenated C5petroleum resin /SBS on the properties of hot melt pressure sensitive adhesive

Effect of hydrogenated C5petroleum resin /SBS on the properties of hot melt pressure sensitive adhesive

Wang Kun, Kang Yong
(Shaanxi Jintai Chlor Alkali Chemical Co., Ltd., Yulin 718100, Shaanxi, China)

This paper studies the application of modif ed C5petroleum resin in hot melt pressure sensitive adhesive. Take hydrogenated C5petroleum resin as thickening agent of hot melt pressure sensitive adhesive (HMPSA) formulation, SBS thermoplastic elastomer as toughening agent, dibutyl phthalate as plasticizer, and small amount of antioxidants for the preparation of environmental protection HMPSA. Through single factor inf uence of reaction temperature, reaction time and stirring speed on the preparation of HMPSA, the optimum process conditions of preparing pressure sensitive adhesive are determined. That is, the reaction temperature is 150℃, the reaction time is 2.5 h, and the stirring speed is 600 r.min-1. Under these conditions, a series of hot melt pressure sensitive adhesive products are prepared by changing the content of each component in the formula. Through the experiment on the determination of these properties of pressure sensitive adhesive (initial viscosity, 180℃ melt viscosity, peel strength and damage state, etc.), the best HMPSA formula is gained, hydrogenated C5petroleum resin 40% (mass fraction), dibutyl phthalate 35%, thermoplastic elastomer SBS 20%, antioxidant 3%, and antiager 2%.

hydrogenated C5petroleum resin; hot melt pressure sensitive adhesive; initial viscosity; peel strength

TQ326.82

1009-797X(2016)24-0042-05

B

10.13520/j.cnki.rpte.2016.24.010

(R-03)

王坤(1991-)，男，本科，工程师，现从事复合材料研究工作。

2016-10-09