KristalexTM和EndexTM碳氢树脂对压敏胶（PSA）性能的研究

康成武

【摘 要】热熔压敏胶配方体系中苯乙烯系热塑性弹性体（SBC）为其提供了内聚力、强度和耐热性。室温下苯乙烯相在胶粘剂中形成物理性交联网络其结构式，而伊士曼Kristalex和Endex碳氢树脂作为增粘树脂与之搭配使用，对压敏胶性能的进行改善。我们通多对压敏胶中SBC结构式的了解、树脂结构性能的描述，来有针对性的选择不同的树脂对压敏胶性能改善，并作出对比测试，最终得出性能改善数据，此数据有利于压敏胶配方研究者根据不同性能需求，能快速、准确的选择合适树脂搭配，为配方提供便利途径。

【关键词】压敏胶;苯乙烯嵌段共聚物（SBC）;Kristalex和Endex碳氢树脂

中图分类号： O631.3 文献标识码： A文章编号： 2095-2457（2019）24-0038-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.24.019

1 压敏胶介绍

压敏胶（PSA）在性质上是独一无二的，并且总是用于几乎每天的日常生活中，作签贴、塞子、胶带和其他许多特殊用途。压敏胶与一般胶黏剂不同之处在于它们可以通过一个轻微的压力从物体表面黏贴或分离许多次，并不留残余一类具有对压力有敏感性的胶粘剂。压敏胶按照主体树脂成分可分为橡胶型和树脂型两类。橡胶型又可分为天然橡胶和合成橡胶类;树脂型又主要包括丙烯酸类、有机硅类以及聚氨酯类。橡胶类压敏胶又称为弹性体型压敏胶，这类压敏胶所用的弹性体最早是天然橡胶，以后逐步扩展到各种合成橡胶，热塑性弹性体（热熔压敏胶）。

热熔压敏胶主要组成是由（1）苯乙烯嵌段共聚物（SBC）;（2）增黏剂;（3）增塑剂;（4）抗氧化剂。将这些组分在高温条件下混合在一起时（一般为170-180℃），并没有化学反应或交联现象发生。我们可以将高分子视为溶质，而将低分子量的添加剂，如増粘树脂和矿物油，视为溶剂;整个混合物就成为一个「固态溶液」。固态溶液和一般习惯认知的「流体溶液」有些不同。在流体溶液中，溶剂可以快速的挥发离开溶质母体;它只是被用来带动高分子的一个媒介物，而非用来调整胶粘剂配方物性的一个成分。而热熔胶裡用来调整配方物性的低分子量添加剂则需要花很长的时间或等待胶粘剂接触到其他物质后才会慢慢的离开高分子溶质母体。当这些小分子逐渐离开母体之后，整体配方的比例会产生变化。接着物性也因此随着老化时间延长或温度上升而慢慢不断的改变。最显着的例子是，当热熔压敏胶被应用在商标纸或胶带时，会随着储存时间的延长，压力的上升，或温度的提高;使得増粘树脂或矿物油慢慢的离开高分子母体，移行进入所使用的面材中。严重时，会造成标籤或胶带明显渗油，失粘或翘边的现象。解决此问题的方法是选择相容性较好的高分子和添加剂体系;同时尽量减少低分子量物质的比例。

文章主要以主体苯乙烯系热塑性弹性体（SBC）和增粘树脂的相容性为主要方向进行研究。SBC系列品种中主要有4种类型，即：苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS）;苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SIS）;苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物（SEBS）;苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯嵌段共聚物（SEPS），其中SEBS和SEPS分别是SBS和SIS的加氢共聚物。

2 碳氢树脂在压敏胶中引用探究

Kristalex和 Endex碳氢树脂优先改性SBC的苯乙烯段，并在PSA配方中可用来平衡内聚力，粘度和耐温性。Endex和Kristalex纯单体树脂具有水白色，高度稳定性、极性、低分子量等特点。

·KristalexTM3070和KristalexTM3085碳氢树脂

这些低软化点，水白色树脂可降低熔融粘度，增加PSA在环境温度下硬度和内聚力。

·KristalexTM3100碳氢树脂

这款中间软化点，水白色树脂可降低熔融粘度，增加PSA在环境温度下硬度和内聚力。

·EndexTM155和KristalexTM5140 碳氢树脂

这些非常高的软化点，水白色树脂可提高熔融粘度，提高PSA在室温和高温下的内聚力。

3 碳氢树脂应用在SBC压敏胶中的技术研讨

文章从SBC热塑性压敏胶中主体SBC结构参数出发研究，SBC中苯乙烯含量、偶联度比例和熔体流动速率（MFR）（或称为熔融指数，MI）是影响热塑性压敏胶黏性能和加工性能的三个关键分子结构参数。每个单独的SBC分子链都是由中间嵌段（橡胶相）和端嵌段（塑胶相）组成的。中间嵌段（橡胶相）提供黏性和附着力，两端嵌段（塑胶相）影响胶黏剂的熔融粘度，并在冷却后提供强度。塑胶相的含量和流变影响胶粘剂的粘结性能、耐热性、以及应用温度。这些端嵌段结合在一起时就形成了物理性交联相。当周围温度高于物理性交联相的软化点时，这些结合的相就会再熔融分开。

由于本文研究采用Kristalex和Endex碳氢树脂是由纯芳香族单体制备的热塑性树脂，按照结构来看，这些树脂优先改性SBC苯乙烯嵌段。实验采用固定SBC配方，跟换不同树脂及比例，得出成品分别在70℃、40℃、室温进行粘度、耐剪切力试验，在不锈钢上进行180°剥离力和初粘力测试，并通过SAFT（剪切粘接失效温度）来测试耐温性。

配方采用：科腾SIS，KRATON D1161（15%苯乙烯）和科腾SIS，KRATON D1126（19%苯乙烯）嵌段共聚物配方中。配方以100 份 SIS、110 份 PiccotacTM1095、10 份 CalsolTM5550、克拉玛依环烷油4010、抗氧剂1010和两种配比KristalexTM或EndexTM碳氢树脂为基础，见表1。

树脂优先进入SBC胶粘剂的苯乙烯域，在360°F时，较低分子量的Kristalex3078和3085树脂软化苯乙烯结构域，并降低胶粘剂粘度。相比之下，分子量较高的Kristalex 5140和Endex 155树脂在物理上增强了苯乙烯相，提高了胶粘剂粘度，如图1所示。

胶粘剂粘度可通过改变端嵌段树脂比重增加高分子量树脂的用量，增加粘度，如添加到SBC中。增加低分子量树脂的量会进一步降低粘度，当增加高分子量树脂的量时，粘度会增加，如图2所示。

通过改变不同分子量树脂的用量来调节胶粘剂粘度的能力是胶粘剂配方的一个有用工具。值得注意的是，这些树脂的加入也会影响胶粘剂的RBSP和SAFT。Kristalex 3070、3085和3100树脂降低了苯乙烯段区域的软化点，并且明显降低了粘接剂RBSP和SAFT，如表2中KRATON？D1126配方所示。相反，Kristalex 5140和Endex 155树脂增加了胶粘剂的RBSP和SAFT，即使在10 份的情况下。这种效应在线性D1161和径向D1126中都是相似的。

调整胶粘剂粘度必须与胶粘剂的粘接强度要求相平衡。所有的Kristalex和Endex树脂都可增加胶粘剂的RT内聚力，当加入20份端嵌段树脂时，在室温下显著提高，持粘力力从5000分钟左右到10000分钟以上。图3表明，当持粘力测试温度提高到40℃时，含Kristalex 3070的PSA的内聚强度没有增加，但测试的其它端嵌段树脂确实表现出增加了胶粘剂的内聚力和持粘力。

如图4所示，如果需要在70℃增加内聚力，则可以使用Kristalex5140和Endex155来加强SBC的苯乙烯相，增加高温内聚力和70℃持粘力。在40℃对胶带老化2周后，对胶粘剂的内聚力和剪切力的效果依然保持。

低分子量端嵌段树脂除了可以让配方设计师调整SBC基PSA的粘度和内聚强度外，还可以提高对不锈钢的初粘力和180°剥离力，老化后性能保持良好。

4 结论

伊士曼化学公司的Kristalex和Endex碳氢树脂优先改性SBC粘合剂的苯乙烯嵌段。低分子量的Kristalex树脂降低了360°F的胶粘剂粘度，提高了室温和中等温度的内聚强度。相比之下，分子量较高的Kristalex 5140和Endex155樹脂在70℃时增加了胶粘剂粘度和内聚强度。这些树脂可用于平衡使用苯乙烯嵌段共聚物配制的热熔压敏胶（PSA）的内聚力、粘度和耐温性，给PSA配方调配者提供了有利数据，使得能快速、准确的做出选择。