兩嵌段SI 對SIS及其熱熔壓敏膠性能的影響

黃勇 袁煜艷

收稿日期：2013-07-12

作者簡介：黃勇（1970-），男，工程師，從事技術管理工作。E-mail：huangyong001.blsh@sinopec.com。

摘要：研究了兩嵌段SI對SIS及其熱熔壓敏膠性能的影響。結果表明，SI含量增加，SIS的拉伸強度降低，熔體流動速率（MFR）增大，其熱熔壓敏膠初粘性增大、持粘性減小，180°剝離強度先增大后減小，熔融黏度和軟化點降低。兩嵌段SI分子質量增加，SIS的 MFR降低，其熱熔壓敏膠的熔融黏度和軟化點增大。兩嵌段SI嵌段比增加，SIS的硬度增大、MFR降低，其熱熔壓敏膠的初粘性減小，熔融黏度和軟化點增大。

關鍵詞：兩嵌段SI；嵌段比；SIS性能；熱熔壓敏膠性能

中圖分類號：TQ436+.3 文獻標識碼：A 文章編號：1001-5922（2013）11-0057-04

1 前言

苯乙烯與異戊二烯的嵌段共聚物——SIS，具有很好的內聚力和優良的粘接性能，與其他添加劑相容性好，主要用于制備熱熔壓敏膠。構型上SIS分為星型和線型2種結構。星型SIS采用2步加料——偶聯法合成，產物中含一定量的兩嵌段SI；線型SIS采用3步加料法合成，產物中不含兩嵌段SI [1，2]。兩嵌段SI因其分子結構存在“網絡缺陷”，不具備3嵌段SIS的物理交聯作用，因而其內聚力小，耐熱性差，但卻有高流動性、高粘附性及良好的分切性能[3]。由于兩嵌段SI的獨特性能，國內外很多線型SIS產品都摻混有不同量的兩嵌段SI，以滿足市場對SIS熱熔壓敏膠性能多樣化的要求。為了更好地開發含兩嵌段SI的SIS新產品，滿足市場需求，本文研究了兩嵌段SI對SIS及其熱熔壓敏膠性能的影響。

2 實驗部分

2.1 試驗儀器設備及原材料

5 L聚合小試裝置、全套物檢設備及熔融指數儀、熱熔壓敏膠制備及涂布裝置，合成橡膠事業部橡塑中心自備；初粘測試儀（CZY-G）、持粘測試儀（CZY-S）、200N電子剝離實驗機（BLD-200N），濟南蘭光機電技術發展中心。

苯乙烯（300/t中試裝置現場取），水值≤20×10-6；異戊二烯（SBS車間現場取），水值≤20×10-6；正丁基鋰（300/t中試裝置現場取），濃度 0.5 mol/L；聚合溶劑（主要環己烷，中試裝置取），水值≤20×10-6；萜烯樹脂；增塑劑（環烷油 KN-4010），新疆；SIS-1105，（S/I=15/85、相對分子質量12～13萬），巴陵石化。

2.2 試驗方法

2.2.1 小試聚合

1）兩嵌段SI的合成

在5 L聚合釜中，采用陰離子聚合方法合成SI。按設計量加入聚合溶劑、苯乙烯、活化劑，以引發劑破雜后加入計算量的引發劑丁基鋰。在一定溫度下反應20 min左右，待反應完成后再加入計算量的異戊二烯進行2段反應 15～25 min左右終止，放料。

2）含兩嵌段SI的SIS 制備

在合成的兩嵌段SI膠液中按計算量加入SIS-1105及溶劑，溶解并充分混勻，用蒸氣凝析、剪碎、烘干，得到含兩嵌段SI的SIS，分別對其進行性能檢測和熱熔壓敏膠試驗。

2.2.2 SIS熱熔膠制備

在500 mL三頸瓶中，分別加入一定量的含兩嵌段SI的SIS、增粘樹脂、增塑劑、防老劑，升溫至180～200 ℃，攪拌直至成為均勻黏稠的熔體即為熱熔壓敏膠。熱溶壓敏膠基礎配方為（質量份）：SIS（含SI）30份；環烷油 18份；萜烯樹脂 50份。

將制備好的熱熔壓敏膠在小型涂布機上涂布，得到熱熔壓敏膠試片，用于性能測試。

2.3 性能測試

SIS的扯斷拉伸強度：按GB/T 528—1998進行；

硬度：按GB/T 531—1999進行；

熔體流動速率（MFR）：按GB/T 3682—2000進行；

SI的分子質量及其分布采用凝膠滲透色譜儀測定，溶劑為THF；

初粘性：參照GB 4852—1984，將壓敏膠試樣水平放置于助滾斜面的正下方，將6#小球從30°傾角斜面10 cm處自由滾下，計量小球在壓敏膠試樣上的滾動距離；

持粘性：按GB 4851—1984進行；

180°剝離強度：按GB/T 17200進行；

熔融黏度：按GB/T 2794—1995方法進行；

軟化點：環球法。

3 結果與討論

3.1 兩嵌段SI對SIS性能的影響

1）兩嵌段SI含量對SIS性能的影響

兩嵌段SI含量對SIS性能的影響如表1所示。SI的嵌段比為15/85、相對分子質量為6萬。

由表1可知，隨著兩嵌段SI含量的增加，SIS的拉伸強度逐漸降低，MFR逐漸增大。這是由于相對于3嵌段SIS，兩嵌段SI在微觀結構上有“網絡缺陷”，缺乏物理交聯作用，不具備硫化橡膠的特性，導致其力學性能差，流動性變好。

2）兩嵌段SI相對分子質量對SIS性能的影響

兩嵌段SI相對分子質量對SIS性能的影響見表2，其中SI的嵌段比為15/85、含量為25%。

由表2可知，隨著SI的分子質量的增大，SIS的拉伸強度略有增大，MFR有一定程度的降低。說明SI的分子質量對SIS的內聚強度影響較小，對熔體流動性影響較大。

3）兩嵌段SI的嵌段比對SIS性能的影響

SI的嵌段比對SIS性能的影響如表3所示。SI的相對分子質量為6萬、含量為25%。

由表3可知，隨著SI嵌段比的增大，SIS硬度增大，MFR減小。

3.2 兩嵌段SI對SIS熱熔壓敏膠性能的影響

1）兩嵌段SI含量對SIS壓敏膠性能的影響[3]

兩嵌段SI含量對SIS壓敏膠性能的影響如表4所示。

由表4可知，隨著SI含量的增加，熱熔壓敏膠初粘性增大、持粘性降低，180°剝離強度先增大后減小。這是由于初粘性主要取決于壓敏膠的粘附強度，持粘性主要取決于壓敏膠的內聚強度。而180°剝離強度則取決于壓敏膠的粘附性能和內聚強度的綜合平衡。兩嵌段SI由于分子結構的網絡缺失及分子質量較小的原因，具有極好的粘附性能和極差的內聚強度，導致其含量增加時壓敏膠的初粘性增大，持粘性降低。當SI含量少時，體系的粘附強度相對較低，內聚強度相對較高，此時的剝離強度以粘附強度為主；當SI含量高時，體系的粘附強度較高，內聚強度較低，此時的剝離強度以內聚強度為主；當2者較平衡時，180°剝離強度就會出現最大值。同時，壓敏膠的熔融黏度和軟化點都降低，有利于機械涂布施工。

2）SI相對分子質量對SIS壓敏膠性能的影響

兩嵌段SI相對分子質量對SIS壓敏膠性能的影響見表5。

由表5可知，隨著兩嵌段SI的分子質量增大，熱熔壓敏膠的初粘性略有減小，持粘性略有增大，熔融黏度和軟化點增加。

由表6可知，隨著兩嵌段SI嵌段比的增大，熱熔壓敏膠的初粘性減小，持粘性略有增大，熔融黏度和軟化點有所增大。

4 結論

1）隨著兩嵌段SI含量的增加，SIS的拉伸強度逐漸降低，MFR逐漸增大；熱熔壓敏膠初粘性逐漸增大、持粘性逐漸降低，180°剝離強度先增大后減小，熔融黏度和軟化點降低。

2）隨著兩嵌段SI分子質量的增加，SIS的拉伸強度略有增大，MFR降低；熱熔壓敏膠的初粘性略有減小，持粘性略有增大，熔融黏度和軟化點增大。

3）隨著兩嵌段SI嵌段比的增加，SIS的拉伸強度略有增大，MFR降低，硬度增大；熱熔壓敏膠的初粘性減小，持粘性略有增大，熔融黏度和軟化點增大。

參考文獻

[1]張雷，董汝秀，金關泰.SIS和（SI）nR 的結構與性能[J].合成橡膠工業，1991，14（3）：172-174.

[2]張雷，董汝秀，金關泰.苯乙烯、異戊二烯星型嵌段熱塑性彈性體的合成[J].石油化工，1990，19（9）：601-606.

[3]袁煜艷.SIS技術參數對其熱熔壓敏膠性能的影響[J].粘接，2012（01）：61-63.