热熔压敏胶的应用及性能特点

1.热熔压敏胶的组成及制备

热熔压敏胶（HMPSA）是以热塑性聚合物为主的胶粘剂，它兼有热熔和压敏双重特性。在熔融状态下涂布，冷却硬化后施加轻压便能快速粘接，同时它能比较容易地被剥离，不污染被粘接表面。

热熔压敏胶的一般组成为热塑性聚合物、增粘剂、增塑剂、填充剂和抗氧剂等。用作热熔压敏胶的热塑性聚合物有热塑性弹性体、聚丙烯酸酯、有机硅及无定形聚烯烃等。其中，热塑性弹性体应用得最多，主要有SBS、SIS、SEBS、聚氨酯等。增粘树脂的品种有萜烯树脂、聚合松香、松香甘油酯、210树脂、422树脂、240树脂、古马隆树脂、QMS改性松香等。其中，以萜烯树脂最为常见，α-蒎烯聚合的萜烯树脂性能最好。各种脂肪族矿物油是苯乙烯类热塑性弹性体较理想的软化剂。从软化效果来看，环烷油效果最好，其次是液压油、L-AN68全损耗系统用油、真空泵油、邻苯二甲酸二丁酯（DBP）等，一般采用混合型软化剂效果更好。最常用的防老剂是N，N-二丁基氨基二硫代甲酸锌，用量一般为热塑弹性体的2%～5%（质量分数）。将几种防老剂配合起来使用，往往有更好的效果。常用的交联剂与天然橡胶的硫化剂相同，有硫磺或硫载体、过氧化物以及活性酚醛树脂等三类。为了降低成本，可以用天然橡胶及其他合成橡胶弹性体代替一部分热塑弹性体，也可以加入某些增强性填料，如粘土、滑石粉、钛白粉等。

工业上制造热熔压敏胶的方法有连续法和间歇法两种。连续法是将配方中各固体成分经粉碎和初步混合，连续地送进被加热到一定温度的密闭双螺杆混合挤出机中，在那里熔融并搅拌均匀，然后连续地被螺杆挤出。最好是把涂布装置与双螺杆混合挤出机连接在一起，将熔融状态的胶粘剂直接涂布成最终的压敏胶产品。间歇法是将一定量的胶粘剂各成分粉碎后，加入带有搅拌的混合器内，加热熔融并搅拌均匀后出料。

2.热熔压敏胶的改性

（1）粘度调节剂改性 粘度调节剂改性是指在热熔压敏胶中通过添加粘度调节剂来改善胶粘剂的流动性。通常，粘度调节剂为蜡类物质（如石蜡、微晶蜡和合成蜡等），其基本特点是可以降低热熔压敏胶的熔融粘度，提高其流动性；改善耐蠕变性、可曲挠性、减少抽丝现象；降低热熔压敏胶的生产成本；蜡类物质的加入会对胶粘剂的内聚强度和粘接强度产生负面影响。石蜡为碳原子数在22～36之间的正构烷烃组成的混合物，表征其性质的主要参数有结晶度、相对分子质量及其分布等。当石蜡的相对分子质量增至某一值时，石蜡与弹性体会出现不相容现象，从而发生相分离，此时会导致胶粘剂的粘接强度和拉伸强度降低。微晶蜡为C₃₁以上的支链饱和烃、环状烃和直链烃等组成的混合物；合成蜡一般为各种低相对分子质量聚乙烯、无规聚丙烯及α-烯烃等。这类蜡类物质的熔点一般在50～90℃之间，与热熔压敏胶中的热塑性弹性体具有很好的相容性。Paul等试图在热熔压敏胶配方中加入质量分数为3%、软化点为94℃的石蜡，制取的热熔压敏胶在120℃时的粘度小于1000mPa·s，玻璃化温度小于75℃，且具有很好的内聚强度。

（2）弹性体改性 目前，在热熔压敏胶中报道较多的是EVA系列与苯乙烯（St）共聚物系列。在EVA系列中，VA含量和熔体指数是影响热熔胶性能的两个关键因素。通常在EVA热熔胶中，当w（VA）=0～30%、熔体指数为1.5～400g/10min时较适宜。低温型EVA热熔胶的研究报道较多，并且制备技术已基本成熟。St类热塑性弹性体共聚物胶粘剂不仅具有热熔胶的特征而且还具有压敏胶的特性，故其应用范围比EVA热熔胶更广。通常，SIS（聚苯乙烯/异戊二烯/苯乙烯）热熔压敏胶比SBS（聚苯乙烯/丁二烯/苯乙烯）热熔压敏胶具有更低的熔融粘度和更适宜的内聚强度，但是SIS的生产成本高于SBS，由此制约了SIS热熔压敏胶的推广与应用。吴永升研究出一种可低温涂布的热熔压敏胶，该胶粘剂要求热塑性弹性体的熔体指数大于12g/10min，由此制备的胶体在130℃时的熔融粘度小于2000mPa·s，并且可以在120～130℃之间进行喷涂。该热熔压敏胶可用作一次性卫生制品的定位胶。

（3）增粘树脂共混改性 增粘树脂的最初定义是指一类含有脂肪环状结构的单体、或含有脂肪环状结构的有机酸酯、或在聚合过程中能形成环状结构单体的低分子聚合物，相对分子质量从几百到几千不等，软化点为60～150℃的无定形热塑性聚合物的总称。随着该领域研究的不断深入，增粘树脂已从脂肪族发展到芳香族。芳香族增粘树脂在市场中已占有很大的份额，在胶粘剂中应用广泛。Abba等在热熔压敏胶配方中加入了两种增粘树脂来调节其低温性能，并要求中嵌段增粘树脂的软化点高于110℃，芳烃质量分数低于1.5%，加入的质量分数为50%～62%；末端芳香族增粘树脂的软化点在125℃左右，加入的质量分数为0～20%。用该共混的增粘树脂体系调配而成的新型热熔压敏胶，其使用温度低于125℃，在此低温条件下的熔融粘度并不影响涂布机的喷涂效果，其性能与高使用温度型的热熔压敏胶相差无几。Bozich采用低软化点的增粘树脂作为主要增粘成分（如液体状萜烯树脂、松香树脂等），增粘树脂的软化点在25～65℃之间，并且配方中不加入增塑剂。这类低熔融粘度、低使用温度的热熔压敏胶非常适用于妇女卫生巾的制备。Mehaffy等在胶粘剂中加入纯芳香族树脂，使其与弹性体中的PS相相容，合适的添加比例能显著降低体系的熔融粘度，这主要取决于弹性体中St的含量。通常，控制弹性体中w（St）=15%～40%时较适宜。此类芳香族树脂报道较多的是聚α-甲基苯乙烯树脂、PS树脂和聚α-甲基苯乙烯/St/脂肪族共聚树脂等。(www.xing528.com)

3.热熔压敏胶的性能及应用

热熔压敏胶具有以下突出的优点：

1）不含溶剂，没有有机溶剂的公害问题，在制品生产过程中不需干燥工序；涂布机小型化，节能、省地方，生产线简洁紧凑，能高速生产，生产能力提高。例如一条典型热熔生产线的生产能力2～3亿m²/a，而水系压敏胶为0.5～1.0亿m²/a；在生产OPP包装带时，为了达到合格的粘接力，热熔胶的涂布量为18g/m²，而丙烯酸酯乳液涂布量23g/m²，比热熔胶高25%。所以热熔胶技术的成本低得多。

2）能涂布厚的胶层，胶层中无残留溶剂水问题，尤其室温的压敏胶性能优良，能粘接聚乙烯、聚丙烯等难粘材料。

3）适应多品种、少批量生产。

4）制品生产时，废弃物、排水处理等环境问题少。

由于热熔压敏胶是固体，不会在粘接后产生质量耗损，可用于非光滑表面的粘接，故热熔压敏胶涂布产品应用广泛。热熔压敏胶因其具有明显的优点，正在以较快的速度进入市场。除了SIS、SBS作弹性体外，丙烯酸酯、有机硅、无定形聚烯烃（APO）以及辐射固化型热熔压敏胶也均已投产，扩大了其应用领域。可以预计，热熔压敏胶制品将继续保持快速发展。