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一、SBS膠粘劑組份

 

SBS膠粘劑是由SBS、SIS、增粘樹脂、溶劑、增塑劑、防老劑、填料等助劑經(jīng)溶解混配、熔融配合、接技共聚、極性化處理等工序制成，SBS膠粘劑具有非硫化交聯(lián)下初始粘結(jié)效果好、耐低溫性能優(yōu)越等特點。

 

二、SBS膠粘劑類別

 

 

三、溶劑型SBS膠粘劑的配方結(jié)構(gòu)

 

1、主體部份：SBS線、星型混合為主，占總體的10-15%。

2、增粘樹脂體系：C5、C9石油樹脂、古馬隆樹脂、萜烯樹脂及松香等混合體組成，占總體的20-30%。

3、溶劑體系：多以C6-C8脂肪烴類溶劑為主，配以其它良性溶劑，如：醋酸乙酯、環(huán)己烷為鋪助，占總體的60-70%。

4、助劑：抗氧化劑、增塑劑等。

5、填料：SiO2、CaCO3及少量顏填料。

 

 

四、溶劑型SBS膠粘劑的常見問題及解決方法

 

1、粘度低

 

 

原因：

未能正確選擇SBS的類型；線、星SBS種類配合性差；S/B比值的選擇。

 

影響：

施工性能受限制。

 

解決方法：

表一：不同類型SBS對膠粘劑粘度影響

 

表二：S/B比值對粘度影響

綜上所述：

SBS主要有星型和線型兩種分子構(gòu)型，星型分子量較大，通常在15-30萬范圍內(nèi)，溶解后粘度大；線型SBS分子量小，一般在8-12萬范圍內(nèi)，溶解后粘度低，SBS分子量大小及其分布對粘度、粘接強(qiáng)度都有一定影響，分子量小、分子的活動能力強(qiáng)、膠液對被粘材料的潤濕力強(qiáng)；但分子量太低又會使SBS缺乏足夠的內(nèi)聚強(qiáng)度，而降低粘接強(qiáng)度。因此，在制備粘合劑時，根據(jù)需要可選擇線型或星型SBS，且分子量適中，S/B值合適的SBS的基料。這樣才能避免高固含低粘度且成本過高，性能不好的產(chǎn)品。

 

2、透明度差、揮發(fā)不均勻、初粘強(qiáng)度及抗凍性能差。

 

 

原因：

溶劑選擇及體系配合性不正確。

影響：

①外觀差、沒有賣相

②施工操作不便

③冬季容易凍結(jié)

 

解決方法：

熱塑性彈性體SBS是嵌段共聚物，微觀上為兩相分離結(jié)構(gòu)，分子中同時具有溶解度參數(shù)δ為8.4的聚丁二烯鏈段和溶解度參數(shù)為9.1的聚苯乙烯鏈段，在選擇溶劑時，要充分考慮這個因素，不同的溶劑具有不同性能，對膠粘劑性能有較大影響，一般而言，粘合劑所用溶劑極性的大小，不但影響主體材料與被粘物的結(jié)合，也是與主體材料互溶性好壞的標(biāo)志。因此選擇溶劑首先要注意溶劑的極性，一般應(yīng)選擇與主體材料極性相同或相近的低粘度液體為溶劑。如果溶劑的極性小于主體材料的極性，則溶劑會先于主體材料分布于被粘材料表面，從而阻止主體材料與被粘材料的結(jié)合。

 

選擇溶劑時可參照溶劑和溶質(zhì)的溶度參數(shù)δ，一般溶劑與溶質(zhì)的溶度參數(shù)越接近，相容性越好，SBS易溶于溶解度參數(shù)為7.6-9.8的各種溶劑中，常見溶劑的溶解度參數(shù)如表三。

 

表三：SBS的常用溶劑、良溶劑的溶解度參數(shù)（卡/厘米3）1/2表

 

在實際生產(chǎn)中，根據(jù)實際需要，一般選擇混合溶劑體系，混合溶劑的溶解度參數(shù)可根據(jù)混合溶劑中各組分的溶解度參數(shù)按下式計算：

δm=δ1φ1+δ2φ2+δ3φ3

式中：

δm—混合溶劑的溶解度參數(shù)。

δ1、δ2、 δ3—各組份的溶解度參數(shù)。

φ1、φ2、φ3—各組份的體積百分?jǐn)?shù)。

 

 

采用混合溶劑體系具有以下一些優(yōu)點，即通過合理選配溶劑，增加溶解力，調(diào)整粘合劑干燥速度，降低膠液毒性，防止低溫凝膠，降低膠液成本，重要的是良溶劑與非良溶劑的合理配合，增加適當(dāng)?shù)恼承员３謺r間，且保證貯存穩(wěn)定性。

 

 

在粘合劑組分中，溶劑是一個暫時性組分，它在粘接過程中要揮發(fā)掉。但溶劑揮發(fā)速度的快慢能影響粘接強(qiáng)度，溶劑揮發(fā)過快，一方面會使粘合劑膠液表面結(jié)膜，內(nèi)部溶劑來不及揮發(fā)逸出，另外溶劑揮發(fā)過程也是吸熱過程，揮發(fā)過快使膠膜表面溫度降低而凝結(jié)水汽，影響粘接質(zhì)量。這就是我們常見的在春秋兩季不同區(qū)域，如果出現(xiàn)長時間的陰雨天，空氣濕度大時，膠膜表層出現(xiàn)水層，如果不用紅外燈照射烘干膠膜，就會出現(xiàn)粘接質(zhì)量問題，初粘強(qiáng)度差造成很大的經(jīng)濟(jì)損失；若溶劑揮發(fā)太慢，則需要延長晾置時間影響工效。所以在選擇溶劑時一般都要選擇揮發(fā)速度適當(dāng)及快、慢相混合的溶劑，也就是所謂“梯階式溶劑揮發(fā)體系”。當(dāng)然，選擇溶劑時，也要考慮溶劑的價格和毒性等因素。常用溶劑揮發(fā)速度見下表四。

 

表四：常用溶劑的揮發(fā)速度（min/25℃、5ml）

 

3、貯存中容易發(fā)紅變黑

原因：

①樹脂體系配合不正確，少數(shù)樹脂游離酚的存在，及松香用量過大；

②溶劑選擇及質(zhì)量控制不完善（檢測不正確）

③包裝選擇出問題

 

影響：

無法銷售、退貨

 

 

解決方法：

由于SBS為嵌段結(jié)構(gòu)，分子兩端為塑性的聚苯乙烯（PS）相，中間為彈性的聚丁二烯（PS）相，根據(jù)樹脂在SBS的兩相結(jié)構(gòu)中的相容性，可適當(dāng)選擇末端相容和中段相容樹脂，減少松香的用量，常用樹脂質(zhì)量指標(biāo)如下：

 

表五：

 

從表五不難看出，SBS粘合劑常用樹脂中，松香及氫化松香的酸值最高，現(xiàn)實中，粘合劑廠家大多使用馬口鐵罐及鐵皮罐包裝，包裝罐一般沒有采用防腐（酸、堿度）環(huán)氧涂層，包裝罐一般又采用熱焊工藝制做而成，容易生銹，如果粘合劑中加入過量的松香及少量游離酚，那么膠液的酸值隨之而升，與包裝罐的鐵離子發(fā)生氧化、還原反應(yīng)，膠液不發(fā)紅變黑是不可能的。

 

 

另廠家在研發(fā)粘合劑時，往往忽略了溶劑的PH值問題，如：當(dāng)前大家流行的添加二氯甲烷、1.2—二氯乙烷時，對其的PH值往往是不檢測的，小的廠家大多不知道怎樣檢測。二氯甲烷、1.2—二氯乙烷各生產(chǎn)廠家的質(zhì)量參差不齊，很多小廠生產(chǎn)的產(chǎn)品PH值達(dá)到了4-5，當(dāng)然如果是一級品應(yīng)該在6.0-7.0，粘合劑生產(chǎn)廠往往看重價格，根本不了解產(chǎn)品性能。所以，如果選用了酸度過高的溶劑，情況可想而知。

 

4、剪切強(qiáng)度及耐高溫性能差

原因：

①SBS的類型選擇；

②樹脂體系配合；

③樹脂用量及與SBS的比值。

 

影響：

短時間老化中出現(xiàn)開裂，膠層甚至脫落粉化。

 

 

解決方法：

國內(nèi)外SBS生產(chǎn)廠家眾多，牌號及類型更是讓粘合劑生產(chǎn)廠難以選擇，其實它們之間的不同主要體現(xiàn)在S/B嵌段比，分子量和分子構(gòu)型三個參數(shù)上，其中，S/B（重量比）嵌段比對應(yīng)力應(yīng)變性能影響較大，因而不同S/B對粘合劑性能有較大的影響：低S/B比的SBS粘接工藝性能及初粘力較好，但終粘強(qiáng)度較低，高S/B比的SBS終粘強(qiáng)度高，但工藝性能和初始粘性較差。不同S/B的SBS與粘合性能的關(guān)系見下表六。

 

表六：

 

SBS的平均分子量、各嵌段的分子量，尤其是PS段的分子量對產(chǎn)品性能有著明顯的影響，一般而言分子量越高，溶液粘度越大，拉伸強(qiáng)度越高，具體下表七。

 

表七：

SBS由于存在兩相結(jié)構(gòu)，故顯示兩個玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，PB段的Tg1為-85℃左右，PS段為90℃左右，SBS溫度高于Tg2時則開始軟化，隨著溫度升高，逐步熔化；SBS溫度低于Tg1時，開始硬化，因Tg1在-85℃左右，所以有良好的低溫性能。

 

 

另SBS中PB段含有雙鍵，對光、熱、氧的作用較敏感，尤其在紫外光照射下，會發(fā)生交聯(lián)，硬化變質(zhì)，所以，我們在配制粘合劑時，選擇SBS的類型非常重要。

 

 

樹脂在SBS的兩相結(jié)構(gòu)中，可分為末端相容樹脂和中段相容樹脂。加入與PS相相締合的樹脂，將影響粘合劑強(qiáng)度特征，加入PB相締合的樹脂，則可以影響粘合劑的彈性特點。例如：改性松香和萜烯樹脂趨向于與SBS中的PB嵌段相容，中段相容樹脂大都是脂肪烴類樹脂，溶解度參數(shù)相對較低些，在配制的粘合劑中起到了增加粘性（初粘力），特別是產(chǎn)生壓敏粘性（粘性保持時間）。

表八：不同類型樹脂對SBS性能影響

 

 

 

由表八可知，高軟化點樹脂，趨向于增加末端嵌段相的Tg，結(jié)果是配方膠的內(nèi)聚強(qiáng)度增加，高溫下剪切強(qiáng)度也隨之提高；低軟化點樹脂起相反作用，溫度升高時，拉伸強(qiáng)度降低，使熱活化膠粘劑在較低溫度下產(chǎn)生粘性，并降低了配方膠的操作溫度，所以，我們在研制性能優(yōu)良的膠粘劑時，一定得從使用的工作環(huán)境、溫、濕度等全方面來考慮。

 

 

五、認(rèn)識誤區(qū)

 

誤區(qū)①：樹脂的用量越高，初粘力效果就會好，剪切強(qiáng)度就會高；

 

說明：

樹脂在膠粘劑中是提高粘接力的，但用量有一定比例限制；一般在SBS溶劑型膠粘劑配方中，按性能要求來調(diào)節(jié)兩類樹脂比例，達(dá)到綜合性能平衡，一般在SBS膠粘劑配方中，如果樹脂的用量超出總體量的25%時，出質(zhì)量問題的比例將大增。

誤區(qū)②：固體百分比一定時，調(diào)節(jié)或增加SBS的用量，膠粘劑的強(qiáng)度一定會好。

 

 

 

說明：SBS溶劑型膠粘劑配方體系中，SBS和樹脂總和占到了固體份的90%以上，樹量與SBS的用量比非常重要，一般樹脂與SBS的比值最好控制在1.5-1.8之間，比值小則初粘力小；比值超出后則會出現(xiàn)膠膜表面粘性雖然增大，但趨向脆性化表現(xiàn)，從而內(nèi)聚強(qiáng)度降低，固體膠份在使用老化過程中出現(xiàn)我們所常見客戶投訴的“粉化”、“脫落”及“開裂”等現(xiàn)象。在前述常見問題解決方法1、4中，提到了如何選擇SBS和兩類樹脂，其正確用量比將決定粘合劑的粘接強(qiáng)度和耐老化性能。

 

 

 

 

誤區(qū)③：提高固體百分比，加大SBS的用量，膠液粘度就會升高。

說明：SBS膠粘劑的粘度大小是由所選用SBS的分子構(gòu)型及分子量大小決定的，如果在配方膠中不能正確的選用SBS的類型，而加入過量的低分子量SBS，膠液的粘度變化就非常小了。

 

誤區(qū)④：大量選用低沸點溶劑，配方膠就一定會快干，強(qiáng)度就會好。

說明：大家要注意，我們在常見問題2中談到SBS兩相分離結(jié)構(gòu)、溶解度參數(shù)及極性的大小問題，溶劑揮發(fā)速度的快慢直接影響粘接強(qiáng)度，溶劑揮發(fā)過程也是吸熱過程等。由此可見，科學(xué)的溶劑體系配合，對膠粘劑的性能影響是非常重要的。

 

誤區(qū)⑤：冬天為防止膠液凍結(jié)，配方膠中加大低凝固點溶劑的用量就會效果好。

說明：冬天在配方膠中增加低凝固點溶劑的用量是治標(biāo)不治本，因SBS的溶解度常數(shù)是一定的，如果在調(diào)整溶劑的極性及溶解度參數(shù)同時，不考慮整體膠粘劑的性能，而只是為了不凍結(jié)，那樣，配方膠中溶劑體系的溶解度參數(shù)就十分混亂，不但不防凍，其它綜合性能指標(biāo)均受到影響。例如，粘性保持時間（初粘力）、剪切強(qiáng)度、貯存等。