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自粘保護(hù)膜自粘層用 SEBS/SEPS 物性要求及配方優(yōu)化方案

嘉峪檢測網(wǎng)        2025-09-29 21:44

自粘保護(hù)膜自粘層的粘接性、無殘膠性、耐老化性、透明性四大核心性能,既依賴 SEBS與 SEPS的基礎(chǔ)物性,也需通過配方組分協(xié)同優(yōu)化實(shí)現(xiàn)平衡。以下從SEBS/SEPS 關(guān)鍵物性要求和配方組分優(yōu)化策略兩方面展開明。

 

一、SEBS/SEPS 關(guān)鍵物性對自粘層性能的影響及要求

SEBS 與 SEPS 同屬熱塑性彈性體,核心結(jié)構(gòu)為 “硬段(苯乙烯嵌段,PS)- 軟段(SEBS 為 EB 段、SEPS 為 EP 段)” 嵌段共聚物,硬段提供力學(xué)強(qiáng)度與耐高溫性,軟段決定彈性與粘接基礎(chǔ),二者的物性參數(shù)直接主導(dǎo)自粘層性能表現(xiàn)。

1. 分子結(jié)構(gòu):軟段類型決定基礎(chǔ)性能差異

SEBS 與 SEPS 的核心區(qū)別在于軟段化學(xué)組成,這一差異直接影響耐老化性、低溫彈性與相容性,需根據(jù)應(yīng)用場景選擇:

SEBS軟段為乙烯 - 丁烯(EB),彈性優(yōu)異且與增粘樹脂相容性好,成本相對較低,適合通用型自粘膜(如電子器件臨時(shí)保護(hù)、家具保護(hù)膜);

SEPS軟段為乙烯 - 丙烯(EP),飽和結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定,耐臭氧、耐紫外老化性更強(qiáng),低溫彈性也更優(yōu),適合戶外用保護(hù)膜(如建筑玻璃、汽車外飾)或長期保護(hù)場景。

無論選擇哪種基材,均需優(yōu)先考慮線性嵌段結(jié)構(gòu)—— 線性結(jié)構(gòu)的軟段更易與增粘樹脂、操作油均勻相容,能形成更穩(wěn)定的自粘體系,提升透明性與粘接一致性;而星型結(jié)構(gòu)因硬段聚集度高,易導(dǎo)致體系相容性差、透明度下降,還可能使粘接層脆化。

2. 分子量(數(shù)均分子量 Mn):平衡粘接性與無殘膠性

分子量決定 SEBS/SEPS 的力學(xué)強(qiáng)度、加工流動性及與增粘體系的協(xié)同效果,是 “粘接力 - 無殘膠” 平衡的核心參數(shù),一般選中分子量基材:

低分子量(Mn=50,000-80,000)流動性好,易與其他組分混合均勻,低溫自粘性突出,但力學(xué)強(qiáng)度低,長期高溫(如>60℃)下分子易遷移,殘膠風(fēng)險(xiǎn)高,僅適合低粘型保護(hù)膜(如玻璃表面臨時(shí)保護(hù),剝離力<50g/25mm);

中分子量(Mn=80,000-120,000)力學(xué)強(qiáng)度與流動性達(dá)到最佳平衡,粘接力適中(剝離力 50-200g/25mm),分子遷移性低,無殘膠性優(yōu)異,是絕大多數(shù)通用型保護(hù)膜(如電子屏幕、塑料件保護(hù))的首選;

高分子量(Mn>120,000)力學(xué)強(qiáng)度高、耐蠕變性好,長期使用無殘膠,但流動性差,需高溫(>180℃)加工,且與增粘樹脂相容性差,易導(dǎo)致透明性下降、粘接力不足,僅適合高粘型或長期保護(hù)用膜(如金屬板材保護(hù),剝離力>200g/25mm),且需搭配高相容性增粘樹脂。

同時(shí),分子量分布(PDI = 重均分子量 Mw / 數(shù)均分子量 Mn)需控制在1.5-2.5之間:PDI 過寬(>3.0)會導(dǎo)致低分子量組分遷移,增加殘膠風(fēng)險(xiǎn);PDI 過窄(<1.2)則加工流動性差,難以成型。

3. 苯乙烯(St)含量:調(diào)控硬度與粘接基礎(chǔ)

苯乙烯嵌段(硬段)是 SEBS/SEPS 的 “物理交聯(lián)點(diǎn)”,含量直接影響材料彈性、硬度及與軟段的平衡:

低 St 含量(10%-15%)段占比高,彈性好、表面粘性強(qiáng),但硬段交聯(lián)不足,力學(xué)強(qiáng)度低,長期使用易變形,適合低硬度、高彈性自粘層(如柔性屏幕保護(hù)膜);

中 St 含量(18%-25%)硬段與軟段平衡,既保證足夠的表面粘性(由軟段貢獻(xiàn)),又具備良好的力學(xué)強(qiáng)度和抗蠕變性(由硬段貢獻(xiàn)),無殘膠性最佳,適用于絕大多數(shù)通用型自粘保護(hù)膜;

高 St 含量(>25%)硬段占比高,材料硬度大、彈性差,表面粘性弱,需搭配高活性增粘樹脂才能滿足粘接需求,適合高硬度、低粘性保護(hù)膜(如五金件防刮保護(hù))。

需注意,SEPS 的 St 含量需略高于 SEBS(通常高 2%-3%)—— 因 SEPS 軟段(EP)的極性低于 SEBS 軟段(EB),需通過增加硬段含量補(bǔ)償力學(xué)強(qiáng)度,避免粘接層過軟導(dǎo)致殘膠。

4. 二嵌段(PS - 軟段)含量:控制表面粘性與遷移性

SEBS/SEPS 的分子結(jié)構(gòu)中,除 “PS - 軟段 - PS” 三嵌段外,還會存在少量 “PS - 軟段” 二嵌段(無末端 PS 硬段),其含量對表面粘性和遷移性影響顯著:

二嵌段含量低(<5%)分子交聯(lián)度高,力學(xué)強(qiáng)度好,分子遷移性低,無殘膠性優(yōu)異,但表面粘性不足,需依賴增粘樹脂提升粘接力,適合高要求無殘膠場景(如電子器件精密保護(hù));

二嵌段含量中(5%-10%)二嵌段可遷移至自粘層表面,補(bǔ)充粘性,減少增粘樹脂用量,同時(shí)無明顯遷移殘膠風(fēng)險(xiǎn),是通用型自粘層的理想選擇,能平衡粘性與無殘膠性;

二嵌段含量高(>10%)表面粘性強(qiáng),可降低增粘樹脂添加量,但二嵌段無末端硬段,易長期遷移至被保護(hù)表面,導(dǎo)致嚴(yán)重殘膠,僅適合一次性短期保護(hù)場景(如運(yùn)輸過程臨時(shí)保護(hù),使用時(shí)間<7 天)。

因此,優(yōu)先選擇二嵌段含量5%-8% 的 SEBS/SEPS,可兼顧粘性與無殘膠性。

5. 流動性(熔融指數(shù) MI):保障加工性與透明性

熔融指數(shù)(MI,測試條件:230℃/5kg)反映 SEBS/SEPS 的加工流動性,直接影響配方組分的混合均勻性(透明性關(guān)鍵)和成型效率:

MI 過低(<5g/10min):流動性差,增粘樹脂、操作油難以分散均勻,易形成 “白點(diǎn)” 或 “條紋”,導(dǎo)致透明性下降;且需高溫加工,可能引發(fā)樹脂熱老化;

MI 過高(>20g/10min):流動性過好,材料力學(xué)強(qiáng)度低,易發(fā)生分子遷移,殘膠風(fēng)險(xiǎn)增加;

理想 MI 范圍為8-15g/10min,既能確保加工時(shí)組分分散均勻(提升透明性),又能兼顧力學(xué)強(qiáng)度。

 

二、自粘層配方組分優(yōu)化策略

SEBS/SEPS 為自粘層 “骨架”,需通過增粘樹脂、操作油、抗氧劑、透明改性劑等組分協(xié)同,進(jìn)一步優(yōu)化四大核心性能。自粘層典型配方組成(質(zhì)量占比)為:SEBS/SEPS(30%-40%)+ 增粘樹脂(25%-40%)+ 操作油(20%-35%)+ 助劑(1%-5%)。

1. 增粘樹脂:核心提升粘接力,需匹配基材相容性

增粘樹脂通過與 SEBS/SEPS 軟段相容,在自粘層表面形成 “粘性界面”,其類型、軟化點(diǎn)直接影響粘接力和無殘膠性:

(1)樹脂類型選擇:優(yōu)先高相容性、低遷移型

加氫 C5 樹脂與 SEBS/SEPS 的 EB/EP 軟段相容性最優(yōu),粘接力中等,透明性好,且飽和結(jié)構(gòu)耐老化性優(yōu)、無殘膠性佳,適合通用型、耐老化場景;

加氫 C9 樹脂相容性良好,粘接力高,但透明性略差(易呈微黃色),耐老化性和無殘膠性中等,適合高粘型保護(hù)膜;

加氫松香酯相容性中等(極性略高),粘接力中高,透明性好,但耐老化性和無殘膠性一般,適合需提升粘接力的透明場景;

加氫萜烯樹脂與 SEBS/SEPS 相容性優(yōu),粘接力中等,透明性和耐老化性突出,無殘膠性佳,適合高透明、耐老化場景(如電子屏幕保護(hù)膜)。

需避免使用未加氫的不飽和樹脂(如未加氫 C9、普通松香酯)—— 這類樹脂易氧化變色,耐老化性差,且殘留雙鍵可能與基材反應(yīng),增加殘膠風(fēng)險(xiǎn)。

(2)軟化點(diǎn)與添加量控制

增粘樹脂的軟化點(diǎn)需控制在90-120℃:軟化點(diǎn)低于 80℃的樹脂分子量小,易遷移至表面導(dǎo)致殘膠;高于 130℃的樹脂相容性差,易影響透明性。

添加量需根據(jù)目標(biāo)粘接力調(diào)整:

低粘配方(剝離力<50g/25mm):增粘樹脂占比 25%-30%,避免過量導(dǎo)致粘性過強(qiáng);

中粘配方(剝離力 50-200g/25mm):增粘樹脂占比 30%-35%,確保與 SEBS/SEPS 軟段充分相容,形成穩(wěn)定粘性界面;

高粘配方(剝離力>200g/25mm):增粘樹脂占比 35%-40%,需搭配中高分子量 SEBS/SEPS(防止分子遷移),并添加 0.5%-1% 透明改性劑(如 POE 蠟),避免相容性下降導(dǎo)致透明性變差。

2. 操作油:調(diào)節(jié)硬度與流動性,需控制遷移性

操作油(石蠟油、環(huán)烷油、芳烴油)填充于 SEBS/SEPS 軟段之間,可降低材料硬度、提升彈性,同時(shí)改善加工流動性,但油的類型和黏度是殘膠控制的關(guān)鍵:

類型選擇優(yōu)先加氫石蠟油,其飽和結(jié)構(gòu)與 SEBS/SEPS 相容性好,透明性高,耐老化性優(yōu),且分子量大、遷移性低;避免使用芳烴油 —— 其不飽和結(jié)構(gòu)易氧化變色,耐老化性差,且極性低,易遷移導(dǎo)致殘膠;

黏度要求40℃運(yùn)動黏度需控制在200-500cSt:黏度低于 100cSt 的油流動性過強(qiáng),易遷移至表面引發(fā)殘膠;高于 800cSt 的油流動性差,難以與基材分散均勻,影響透明性;

添加量控制根據(jù)目標(biāo)硬度調(diào)整,低硬度配方(Shore A<30)油占比 30%-35%,中硬度配方(Shore A 30-50)油占比 25%-30%,高硬度配方(Shore A>50)油占比 20%-25%,避免過軟導(dǎo)致粘接層變形。

3. 抗氧劑:提升耐老化性,防止黃變與脆化

SEBS/SEPS 長期暴露于高溫、紫外線下,軟段易氧化降解,導(dǎo)致自粘層脆化、粘接力下降、黃變,需添加 “主抗氧劑 + 輔助抗氧劑” 復(fù)配體系:

主抗氧劑選擇受阻酚類(如抗氧劑 1010、1076),可捕捉氧化自由基,抑制氧化鏈反應(yīng),添加量 0.2%-0.5%;

輔助抗氧劑選擇亞磷酸酯類(如抗氧劑 168),可分解氫過氧化物,與主抗氧劑形成協(xié)同效應(yīng),添加量 0.3%-0.8%;

需避免使用高揮發(fā)性抗氧劑(如抗氧劑 264)—— 這類抗氧劑在加工或長期使用中易揮發(fā),導(dǎo)致耐老化效果衰減,且揮發(fā)物可能污染被保護(hù)表面。

4. 透明改性劑:優(yōu)化相容性,提升透明性

當(dāng)配方中增粘樹脂或操作油添加量較高,或使用高分子量 SEBS/SEPS 時(shí),易因組分相容性下降導(dǎo)致透明性變差,需添加透明改性劑:

類型選擇優(yōu)先選擇低分子量 POE 蠟(聚烯烴彈性體蠟)或氫化石油樹脂蠟,這類改性劑與 SEBS/SEPS、增粘樹脂相容性好,可改善組分分散均勻性,減少 “白點(diǎn)” 或 “霧度”;

添加量控制通常為 0.5%-2%,過量添加會導(dǎo)致粘接力下降或表面發(fā)粘,需根據(jù)實(shí)際透明性需求調(diào)整。

 

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來源:UTPE彈性體門戶

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