热熔压敏胶的黏度和黏弹性

大多数热熔压敏胶用户都相信热熔压敏胶的「黏度 (Viscosity)」数值对各种涂胶工艺来说都是一个相当重要的参数。

事实上，在热熔压敏胶的生产过程中，黏度最主要的意义是用来确定产品批次间是否一致的一个参考指标。换句话说，黏度用在品质保证（QA）和品质控制（QC）中才有比较实用的意义。产品黏度的差异是检验原材料和所生产的热熔压敏胶是否落在目标规格范围中的最简单方法之一。

黏度的定义是「液体抵抗流动能力的量度」。黏度的单位是泊、厘泊或mPas。黏度还被定义为剪切应力。剪切应力和剪切速率的比值是粘度的另一种定义方式。水的黏度是1 cps。

大多数热熔压敏胶的黏度是通过配有温控加热装置的旋转剪切黏度计测量的

热熔压敏胶的黏度受温度和剪切速率的影响很大。温度和剪切速率越高，黏度就越低。在检测黏度的过程中，热熔压敏胶的黏度随温度的升高和时间的推移而逐渐降低，这是因为开始时处于无规缠结状态的聚合物链段在旋转剪切的作用下逐步解纠缠而被取向化。在固定的温度下，大部分聚合物分子链都被伸展取向时，粘度值会稳定下来，我们就把这个黏度值记录为热熔压敏胶在该特定温度下的黏度。

黏度和测量时间的关系

在实际涂胶和喷胶的应用

    在实际涂胶和喷胶的应用中，没有人会把热熔压敏胶如在实验室中测定黏度时那样的预先加热且不断的旋转剪切直到黏度直被稳定下来。

    因此，在实际的涂布生产线上，热熔压敏胶在被应用瞬间的真实黏度是无法知道的。换句话说，实验室所获得的黏度值与涂胶性能在实质上并没有一定的对应关系。

    在使用热熔涂布机涂胶时，真正能影响涂胶难易程度的物性则是胶粘剂的黏弹性(Visco-elasticity)而不是黏度(Visocity)。

    胶粘剂的弹性越高则越不容易永久形变或流动。以口模或滚轮上胶机作业时，热熔压敏胶在被设备拉伸或挤压之后有回复原有最大乱度型态的倾向。

    因此要获得较佳的涂布性比较困难。但是，一个弹性较高的热熔压敏胶，如果以螺旋式喷胶机作业时反而较容易控制喷胶丝的型态而不会任意甩丝。透过上述简单的说明，在真实的上胶工艺上，如果想要设定适当的涂布加工条件同时获得最佳的涂布效果，除了靠加工设备来改变上胶温度，速度和压力外，能够预先检测热熔压敏胶在高温的黏弹性是相当有帮助的。换句话说，如果配方研究员了解黏弹性和加工工艺之间的相关性，就能够设计出适当的黏弹性给不同的应用市场和加工设备。

　　压敏胶为什么会黏?

“压敏”这个名词是用来描述胶带和胶粘剂的一种很特别的物性，这些干态（不含溶剂和水）的胶带或胶粘剂能在室温下就具有显着的永久黏性。

这种胶粘剂只需要轻微接触而不需要很大的压力就能牢固地贴合在各种不同物质的表面上。

这类产品在纸张、塑胶、玻璃、木材、水泥和金属等被贴物上所产生的牢固胶粘力并不需要靠水、溶剂或加热方式来实现。

做为胶带用途的压敏胶通常都具有足够的内聚力，因此以手指触摸或从平滑被贴物的表面揭下时都没有任何残胶于手指或被贴物上。

为什么一个材料可以不加水、溶剂或热量就能具有这种独特的性能呢？

尽管全世界的各个角落裡每天都有人在生产和使用各种压敏胶，大多数的人并不十分了解压敏胶为什么会黏的原因。

压敏胶最独特并且由此得名的特点就是能够在室温以轻微指触压力的条件下发生冷流现象。

这意味着压敏胶不需加热，在室温或特定工作温度就可以发生自行运动或流动。而这种冷流的特性可以让压敏胶在接触粗糙的被贴物表面时获得较大的接触表面积(下图)。

贴合和冷流现象的关係。Tanδ较高则冷流效果较好且接触面积较大

因此，在剥离时能够反应出较高的剥离力。反之，在相同的条件下，如果不会发生冷流的胶粘剂就没有明显的压敏性。

　　胶粘剂生产商该如何设计出室温下具有冷流特点的材料呢?

要理解这种冷流现象首先需要对高分子的黏弹性或流变学有基本的了解。

仅管大部分胶黏剂配方设计人员并不需要了解流变学也能透过试误的方法来开发压敏胶配方，但是所有成功的压敏胶配方却无一例外，必然符合压敏胶的流变学准则。

无定形（非晶态）聚合物材料有一个玻璃化温度（Tg），在这个温度附近，分子链会呈现较大的自由体积或流动特性。

当无定形聚合物材料的Tg出现在室温或工作温度附近且损耗角正切值(Tanδ)（阻尼係数）大于1时，材料就会发生冷流并具有压敏性能！

　　热熔压敏胶的耐低温和耐高温性能

热熔压敏胶

在很多热熔压敏胶生产商和用户的刻版印象中，热熔压敏胶不可能同时具有耐低温和耐高温的性能。多数人认为这两种性能是相互矛盾的，因此很难兼顾。这种想法有点草率和武断，耐低温和耐高温性能并不是不可兼得的。

流变性能

从流变性能来探讨，这类共聚物通常具有两个明显的转变区：橡胶相的玻璃态到橡胶平台区的玻璃化转变区，以及塑胶相从橡胶平台到粘流（或熔融流动）态的软化区。

这两种转变区相互独立

1.在发展SBC时，可以透过分子量、分子量分布、橡胶/塑胶(B/S)组分等聚合物分子结构进行设计。

2.发展配方时，SBC和各种增粘剂或矿物油的混合物也会对玻璃化转变和软化区的状态造成显着的影响。

热熔压敏胶的耐低温和耐高温性能

热熔压敏胶的耐低温和耐高温性能和这两个转变区的状态或温度区间有关系。对于苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯（SIS）嵌段共聚物基热熔压敏胶来说，它的玻璃化转变温度(Tg)会受到橡胶相和增粘剂或矿物油的相容性和比例影响而改变。

当Tg较低时，耐低温性能就比较好。热熔压敏胶的耐高温性能则与高温流动点(Tanδ= 1)有关。在此流动点，苯乙烯（塑胶）为主体的相开始软化，从略具有抗张强度(苯乙烯的物理性交联)的橡胶态进入没有内聚力的粘流态。

热熔压敏胶的高温区流动点受到苯乙烯相的比例和整体SBC分子量大小的影响。通常，所选用SBC的苯乙烯含量较高或整体SBC分子量较高(MI较低)时，热熔压敏胶可以呈现较高的流动点或具有较好的耐高温性能。

对于SIS热熔胶，其技术参数主要包括SIS的构型、嵌段比（S/I）、分子质量和二嵌段SI含量。受中间嵌段聚异戊二烯侧链甲基的影响，SIS具有很好的内聚力和粘接性能的同时，还具有模量低、弹性好、熔融黏度小、粘性强、涂布性能好的特点。因此，SIS是制备热熔压敏胶（HMPSA）的优良主体材料，现已被广泛应用于压敏胶带和标签纸的生产。

HMPSA是指在加热至熔融状态下涂布于基材上、冷却后即具有永久粘性的半干型固体。SIS热熔压敏胶一般由SIS增塑剂、增粘树脂按一定比例混合在18℃左右熔融而成，其性能主要用初粘性、持粘性和180°剥离强度来表征。此外，HMPSA的软化点、分切性能、熔融黏度也常常是用户所关心的性能。由于市场对SIS产品及HMPSA性能要求的多样性和特殊性，所以SIS技术参数会对热熔压敏胶性能产生一定的影响。所以来聊聊SIS的参数变化对新型HMPSA性能的影响。

1） 星型结构SIS所制备的HMPSA具有熔融黏度较低，持粘性、剥离强度较大，软化点较高的特点；

2） SIS 的嵌段比增大，HMPSA的初粘性降低、持粘性增大、熔融黏度减小、软化点升高；

3） SIS分子质量增大，HMPSA的初粘性降低、持粘性增大、熔融黏度增大、软化点升高；

4） 二嵌段SI含量增加，HMPSA的初粘性增大、持粘性增大、持粘性降低、180°剥离强度先增大后减小，且压敏胶的熔融黏度减小、软化点降低、分切性能变好。

热熔压敏胶目前已广泛应用于纸尿裤、创口贴、标签胶带等领域。