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热熔胶压敏增粘树脂作用机理之探讨及其选择

来源:互联网2018年12月10日

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  背景

  生产热熔压敏胶的材料大部分是固体,常温下基本没有黏性。为什么把几种材料互相混合后就会产生黏性呢?相信很多人都会有这样的疑惑。尤其是在添加了增粘树脂的材料后,初黏性和剥离强度都明显增加,初粘性更是和增粘树脂添加量密切相关。这里只讨论增粘树脂初粘性形成机理,从以往的探讨过程中得知,剥离强度和初粘力形成的机理是一致的,本质上都是范德华力。

  根据现有的资料和研究。大致有两种理论:一种观点认为,黏性本质上是有胶粘剂的两相体系的形态学所决定的;另外一种观点则认为黏性的有粘弹性形变特性所决定的。目前行业界更倾向于后一种观点,因为用粘弹性理论可以解释更多的试验事实。

  粘弹性是固体力学的一个研究分支,又称流变学。它在考虑材料的弹性性质和粘性性质的基础上,研究材料内部应力和应变的分布规律以及它们和外力之间关系。材料的粘性性质主要表现为材料中的应力和应变率有关。粘弹体可以理解为是弹性体与液体的混合物。在粘弹体发生应变的时候,其中的弹性部分承担静态的应力,而液体部分不承担静态的应力。当应变对时间的导数不为零的时候,液体部分由于存在微观摩擦,出现黏度,而承担动态的应力。因此,一个静态的粘弹体与一个纯弹性体相当。

  而静态的水的内部没有任何剪切应力,这是粘弹体的一个极限。纯粹的弹性体在发生应变随时间变化的过程中,没有黏度,应变不滞后于应力,这是粘弹体的另一个极限。因此粘弹体是介乎于固体与液体之间的凝聚体。热熔压敏胶就是一个典型的黏弹体。

  C.A.Dahlquist首先指出,增粘树脂的加入能降低压敏胶的弹性模量。从黏弹体的角度出发,增粘树脂的溶解使橡胶相的黏度下降是初粘性产生的主要原因。日本的福沢在这方面做了大量的研究,用不同软化点的萜烯树脂得出以下结论:

  1、随着树脂比例的增加,体系的表观黏度降低,初粘力增加;

  2、当表观黏度达到最低值时,初粘力达到最大值,即增粘树脂的软化点越低,达到极值所需要的树脂浓度越大;

  3、树脂软化点低,所达到最低黏度值越小,而最高的初粘力则最大。

  从粘弹体的角度分析,根据计算,当体系的黏度降低到106~105Pa.s时,粘弹体即使在很轻微的压力下也足以产生较大的形变和流动,几秒钟的时间内,它也能够很好地湿润被粘物的表面,从而产生出粘力。体系黏度越小,这种湿润就越充分,初粘力就越大。

  热熔压敏胶的三大力学(初粘力、剥离力、持粘力)现象本质都是范德华力的体现。现在我们就用范德华力 来解释增粘树脂的增粘机理。范德华力的形成有两个必要的条件,足够近的距离(湿润)和足够大的静电引力(诱导力、色散力、取向力)。增粘树脂的添加,会降低体系的表观黏度,湿润就越充分。在湿润充分的前提下,分子的极性越大(诱导和取向力越大),或者分子量越大(色散力就大),形成的范德华力就越大。这也就是为什么我们在做难粘材料上使用的热熔胶时,往往需要添加含有极性的增粘树脂的缘故。

  那该如何选择增粘树脂呢?这取决于配方体系和客户的要求。

  选择增粘树脂的前提条件之一就是要与配方体系中其他原料完全相容,尤其是弹性体。原料之间的相容性与它们的溶解度参数有关。溶解度参数越接近的相容性就越好。溶解度参数被定义为内聚能密度平方根。材料的内聚能是组成材料的分子间相互作用力的总和(范德华力),是由分子结构尤其是分子的极性决定的。通常普通增粘树脂是由大小不一的分子量所组成的混合物,所以增粘树脂的分子量分布也及其重要。

  其次,低的气味和色泽浅的产品会获得绝大多数客户的好感,当然优异的耐老化性能也是必须考虑的另一个重要的因素。

  总上所述,一个综合性能好的增粘树脂应该是分子量分布窄、带有极性、气味低、色泽浅、耐老化性能好、价格低廉。当然我们可以根据不同的产品性能和市场的需求优先选择其中几项指标。

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