熱塑性彈性體SIS自1963年問(wèn)世以來(lái)就引起了極大的關(guān)注,它是由苯乙烯與異戊二烯組成的三嵌段共聚物。
中間是彼此孤立的柔軟橡膠鏈段,兩邊是硬塑料鏈段,在室溫下具有硫化橡膠的性能,在高溫下又呈現(xiàn)可塑性,兼具有良好的彈性和粘結(jié)強(qiáng)度、耐低溫、耐溶解性好、溶液粘度低、固化快等優(yōu)點(diǎn),所以通常用于與SBS或其他材料配制膠黏劑,主要用作熱熔膠和壓敏膠,用在醫(yī)療、電絕緣、包裝、保護(hù)和掩蔽、標(biāo)志、粘接固定以及復(fù)合袋的層間黏合等。
但是,SIS極性小,耐油性和耐溶劑性較差,使其應(yīng)用范圍受到了很大的限制。如在高溫下作膠粘劑或用于粘接鞋、木料等極性基材時(shí)存在許多缺點(diǎn):與極性材料粘接強(qiáng)度不高,耐熱性和耐候性差,特別是用作熱熔壓敏時(shí),其軟化點(diǎn)低。
SIS改性的原理及方法
目前關(guān)于SIS熱熔壓敏膠改性的研究主要集中在三個(gè)方面:第一是對(duì)SIS彈性體進(jìn)行改性,在彈性體上引入極性基團(tuán)或鏈段,改變分子的極性,包括:環(huán)氧化、接枝改性。
第二是對(duì)SIS壓敏膠進(jìn)行改性,主要通過(guò)加入其他類(lèi)型的粘結(jié)劑或添加劑來(lái)改變粘結(jié)劑的表面張力和極性,從而改進(jìn)膠黏劑與被粘材料之間的粘結(jié)力;其次通過(guò)改變壓敏膠的組分來(lái)改性;
第三是利用電子束或紫外光的照射下,是SIS彈性體的雙鍵斷裂而產(chǎn)生自由基,然后進(jìn)行分子內(nèi)、分子間以及與其它聚合物之間的聚合、接枝、交聯(lián)等過(guò)程。
1)環(huán)氧化改性
由于聚苯乙烯和聚異戊二烯屬于非極性物質(zhì),與極性物質(zhì)的混溶性和所形成的粘接劑的間接性都受到限制,對(duì)SIS的改性,主要是在其上引入極性基團(tuán)。將環(huán)氧化改性后得到的ESIS按最佳配方配成的壓敏膠與未改性的SIS按最佳配方配成的壓敏膠進(jìn)行性能對(duì)比。結(jié)果表明,ESIS壓敏膠的剝離強(qiáng)度、持粘性、耐老化性能比未改性的SIS壓敏膠好。
2)接枝改性
SIS彈性體中存在雙鍵,可以通過(guò)接枝增加粘結(jié)劑的初粘性、耐熱性和粘結(jié)性等。采用與聚烯烴結(jié)構(gòu)及表面性能相近的單體與SIS進(jìn)行接枝。
丙烯酸及丙烯酸酯類(lèi)接枝
目前國(guó)內(nèi)對(duì)SIS與丙烯酸酯類(lèi)接枝改性的研究,一般采用溶液接枝的方法,以甲基丙烯酸甲酯(MMA)、甲基丙烯酸丁酯(BMA)、丙烯腈(AN)、丙烯酸(MAH)為單體對(duì)SIS進(jìn)行改性。實(shí)驗(yàn)測(cè)定結(jié)果表明在過(guò)氧化苯甲酰(BPO)作用下MMA和BMA及其混合物可有效接枝SIS,增強(qiáng)其極性和柔韌性,改進(jìn)與極性材料表明的粘接性能。
丁基橡膠改性
由于SIS中的聚異戊二烯鏈段受到氧、熱、光等作用易斷裂而降解和交聯(lián),影響壓敏膠的性能。丁基橡膠的化學(xué)不飽和度低,加上聚異丁烯鏈的不活潑性,使得丁基橡膠的耐熱和耐氧化性能遠(yuǎn)優(yōu)于其它通用橡膠。
3)SIS壓敏膠改性
SIS彈性體本身沒(méi)有初粘性,要將它配成壓敏膠時(shí),必須添加粘結(jié)樹(shù)脂、軟化劑、防老劑以及其它添加劑。
SIS壓敏膠改性,主要有兩種改性方式,其一是改變壓敏膠的組成或含量,根據(jù)膠黏劑的要求選擇不同的增粘樹(shù)脂、溶劑及其添加劑或各組份的含量;其二是共混改性,通過(guò)加入其它類(lèi)型的膠黏劑或添加劑來(lái)增加體系的極性,使混合粘結(jié)劑與極性面料的粘合力增大,這是目前為了生產(chǎn)特殊性能粘合劑常采用的方法。
SIS壓敏膠改性可以顯著提高與極性材料的粘結(jié)力,耐熱性和耐候性也一定提高,這種改性比較簡(jiǎn)便,所需設(shè)備較簡(jiǎn)單,與彈性體改性相比,原料和能源消耗較低,適合于公司生產(chǎn)滿(mǎn)足不同性能要求的粘結(jié)劑。
4)紫外光或電子束改性
紫外光或電子束改性是在熱熔壓敏膠涂布后,通過(guò)短暫的電子束或紫外照射,使SIS彈性體的雙鍵斷裂產(chǎn)生自由基,然后進(jìn)行聚合反應(yīng)。
一般在涂布后,使彈性體冷卻至SIS鏈段的Tg以下,則SIS只進(jìn)行物理交聯(lián),再用電子束或紫外照射,則又進(jìn)行部分化學(xué)交聯(lián),可以彌補(bǔ)物理交聯(lián)的不足,可以大幅度提高膠黏劑的耐溫性和耐溶劑性,而不影響粘性。
紫外和電子束改性可以提高剝離強(qiáng)度和持粘性,適合某些特殊領(lǐng)域的應(yīng)用,環(huán)境污染小,原料和能耗極少,是很有發(fā)展前景的一項(xiàng)技術(shù)。