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發(fā)布時(shí)間:2014-12-8    來源：zhaophp.com    作者：SBS  瀏覽次數(shù)：19243

溶劑型SBS膠粘劑常見問題及認(rèn)識(shí)誤區(qū)

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(diǎn)。

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(duì)膠粘劑粘度影響

類型 項(xiàng)目	線型	星型
分子量（萬） 溶液粘度（Pa.S）	8-12 11	25-30 19

表二：S/B比值對(duì)粘度影響

S/B	熔融粘度（CP）	溶液粘度（CP）
40/60 30/70 20/80	6500 56500 136500	18．5 39．0 265．0

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(duì)粘度、粘接強(qiáng)度都有一定影響，分子量小、分子的活動(dòng)能力強(qiáng)、膠液對(duì)被粘材料的潤(rùn)濕力強(qiáng)；但分子量太低又會(huì)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(shí)，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(shí)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(shí)，要充分考慮這個(gè)因素，不同的溶劑具有不同性能，對(duì)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(huì)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(shí)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

易溶溶劑	溶解度參數(shù)	難溶溶劑	溶解度參數(shù)
環(huán)己烷 甲苯 二甲苯 甲乙酮 醋酸乙酯 二氯甲烷 1.2—二氯乙烷 三氯乙烯 四氫呋喃	8．2 9．1 8．5 9．2 9．1 9．7 9．8 9．3 9．5	正己烷 橡膠溶劑油 醇類 丙酮	7．3 7．4 7．2 10．0

在實(shí)際生產(chǎn)中，根據(jù)實(shí)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(jì)算：

δm=δ₁φ₁+δ₂φ₂+δ₃φ₃

式中：δm—混合溶劑的溶解度參數(shù)。

δ₁ δ₂ δ₂—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(diǎn)，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(shí)間，且保證貯存穩(wěn)定性。

在粘合劑組分中，溶劑是一個(gè)暫時(shí)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(huì)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(zhǎng)時(shí)間的陰雨天，空氣濕度大時(shí)，膠膜表層出現(xiàn)水層，如果不用紅外燈照射烘干膠膜，就會(huì)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(zhǎng)晾置時(shí)間影響工效。所以在選擇溶劑時(shí)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(shí)，也要考慮溶劑的價(jià)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）

溶劑	沸點(diǎn)℃	閃點(diǎn)℃	揮發(fā)速度
120號(hào)溶劑汽油 甲苯 二甲苯 丙酮 甲乙酮 醋酸乙酯 醋酸丁酯 乙醇 環(huán)己烷	90-100 110 140 26 79．6 77．1 126．1 78．4 80．7	-10 5 17 -10 -5．6 7．2 33 16 -20	15 36 81 5 12 10．5 65 11．5 12．5

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(cè)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：

樹脂 項(xiàng)目	松香 （特、一級(jí)）	氫化松香 （特、一級(jí)）	萜烯樹脂 （特、一級(jí)）	C5石油樹脂	C9石油樹脂	古馬隆樹脂 （特、一級(jí)）
外觀 軟化點(diǎn)（環(huán)球法 ℃） 酸值（mg KOH/g） 灰分（%）	淺黃 ≥76 ≥166 ≤0.02	微黃、透明 ≥72 ≥162 ≤0.01	透明 80-130 1．0 ≤0.05	淺黃 80-140 1．0 ≤0.1	淺黃 80-130 1．0 ≤0.2	棕黃 80-90 5-9 ≤0.15

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(shí)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(shí)，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(shí)，對(duì)其的PH值往往是不檢測(cè)的，小的廠家大多不知道怎樣檢測(cè)。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(jí)品應(yīng)該在6.0-7.0，粘合劑生產(chǎn)廠往往看重價(jià)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(shí)間老化中出現(xiàn)開裂，膠層甚至脫落粉化。

解決方法：國(guó)內(nèi)外SBS生產(chǎn)廠家眾多，牌號(hào)及類型更是讓粘合劑生產(chǎn)廠難以選擇，其實(shí)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(gè)參數(shù)上，其中，S/B（重量比）嵌段比對(duì)應(yīng)力應(yīng)變性能影響較大，因而不同S/B對(duì)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：

S/B		20/80	30/70	40/60
粘接強(qiáng)度 （N/CM）	0℃ 20℃ 50℃	36．3 55．8 28．1	46．3 85．6 58．1	106．9 99．6 62．9

SBS的平均分子量、各嵌段的分子量，尤其是PS段的分子量對(duì)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：

苯乙烯含量%（質(zhì)量）	各嵌段分子量×10-3			拉伸強(qiáng)度MPa
	S	B	S
20 30 40	8．5 13．6 21．3	63．4 63．4 63．4	8．5 13．6 21．3	10．8 35．6 38．2

SBS由于存在兩相結(jié)構(gòu)，故顯示兩個(gè)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(shí)則開始軟化，隨著溫度升高，逐步熔化；SBS溫度低于Tg1時(shí)，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(duì)光、熱、氧的作用較敏感，尤其在紫外光照射下，會(huì)發(fā)生交聯(lián)，硬化變質(zhì)，所以，我們?cè)谂渲普澈蟿�時(shí)，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(diǎn)。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(duì)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(shí)間）。

表八：不同類型樹脂對(duì)SBS性能影響

項(xiàng)目	PS嵌段		PB嵌段
相容樹脂類型	芳香族類型 甲基一茚樹脂 石油衍生物樹脂 低分子量聚苯乙烯樹脂		非芳香族類型 大多為脂肪烴類樹脂 例如：改性松香、聚萜烯樹脂等
主要影響	增加粘結(jié)強(qiáng)度，提高內(nèi)聚強(qiáng)度改進(jìn)抗蠕變性 干燥不發(fā)粘 提高耐溫性能		較低的橡膠模量 較高的極限伸長(zhǎng)率 持久的表面粘接性
樹脂軟化點(diǎn)的影響	100℃以下	100℃以上	85℃以下	85-145℃
	使PS相熔點(diǎn)降低，熔點(diǎn)范圍變窄，使熱活化更容易	提高耐熱性能	軟化粘合劑 增加表面活性 提高粘接保持時(shí)間	提高強(qiáng)度

由表八可知，高軟化點(diǎn)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(diǎn)樹脂起相反作用，溫度升高時(shí)，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?cè)谘兄菩阅軆?yōu)良的膠粘劑時(shí)，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(shí)誤區(qū)

誤區(qū)①：樹脂的用量越高，初粘力效果就會(huì)好，剪切強(qiáng)度就會(huì)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(shí)，出質(zhì)量問題的比例將大增。

誤區(qū)②：固體百分比一定時(shí)，調(diào)節(jié)或增加SBS的用量，膠粘劑的強(qiáng)度一定會(huì)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��；比值超出后則會(huì)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(huì)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(diǎn)溶劑，配方膠就一定會(huì)快干，強(qiáng)度就會(huì)好。

說明：大家要注意，我們?cè)诔Ｒ妴栴}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(duì)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(diǎn)溶劑的用量就會(huì)效果好。

說明：冬天在配方膠中增加低凝固點(diǎn)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(shí)，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(shí)間（初粘力）、剪切強(qiáng)度、貯存等。