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發布時間:2014-12-8    來源：m.haibuwujin.cn    作者：SBS  瀏覽次數：22531

溶劑型SBS膠粘劑常見問題及認識誤區

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下初始粘結效果好、耐低溫性能優越等特點。

二、SBS膠粘劑類別

三、溶劑型SBS膠粘劑的配方結構

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對膠粘劑粘度影響

類型 項目	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型，星型分子量較大，通常在15-30萬范圍內，溶解后粘度大；線型SBS分子量小，一般在8-12萬范圍內，溶解后粘度低，SBS分子量大小及其分布對粘度、粘接強度都有一定影響，分子量小、分子的活動能力強、膠液對被粘材料的潤濕力強；但分子量太低又會使SBS缺乏足夠的內聚強度，而降低粘接強度。因此，在制備粘合劑時，根據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，性能不好的產品。

2、透明度差、揮發不均勻、初粘強度及抗凍性能差。

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

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構，分子中同時具有溶解度參數δ為8.4的聚丁二烯鏈段和溶解度參數為9.1的聚苯乙烯鏈段，在選擇溶劑時，要充分考慮這個因素，不同的溶劑具有不同性能，對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合，也是與主體材料互溶性好壞的標志。因此選擇溶劑首先要注意溶劑的極性，一般應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合。

選擇溶劑時可參照溶劑和溶質的溶度參數δ，一般溶劑與溶質的溶度參數越接近，相容性越好，SBS易溶于溶解度參數為7.6-9.8的各種溶劑中，常見溶劑的溶解度參數如表三。

表三：SBS的常用溶劑、良溶劑的溶解度參數（卡/厘米3）1/2表

易溶溶劑	溶解度參數	難溶溶劑	溶解度參數
環己烷 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

在實際生產中，根據實際需要，一般選擇混合溶劑體系，混合溶劑的溶解度參數可根據混合溶劑中各組分的溶解度參數按下式計算：

δm=δ₁φ₁+δ₂φ₂+δ₃φ₃

式中：δm—混合溶劑的溶解度參數。

δ₁ δ₂ δ₂—各組份的溶解度參數。

φ₁ φ₂ φ₃—各組份的體積百分數。

采用混合溶劑體系具有以下一些優點，即通過合理選配溶劑，增加溶解力，調整粘合劑干燥速度，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，增加適當的粘性保持時間，且保證貯存穩定性。

在粘合劑組分中，溶劑是一個暫時性組分，它在粘接過程中要揮發掉。但溶劑揮發速度的快慢能影響粘接強度，溶劑揮發過快，一方面會使粘合劑膠液表面結膜，內部溶劑來不及揮發逸出，另外溶劑揮發過程也是吸熱過程，揮發過快使膠膜表面溫度降低而凝結水汽，影響粘接質量。這就是我們常見的在春秋兩季不同區域，如果出現長時間的陰雨天，空氣濕度大時，膠膜表層出現水層，如果不用紅外燈照射烘干膠膜，就會出現粘接質量問題，初粘強度差造成很大的經濟損失；若溶劑揮發太慢，則需要延長晾置時間影響工效。所以在選擇溶劑時一般都要選擇揮發速度適當及快、慢相混合的溶劑，也就是所謂“梯階式溶劑揮發體系”。當然，選擇溶劑時，也要考慮溶劑的價格和毒性等因素。常用溶劑揮發速度見下表四。

表四：常用溶劑的揮發速度（min/25℃、5ml）

溶劑	沸點℃	閃點℃	揮發速度
120號溶劑汽油 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、貯存中容易發紅變黑

原因：①樹脂體系配合不正確，少數樹脂游離酚的存在，及松香用量過大；

②溶劑選擇及質量控制不完善（檢測不正確）

③包裝選擇出問題

影響：無法銷售、退貨

解決方法：

由于SBS為嵌段結構，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，根據樹脂在SBS的兩相結構中的相容性，可適當選擇末端相容和中段相容樹脂，減少松香的用量，常用樹脂質量指標如下：

表五：

樹脂 項目	松香 （特、一級）	氫化松香 （特、一級）	萜烯樹脂 （特、一級）	C5石油樹脂	C9石油樹脂	古馬隆樹脂 （特、一級）
外觀 軟化點（環球法 ℃） 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，現實中，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生氧化、還原反應，膠液不發紅變黑是不可能的。
另廠家在研發粘合劑時，往往忽略了溶劑的PH值問題，如：當前大家流行的添加二氯甲烷、1.2—二氯乙烷時，對其的PH值往往是不檢測的，小的廠家大多不知道怎樣檢測。二氯甲烷、1.2—二氯乙烷各生產廠家的質量參差不齊，很多小廠生產的產品PH值達到了4-5，當然如果是一級品應該在6.0-7.0，粘合劑生產廠往往看重價格，根本不了解產品性能。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：短時間老化中出現開裂，膠層甚至脫落粉化。

解決方法：國內外SBS生產廠家眾多，牌號及類型更是讓粘合劑生產廠難以選擇，其實它們之間的不同主要體現在S/B嵌段比，分子量和分子構型三個參數上，其中，S/B（重量比）嵌段比對應力應變性能影響較大，因而不同S/B對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，但終粘強度較低，高S/B比的SBS終粘強度高，但工藝性能和初始粘性較差。不同S/B的SBS與粘合性能的關系見下表六。

表六：

S/B		20/80	30/70	40/60
粘接強度 （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段的分子量對產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，拉伸強度越高，具體下表七。

表七：

苯乙烯含量%（質量）	各嵌段分子量×10-3			拉伸強度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由于存在兩相結構，故顯示兩個玻璃化轉變溫度，PB段的Tg1為-85℃左右，PS段為90℃左右，SBS溫度高于Tg2時則開始軟化，隨著溫度升高，逐步熔化；SBS溫度低于Tg1時，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，對光、熱、氧的作用較敏感，尤其在紫外光照射下，會發生交聯，硬化變質，所以，我們在配制粘合劑時，選擇SBS的類型非常重要。

樹脂在SBS的兩相結構中，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。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，溶解度參數相對較低些，在配制的粘合劑中起到了增加粘性（初粘力），特別是產生壓敏粘性（粘性保持時間）。

表八：不同類型樹脂對SBS性能影響

項目	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	增加粘結強度，提高內聚強度改進抗蠕變性 干燥不發粘 提高耐溫性能		較低的橡膠模量 較高的極限伸長率 持久的表面粘接性
樹脂軟化點的影響	100℃以下	100℃以上	85℃以下	85-145℃
	使PS相熔點降低，熔點范圍變窄，使熱活化更容易	提高耐熱性能	軟化粘合劑 增加表面活性 提高粘接保持時間	提高強度

由表八可知，高軟化點樹脂，趨向于增加末端嵌段相的Tg，結果是配方膠的內聚強度增加，高溫下剪切強度也隨之提高；低軟化點樹脂起相反作用，溫度升高時，拉伸強度降低，使熱活化膠粘劑在較低溫度下產生粘性，并降低了配方膠的操作溫度，所以，我們在研制性能優良的膠粘劑時，一定得從使用的工作環境、溫、濕度等全方面來考慮。

五、認識誤區

誤區①：樹脂的用量越高，初粘力效果就會好，剪切強度就會高；

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，按性能要求來調節兩類樹脂比例，達到綜合性能平衡，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，出質量問題的比例將大增。

誤區②：固體百分比一定時，調節或增加SBS的用量，膠粘劑的強度一定會好。

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，比值小則初粘力小；比值超出后則會出現膠膜表面粘性雖然增大，但趨向脆性化表現，從而內聚強度降低，固體膠份在使用老化過程中出現我們所常見客戶投訴的“粉化”、“脫落”及“開裂”等現象。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度和耐老化性能。

誤區③：提高固體百分比，加大SBS的用量，膠液粘度就會升高。

說明：SBS膠粘劑的粘度大小是由所選用SBS的分子構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④：大量選用低沸點溶劑，配方膠就一定會快干，強度就會好。

說明：大家要注意，我們在常見問題2中談到SBS兩相分離結構、溶解度參數及極性的大小問題，溶劑揮發速度的快慢直接影響粘接強度，溶劑揮發過程也是吸熱過程等。由此可見，科學的溶劑體系配合，對膠粘劑的性能影響是非常重要的。

誤區⑤：冬天為防止膠液凍結，配方膠中加大低凝固點溶劑的用量就會效果好。

說明：冬天在配方膠中增加低凝固點溶劑的用量是治標不治本，因SBS的溶解度常數是一定的，如果在調整溶劑的極性及溶解度參數同時，不考慮整體膠粘劑的性能，而只是為了不凍結，那樣，配方膠中溶劑體系的溶解度參數就十分混亂，不但不防凍，其它綜合性能指標均受到影響。例如，粘性保持時間（初粘力）、剪切強度、貯存等。