热塑性弹性体SIS自1963年问世以来就引起了极大的关注, 它是由苯乙烯与异戊二烯组成的三嵌段共聚物.
中间是彼此孤立的柔软橡胶链段, 两边是硬塑料链段, 在室温下具有硫化橡胶的性能, 在高温下又呈现可塑性, 兼具有良好的弹性和粘结强度, 耐低温, 耐溶解性好, 溶液粘度低, 固化快等优点, 所以通常用于与SBS或其他材料配制胶黏剂, 主要用作热熔胶和压敏胶, 用在医疗, 电绝缘, 包装, 保护和掩蔽, 标志, 粘接固定以及复合袋的层间黏合等.
但是, SIS极性小, 耐油性和耐溶剂性较差, 使其应用范围受到了很大的限制. 如在高温下作胶粘剂或用于粘接鞋, 木料等极性基材时存在许多缺点: 与极性材料粘接强度不高, 耐热性和耐候性差, 特别是用作热熔压敏时, 其软化点低.
SIS改性的原理及方法
目前关于SIS热熔压敏胶改性的研究主要集中在三个方面: 第一是对SIS弹性体进行改性, 在弹性体上引入极性基团或链段, 改变分子的极性, 包括: 环氧化, 接枝改性.
第二是对SIS压敏胶进行改性, 主要通过加入其他类型的粘结剂或添加剂来改变粘结剂的表面张力和极性, 从而改进胶黏剂与被粘材料之间的粘结力;其次通过改变压敏胶的组分来改性;
第三是利用电子束或紫外光的照射下, 是SIS弹性体的双键断裂而产生自由基, 然后进行分子内, 分子间以及与其它聚合物之间的聚合, 接枝, 交联等过程.
1, 环氧化改性
由于聚苯乙烯和聚异戊二烯属于非极性物质, 与极性物质的混溶性和所形成的粘接剂的间接性都受到限制, 对SIS的改性, 主要是在其上引入极性基团. 将环氧化改性后得到的ESIS按最佳配方配成的压敏胶与未改性的SIS按最佳配方配成的压敏胶进行性能对比. 结果表明, ESIS压敏胶的剥离强度, 持粘性, 耐老化性能比未改性的SIS压敏胶好.
2, 接枝改性
SIS弹性体中存在双键, 可以通过接枝增加粘结剂的初粘性, 耐热性和粘结性等. 采用与聚烯烃结构及表面性能相近的单体与SIS进行接枝.
丙烯酸及丙烯酸酯类接枝
目前国内对SIS与丙烯酸酯类接枝改性的研究, 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)为单体对SIS进行改性. 实验测定结果表明在过氧化苯甲酰(BPO)作用下MMA和BMA及其混合物可有效接枝SIS, 增强其极性和柔韧性, 改进与极性材料表明的粘接性能.
丁基橡胶改性
由于SIS中的聚异戊二烯链段受到氧, 热, 光等作用易断裂而降解和交联, 影响压敏胶的性能. 丁基橡胶的化学不饱和度低, 加上聚异丁烯链的不活泼性, 使得丁基橡胶的耐热和耐氧化性能远优于其它通用橡胶.
3, SIS压敏胶改性
SIS弹性体本身没有初粘性, 要将它配成压敏胶时, 必须添加粘结树脂, 软化剂, 防老剂以及其它添加剂.
SIS压敏胶改性, 主要有两种改性方式, 其一是改变压敏胶的组成或含量, 根据胶黏剂的要求选择不同的增粘树脂, 溶剂及其添加剂或各组份的含量;其二是共混改性, 通过加入其它类型的胶黏剂或添加剂来增加体系的极性, 使混合粘结剂与极性面料的粘合力增大, 这是目前为了生产特殊性能粘合剂常采用的方法.
SIS压敏胶改性可以显著提高与极性材料的粘结力, 耐热性和耐候性也一定提高, 这种改性比较简便, 所需设备较简单, 与弹性体改性相比, 原料和能源消耗较低, 适合于公司生产满足不同性能要求的粘结剂.
4, 紫外光或电子束改性
紫外光或电子束改性是在热熔压敏胶涂布后, 通过短暂的电子束或紫外照射, 使SIS弹性体的双键断裂产生自由基, 然后进行聚合反应.
一般在涂布后, 使弹性体冷却至SIS链段的Tg以下, 则SIS只进行物理交联, 再用电子束或紫外照射, 则又进行部分化学交联, 可以弥补物理交联的不足, 可以大幅度提高胶黏剂的耐温性和耐溶剂性, 而不影响粘性.
紫外和电子束改性可以提高剥离强度和持粘性, 适合某些特殊领域的应用, 环境污染小, 原料和能耗极少, 是很有发展前景的一项技术.