熱塑性彈性體SIS自1963年問世以來就引起了極大的關注, 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, 在高溫下又呈現可塑性, 兼具有良好的彈性和粘結強度, 耐低溫, 耐溶解性好, 溶液粘度低, 固化快等優點, 所以通常用於與SBS或其他材料配製膠黏劑, 主要用作熱熔膠和壓敏膠, 用在醫療, 電絕緣, 包裝, 保護和掩蔽, 標誌, 粘接固定以及複合袋的層間黏合等.
但是, SIS極性小, 耐油性和耐溶劑性較差, 使其應用範圍受到了很大的限制. 如在高溫下作膠粘劑或用於粘接鞋, 木料等極性基材時存在許多缺點: 與極性材料粘接強度不高, 耐熱性和耐候性差, 特別是用作熱熔壓敏時, 其軟化點低.
SIS改性的原理及方法
目前關於SIS熱熔壓敏膠改性的研究主要集中在三個方面: 第一是對SIS彈性體進行改性, 在彈性體上引入極性基團或鏈段, 改變分子的極性, 包括: 環氧化, 接枝改性.
第二是對SIS壓敏膠進行改性, 主要通過加入其他類型的粘結劑或添加劑來改變粘結劑的表面張力和極性, 從而改進膠黏劑與被粘材料之間的粘結力;其次通過改變壓敏膠的組分來改性;
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生自由基, 然後進行分子內, 分子間以及與其它聚合物之間的聚合, 接枝, 交聯等過程.
1, 環氧化改性
由於聚苯乙烯和聚異戊二烯屬於非極性物質, 與極性物質的混溶性和所形成的粘接劑的間接性都受到限制, 對SIS的改性, 主要是在其上引入極性基團. 將環氧化改性後得到的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行性能對比. 結果表明, ESIS壓敏膠的剝離強度, 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, 可以通過接枝增加粘結劑的初粘性, 耐熱性和粘結性等. 採用與聚烯烴結構及表面性能相近的單體與SIS進行接枝.
丙烯酸及丙烯酸酯類接枝
目前國內對SIS與丙烯酸酯類接枝改性的研究, 一般採用溶液接枝的方法, 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SIS進行改性. 實驗測定結果表明在過氧化苯甲醯(BPO)作用下MMA和BMA及其混合物可有效接枝SIS, 增強其極性和柔韌性, 改進與極性材料表明的粘接性能.
丁基橡膠改性
由於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, 影響壓敏膠的性能. 丁基橡膠的化學不飽和度低, 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優於其它通用橡膠.
3, SIS壓敏膠改性
SIS彈性體本身沒有初粘性, 要將它配成壓敏膠時, 必須添加粘結樹脂, 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, 根據膠黏劑的要求選擇不同的增粘樹脂, 溶劑及其添加劑或各組份的含量;其二是共混改性, 通過加入其它類型的膠黏劑或添加劑來增加體系的極性, 使混合粘結劑與極性面料的粘合力增大, 這是目前為了生產特殊性能粘合劑常採用的方法.
SIS壓敏膠改性可以顯著提高與極性材料的粘結力, 耐熱性和耐候性也一定提高, 這種改性比較簡便, 所需設備較簡單, 與彈性體改性相比, 原料和能源消耗較低, 適合於公司生產滿足不同性能要求的粘結劑.
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塗布後, 通過短暫的電子束或紫外照射, 使SIS彈性體的雙鍵斷裂產生自由基, 然後進行聚合反應.
一般在塗布後, 使彈性體冷卻至SIS鏈段的Tg以下, 則SIS只進行物理交聯, 再用電子束或紫外照射, 則又進行部分化學交聯, 可以彌補物理交聯的不足, 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度和持粘性, 適合某些特殊領域的應用, 環境汙染小, 原料和能耗極少, 是很有發展前景的一項技術.