热熔压敏胶组合物及其应用、热熔压敏胶及其制备方法和应用
阅读说明:本技术 热熔压敏胶组合物及其应用、热熔压敏胶及其制备方法和应用 (Hot-melt pressure-sensitive adhesive composition and application thereof, hot-melt pressure-sensitive adhesive and preparation method and application thereof ) 是由 孙庆明 胡全超 于 2021-08-25 设计创作,主要内容包括:本发明涉及胶粘剂技术领域,公开了热熔压敏胶组合物及其应用、热熔压敏胶及其制备方法和应用。该组合物中含有两者以上混合保存或者各自独立保存的以下组分:SIS组合、增粘树脂、增塑剂、抗老化助剂和硅烷偶联剂;所述SIS组合中含有含量重量比为1:0.4-2.5的SIS热塑性弹性体和环氧SIS接枝共聚物。采用本发明形成的热熔压敏胶组合物能够制备得到粘接强度良好的热熔压敏胶。(The invention relates to the technical field of adhesives, and discloses a hot-melt pressure-sensitive adhesive composition and application thereof, a hot-melt pressure-sensitive adhesive and a preparation method and application thereof. The composition contains the following components which are stored in a mixing way or independently: SIS combination, tackifying resin, plasticizer, anti-aging auxiliary agent and silane coupling agent; the SIS composition contains the following components in percentage by weight: 0.4 to 2.5 SIS thermoplastic elastomer and epoxy SIS graft copolymer. The hot-melt pressure-sensitive adhesive composition formed by the invention can be used for preparing the hot-melt pressure-sensitive adhesive with good bonding strength.)
技术领域
本发明涉及胶粘剂技术领域,具体涉及一种热熔压敏胶组合物及其应用、热熔压敏胶及其制备方法和应用。
背景技术
热塑性弹性体(Thermoplastic elastomer,TPE)压敏胶是以热塑性弹性体橡胶、增粘树脂及抗老化助剂等原材料制成,其中,热塑性弹性体橡胶是一种兼具有橡胶和热塑性塑料特性的材料,在室温下具有橡胶的韧性和弹性。
目前,热塑性弹性体是以苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)嵌段共聚物和苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯(SIS)嵌段共聚物为主。相比于SBS嵌段共聚物,SIS嵌段共聚物的模量和熔融粘度均较小,具有良好的加工性能,而且能为热熔压敏胶提供良好的浸润性和粘附能力,因此,SIS嵌段共聚物成为热熔压敏胶常用的热塑性弹性体。
然而,SIS嵌段共聚物与增粘树脂的溶解度有限,影响热熔压敏胶的粘接强度。目前,通常采用增加树脂的用量来提高热熔压敏胶的粘接强度,但当树脂增加到一定量时,热熔压敏胶的粘接强度不会再增加甚至会下降,而且成本会升高。
因此,开发出一种能够成本低且粘接强度高的用于卷材或后浇混凝土的热熔压敏胶,对于建筑行业具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中用于卷材和后浇混凝土的热熔压敏胶存在粘接强度不佳的缺陷。
发明人在研究中发现,将含量重量比为1:0.4-2.5的SIS热塑性弹性体和环氧SIS接枝共聚物应用于热熔压敏胶组合物中,并复配特定量增粘树脂、增塑剂、抗老化助剂和硅烷偶联剂用于制备热熔压敏胶时,能够提升体系中SIS热塑性弹性体与增粘树脂的相容性,可减少SIS热塑性弹性体和增粘树脂的用量,并提高热熔压敏胶的粘接强度,由此,完成了本发明的方案。
因此,为了实现上述目的,本发明第一方面提供一种热熔压敏胶组合物,该组合物中含有两者以上混合保存或者各自独立保存的以下组分:
SIS组合、增粘树脂、增塑剂、抗老化助剂和硅烷偶联剂;
以所述组合物的总重量为基准,所述组合物中含有18-35重量%的SIS组合、38-48重量%增粘树脂、25-35重量%增塑剂、0.5-1.5重量%抗老化助剂和0.5-1.5重量%硅烷偶联剂;
所述SIS组合中含有含量重量比为1:0.4-2.5的SIS热塑性弹性体和环氧SIS接枝共聚物。
本发明第二方面提供第一方面所述的热熔压敏胶组合物在热熔压敏胶中的应用。
本发明第三方面提供一种制备热熔压敏胶的方法,该方法包括以下步骤:将第一方面所述热熔压敏胶组合物中的各组分进行混合。
本发明第四方面提供一种由第三方面所述的方法制备得到的热熔压敏胶。
本发明第五方面提供一种第四方面在防水卷材中的应用。
采用本发明形成的热熔压敏胶组合物能够制备得到粘接强度良好的热熔压敏胶。
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值,这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说,各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间,以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围,这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
如前所述,本发明的第一方面提供了一种热熔压敏胶组合物,该组合物中含有两者以上混合保存或者各自独立保存的以下组分:
SIS组合、增粘树脂、增塑剂、抗老化助剂和硅烷偶联剂;
以所述组合物的总重量为基准,所述组合物中含有18-35重量%的SIS组合、38-48重量%增粘树脂、25-35重量%增塑剂、0.5-1.5重量%抗老化助剂和0.5-1.5重量%硅烷偶联剂;
所述SIS组合中含有含量重量比为1:0.4-2.5的SIS热塑性弹性体和环氧SIS接枝共聚物。
优选地,所述SIS组合中含有含量重量比为1:0.4-1.5的SIS热塑性弹性体和环氧SIS接枝共聚物。发明人发现,在该优选情况下获得的热熔压敏胶,用于卷材与卷材、卷材与后浇混凝土时具有更佳的粘接强度。
优选地,SIS热塑性弹性体的数均分子量为15×104-30×104,且在所述SIS热塑性弹性体中,聚异戊二烯嵌段与聚苯乙烯嵌段的含量质量比为1:3-8。
根据一种特别优选的具体实施方式,所述SIS热塑性弹性体为湖南岳阳巴陵石化有限公司的SIS热塑性弹性体1126,所述环氧SIS接枝共聚物为环氧SIS接枝聚丁二烯。
优选地,所述环氧SIS接枝聚丁二烯由包括以下步骤的制备方法得到的:
(I)将SIS嵌段共聚物混合溶解于甲苯中,得到浓度为5-10wt%的SIS溶液,并将所述SIS溶液、甲酸和过氧化氢进行第一接触反应,得到环氧SIS;以及,
在溶剂存在下,将丁二烯与正丁基锂进行第二接触反应,得到聚丁二烯锂;
(II)将所述环氧SIS与所述聚丁二烯锂进行第三接触反应,并去除所述第三接触反应的产物中的聚丁二烯锂。
发明人发现,采用该优选情况下的具体实施方式,能够获得性能更优异的环氧SIS接枝聚丁二烯,将该优选情况下制得的环氧SIS接枝聚丁二烯复配SIS热塑性弹性体、增粘树脂、增塑剂、抗老化助剂和硅烷偶联剂,能够制备得到粘接强度更好的热熔压敏胶。
优选地,在步骤(I)中,所述第一接触反应的条件至少包括:温度为0-2℃,搅拌速度为5-7rpm,时间为20-30min。
优选地,在步骤(I)中,所述SIS嵌段共聚物、所述甲苯、所述甲酸和所述过氧化氢的用量重量比为1:8-10:0.3-0.5:1-1.5。
优选地,在步骤(I)中,所述溶剂、所述丁二烯、所述正丁基锂的用量重量比为1:0.1-0.2:0.1-0.2。
优选地,在步骤(I)中,所述溶剂为环己烷。
优选地,在步骤(I)中,所述第二接触反应的条件至少包括:温度为40-50℃,时间为2-4h。
优选地,在步骤(II)中,所述环氧SIS与所述聚丁二烯的用量重量比为1:0.04-0.2。
优选地,在步骤(II)中,所述第三接触反应的条件至少包括:温度为40-50℃,时间为4-6h。
优选地,在步骤(II)中,所述去除所述第三接触反应的产物中的聚丁二烯支链的操作包括:在四氢呋喃存在下,将所述第三接触反应的产物与乙醇进行接触,得到混合溶液后静置分层,取下层溶液,重复前述操作2-4次。
优选地,所述增塑剂为含量重量比为1:2-5的环烷油和聚异丁烯的组合。发明人发现,在该优选情况下,能够得到粘接强度更高的热熔压敏胶。
优选地,所述聚异丁烯的重均分子量为900-1500。
优选地,所述增粘树脂选自C5加氢树脂、C9树脂、松香树脂、萜烯树脂中的至少一种。
优选地,所述抗老化助剂选自四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、2,4,6-三叔丁基苯酚、癸二酸双-2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯中的至少一种。
优选地,所述硅烷偶联剂选自γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-巯丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷中的至少一种。
如前所述,本发明的第二方面提供了第一方面所述的热熔压敏胶组合物在热熔压敏胶中的应用。
如前所述,本发明的第三方面提供了一种制备热熔压敏胶的方法,该方法包括以下步骤:将第一方面所述热熔压敏胶组合物中的各组分进行接触混合。
优选地,所述将所述热熔压敏胶组合物中的各组分进行接触混合的操作包括以下步骤:
(1)将所述SIS组合与所述增塑剂进行第一混合,得到第一混合物;
(2)将所述第一混合物与所述增粘树脂进行第二混合,得到第二混合物;
(3)将所述第二混合物、所述抗老化助剂和所述硅烷偶联剂进行第三混合。
本发明第三方面涉及的各个组分的用量与本发明第一方面所述的相应组分的含量相同,在此不再赘述,本领域技术人员不应理解为对本发明的限制。
优选地,在步骤(1)中,所述第一混合的条件至少包括:温度为160-180℃,搅拌速度为8-12rpm,搅拌时间为30-50min。
优选地,在步骤(2)中,所述第二混合的条件至少包括:温度为160-180℃,搅拌速度为10-15rpm,搅拌时间为60-80min。
优选地,在步骤(3)中,所述第三混合的条件至少包括:温度为160-180℃,搅拌速度为10-15rpm,搅拌时间为30-45min。
本发明提供的方法工艺简单,能够制备得到粘接强度良好的热熔压敏胶。
如前所述,本发明的第四方面提供了一种由第三方面所述的方法制备得到的热熔压敏胶。
如前所述,本发明的第五方面提供了一种第四方面在防水卷材中的应用。
以下将通过实例对本发明进行详细描述。以下实例中,在没有特别说明的情况下,使用的各种原料均为市售品。
环氧SIS接枝共聚物:向500ml三口烧瓶中加入30g的SIS嵌段共聚物和270g的甲苯,形成质量分数为10%的溶液,加入14.4g无水甲酸,在7rpm下搅拌30min,使用滴液漏斗滴加质量分数为30%的过氧化氢35.5g,30min滴加完毕,得到环氧SIS;
将180g的环己烷和20g的丁二烯单体导入聚合瓶中,制成质量分数为10%的溶液,然后将20g的正丁基锂注入到聚合瓶中,在50℃下水浴反应3.5h,得到重均分子量为3000的聚丁二烯锂;
将前述得到的20g的环氧SIS导入到含有2g的聚丁二烯的聚合瓶中,在50℃水浴条件下反应5h,加入过量的四氢呋喃直至完全溶解成为澄清的溶液,然后加入体积浓度为95%的乙醇,直到溶液变浑浊,在50℃水浴条件下直至溶液变澄清,将溶液放入冰箱中冷藏处理直至溶液分层,取下层液,反复多次直至聚丁二烯支链完全除去,得到环氧SIS接枝共聚物;
SIS热塑性弹性体:牌号为1126,购自湖南岳阳巴陵石化有限公司;
SIS热塑性弹性体:牌号为4016,购自湖南岳阳巴陵石化有限公司;
SIS热塑性弹性体:牌号为1170,购自山东聚圣科技有限公司;
SBS热塑性弹性体:牌号为796,购自湖南岳阳巴陵石化有限公司;
增粘树脂:C5加氢树脂,牌号为H2120,购自濮阳市中科信源石化有限公司;
增塑剂:环烷油,牌号为KN4006,购自克拉玛依公司;
增塑剂:聚异丁烯,重均分子量为950,牌号为PB950,购自韩国大林公司;
抗老化助剂:三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯,牌号为抗氧剂168,购自德国巴斯夫公司;
硅烷偶联剂:γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷,KH560,牌号为Z-6040,购自美国道康宁公司;
行星搅拌器:型号为TX-J-2,购自太亦实业有限公司。
实施例1
本实施例用于说明本发明所述的热熔压敏胶按照表1中的配方和工艺参数,并按如下所述的方法制备热熔压敏胶。
制备热熔压敏胶的方法包括以下步骤:
(1)在160℃下,将SIS组合与增塑剂加入行星搅拌器中,抽取真空(真空度为-0.09MPa),搅拌速度为9rpm,时间为40min,得到第一混合物;
(2)在160℃下,向所述第一混合物加入增粘树脂,搅拌速度为11rpm,时间为60min,得到第二混合物;
(3)在160℃下,向所述第二混合物中加入抗老化助剂和硅烷偶联剂,搅拌速度为11rpm,时间为40min,得到热熔压敏胶S1。
在没有特别说明的情况下,实施例2-3采用与实施例1相同的流程进行,不同的是所采用的热熔压敏胶和工艺参数不同,具体参见表1中。
实施例4
本实施例按照实施例1的方法制备热熔压敏胶,所不同的是,在步骤(1)中,SIS组合中含有12.5g的SIS热塑性弹性体和12.5g的环氧SIS接枝共聚物,也即,SIS组合中含有用量重量比为1:1的SIS热塑性弹性体和环氧SIS接枝共聚物。
其余步骤与实施例1相同。得到热熔压敏胶S4。
实施例5
本实施例按照实施例1的方法制备热熔压敏胶,所不同的是,在步骤(1)中,增塑剂为15g的环烷油和15g的聚异丁烯形成的组合,也即,增塑剂为用量重量比为1:1的环烷油和聚异丁烯的组合。
其余步骤与实施例1相同。得到热熔压敏胶S5。
实施例6
本实施例按照实施例1的方法制备热熔压敏胶,所不同的是,在步骤(1)中,增塑剂为3.75g的环烷油和26.25g的聚异丁烯形成的组合,也即,增塑剂为用量重量比为1:7的环烷油和聚异丁烯的组合。
其余步骤与实施例1相同。得到热熔压敏胶S6。
对比例1
本对比例按照实施例1的方法制备热熔压敏胶,所不同的是,热熔压敏胶配方中不加环氧SIS接枝共聚物。
其余步骤与实施例1相同。得到热熔压敏胶DS1。
对比例2
本对比例按照实施例1的方法制备热熔压敏胶,所不同的是,热熔压敏配方中用等质量的SBS热塑性弹性体替换环氧SIS接枝共聚物。
其余步骤与实施例1相同。得到热熔压敏胶DS2。
对比例3
本对比例按照实施例1的方法制备热熔压敏胶,所不同的是,在步骤(1)中,SIS组合中含有20g的SIS热塑性弹性体和5g的环氧SIS接枝共聚物,也即,SIS组合中含有用量重量比为1:0.25的SIS热塑性弹性体和环氧SIS接枝共聚物。
其余步骤与实施例1相同。得到热熔压敏胶DS3。
表1
表1(续表)
测试例
将实施例和对比例制备得到的热熔压敏胶应用于形成高密度聚乙烯(HDPE)预铺防水卷材,并按照国家标准GB/T23457-2017分别测试前述形成的HDPE预铺防水卷材之间的剥离强度,以及HDPE预铺防水卷材与后浇混凝土的剥离强度。
其中,HDPE预铺防水卷材的制备方法为:将实施例或对比例制备的热熔压敏胶在160℃的温度下熔融,保证热熔胶在模头挤出时温度为135℃,以8m/min的涂胶速度在HDPE基材层上进行涂覆,形成0.25mm的压敏胶层,冷却至室温,然后在胶层表面撒莫来砂,撒砂量为500g/m2,形成0.4mm的隔离层。
表2
卷材与卷材剥离强度,N/mm
卷材与后浇剥离强度剥离强度,N/mm
实施例1
1.74
2.97
实施例2
1.51
2.67
实施例3
1.68
2.85
实施例4
1.70
2.91
实施例5
1.69
2.87
实施例6
1.71
2.96
对比例1
1.21
2.02
对比例2
1.37
2.18
对比例3
1.43
2.41
从表2可以看出,本发明将SIS热塑性弹性体和环氧SIS接枝共聚物按特定比例混合,并复配特定量增粘树脂、增塑剂、抗老化助剂和硅烷偶联剂,形成的热熔压敏胶组合物能够制备得到粘接强度良好的热熔压敏胶。
以上详细描述了本发明的优选实施方式,但是,本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内,可以对本发明的技术方案进行多种简单变型,包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合,这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容,均属于本发明的保护范围。