4-5 流变性质和SBC分子结构的关系.doc

中文简体在繁体后面！4-5 流變性質和SBC分子結構的關係2011-6-12-曹通遠大部分熱熔壓敏膠都是以SBC為基礎配製而成的。SBC由兩種連接在一起的相疇組成：塑膠相（苯乙烯，Styrene）和橡膠相（二烯，Diene）。典型的二烯相是異戊二烯（I）、丁二烯（B）和它們氫化形式的乙烯-丁烯（EB）和乙烯-丙烯（EP）。 除了二烯相的差異外，人們還根據實際需要合成出各種苯乙烯/二烯（S/D）和二嵌段/三嵌段（又被稱為偶聯效率）比例以及熔體流動速度（MFR，用來測量熱塑性高分子量聚合物流動性能或黏度的試驗）或熔融指數（MI）的SBC。典型的S/D比在15/85到45/55的範圍，二嵌段/三嵌段比在0/100（純三嵌段）到80/20的範圍。MFR變動的範圍在3.0到100。 在上世紀70年代早期，最初開發SIS和SBS時，科學家試圖使它們的拉伸強度和扯斷伸長率設計成和異戊二烯（IR）和丁苯（SBR）橡膠相當的水準。這些最早期開發的SBC（例如典型SIS的15%苯乙烯和20%二嵌段）分子組成結構在今天仍然是熱熔膠行業使用最廣和最常見的熱塑性彈性體。SBC被引入熱熔膠行業後，新的應用領域不斷的被發現與開發出來。為了滿足多樣化的市場需求，一些S/D和二嵌段/三嵌段比例不同的新SBC分子結構也陸續被推廣到新的應用市場。儘管SBC供應商為他們生產的SBC提供了很多技術資料表，包括化學結構、物理性能、機械性能和基礎配方的典型膠粘性能等，但是，只有極少數供應商能夠清楚的解釋為什麼每種具體牌號的SBC能提供各自獨特的膠粘性能。很多膠粘劑研究者和使用者經常要問下列兩個主要的問題。l 這些分子結構和膠粘性能之間有什麼樣的關聯？l 什麼分子結構對加工性能有影響？ 分子結構和膠粘性能的關聯將在後面的章節中詳細討論。在本章節中，僅先總結與SBC分子結構和黏彈性相關的三個重要發現。1. S/D比例：同一家公司合成的SBC，苯乙烯的含量越高，通常，膠粘劑混合物強度和硬度就越高，內聚力也越大。這種行為可以透過橡膠態平臺區獲得較高的儲能模量（G）觀察到（圖4-5-1）。但是需要注意的是，在真實的熱熔壓敏膠的配方中，SBC通常只佔有25-35%的重量比。兩個相差10% S/D比例的SBC (例如 15%和25% S)，在整體熱熔壓敏膠的配方中只有約3%的差異。除非選用S/D差異相當巨大的SBC於配方中，否則，它們並不能展現出明顯的內聚強度或硬度的差異。另外，整體熱熔壓敏膠配方本身的內聚強度並不是提供膠粘物性，如持粘力和剝離力，的主要因素。例如未經過增黏劑和礦物油改質的SBC，絕對具有比經過配方改質後熱熔壓敏膠更高的內聚力。但是，我們都明白的知道這些SBC是沒有壓敏性的物質。 想要成為一個有適當黏性的SBC 為基礎的熱熔壓敏膠，主要的因素在於它們是否在使用的條件下有適當的黏彈性。 圖4-5-1：S/D比對黏彈性的影響 2. 二嵌段/三嵌段比例：二嵌段比例越高，膠粘劑混合物的在橡膠態平臺區的損耗角正切值(Tan)越高，在貼合時可以提供較好的潤濕性，而在分離時則能提供較長的延伸性（圖4-5-2）。這是在發展熱熔壓敏膠配方時最需要關注的函數。在前面章節中已經討論過壓敏膠會黏的流變性準則和膠黏原理。如何通過配方調整技術來變化出各種用途不同的熱熔壓敏膠，就是要精準的掌握Tan在各溫度下的數值。圖4-5-2：二嵌段/三嵌段對黏彈性的影響3. MFR值：MFR值越低，表示SBC的分子量越高。配方後的膠粘劑分子量和耐熱性通常就越高，但是熔體黏度也越高（這可能會影響到加工性能）。MFR的大小可以很容易地根據流動點(損耗角正切值(Tan)等於1)高低來區分。圖4-5-3中Europrene Sol T-193A 和193B具有相同比例的苯乙烯(25%）和兩嵌段(25%)。但是它們具有不同的分子量或MFR，因此展現出不同的流動點。在相同的配方組成中，當選用較低MFR的SBC時(分子量高) ，流動點就越高。反之亦然。如何在獲得適當作業性(高溫黏彈性)前提下，仍能保有較好耐高溫膠粘性能，需要對SBC的MFR有較深入的理解和掌握。圖4-5-3：MFR值對黏彈性的影響 中文简体：（不含图，图请看上面）4-5流变性质和SBC分子结构的关係2011-6-12-曹通远大部分热熔压敏胶都是以SBC为基础配製而成的。SBC由两种连接在一起的相畴组成：塑胶相（苯乙烯，Styrene）和橡胶相（二烯，Diene）。典型的二烯相是异戊二烯（I）、丁二烯（B）和它们氢化形式的乙烯-丁烯（EB）和乙烯-丙烯（EP）。 除了二烯相的差异外，人们还根据实际需要合成出各种苯乙烯/二烯（S/D）和二嵌段/三嵌段（又被称为偶联效率）比例以及熔体流动速度（MFR，用来测量热塑性高分子量聚合物流动性能或黏度的试验）或熔融指数（MI）的SBC。典型的S/D比在15/85到45/55的范围，二嵌段/三嵌段比在0/100（纯三嵌段）到80/20的范围。MFR变动的范围在3.0到100。 在上世纪70年代早期，最初开发SIS和SBS时，科学家试图使它们的拉伸强度和扯断伸长率设计成和异戊二烯（IR）和丁苯（SBR）橡胶相当的水准。这些最早期开发的SBC（例如典型SIS的15%苯乙烯和20%二嵌段）分子组成结构在今天仍然是热熔胶行业使用最广和最常见的热塑性弹性体。SBC被引入热熔胶行业后，新的应用领域不断的被发现与开发出来。为了满足多样化的市场需求，一些S/D和二嵌段/三嵌段比例不同的新SBC分子结构也陆续被推广到新的应用市场。儘管SBC供应商为他们生产的SBC提供了很多技术资料表，包括化学结构、物理性能、机械性能和基础配方的典型胶粘性能等，但是，只有极少数供应商能够清楚的解释为什麽每种具体牌号的SBC能提供各自独特的胶粘性能。很多胶粘剂研究者和使用者经常要问下列两个主要的问题。l这些分子结构和胶粘性能之间有什麽样的关联？l什麽分子结构对加工性能有影响？ 分子结构和胶粘性能的关联将在后面的章节中详细讨论。在本章节中，仅先总结与SBC分子结构和黏弹性相关的三个重要发现。1.S/D比例：同一家公司合成的SBC，苯乙烯的含量越高，通常，胶粘剂溷合物强度和硬度就越高，内聚力也越大。这种行为可以透过橡胶态平台区获得较高的储能模量（G）观察到（图4-5-1）。但是需要注意的是，在真实的热熔压敏胶的配方中，SBC通常只佔有25-35%的重量比。两个相差10% S/D比例的SBC (例如 15%和25% S)，在整体热熔压敏胶的配方中只有约3%的差异。除非选用S/D差异相当巨大的SBC于配方中，否则，它们并不能展现出明显的内聚强度或硬度的差异。另外，整体热熔压敏胶配方本身的内聚强度并不是提供胶粘物性（如持粘力和剥离力）的主要因素。例如未经过增黏剂和矿物油改质的SBC，绝对具有比经过配方改质后热熔压敏胶更高的内聚力。但是，我们都明白的知道这些SBC是没有压敏性的物质。 想要成为一个有适当黏性的SBC 为基础的热熔压敏胶，主要的因素在于它们是否在使用的条件下有适当的黏弹性。 图4-5-1：S/D比对黏弹性的影响 2.二嵌段/三嵌段比例：二嵌段比例越高，胶粘剂溷合物的在橡胶态平台区的损耗角正切值(Tan)越高，在贴合时可以提供较好的润湿性，而在分离时则能提供较长的延伸性（图4-5-2）。这是在发展热熔压敏胶配方时最需要关注的函数。在前面章节中已经讨论过压敏胶会黏的流变性准则和胶黏原理。如何通过配方调整技术来变化出各种用途不同的热熔压敏胶，就是要精准的掌握Tan在各温度下的数值。 图4-5-2：二嵌段/三嵌段对黏弹性的影响3.MFR值：MFR值越低，表示SBC的分子量越高。配方后的胶粘剂分子量和耐热性通常就越高，但是熔体黏度也越高（这可能会影响到加工性能）。MFR的大小可以很容易地根据流动点(损耗角正切值(Tan)等于1)高低来区分。图4-5-3中Europrene Sol T-193A 和193