压敏胶的室温和低温性能.doc

热熔压敏胶的室温和低温性能
2011-8-27-曹通远

大部分热熔压敏胶都是为在室温或有空调的环境下使用而设计和开发的。这也是为什么胶粘物性标准测试方法中的温度都被设定在23或25˚C的原因。一种能在室温下展现出优异压敏胶粘性能（如剥离力和初粘力）的热熔压敏胶，却可能会在室温以下的温度或更低温只表现出差强人意或不满意的性能。如果在室温和低温同时需要良好甚至于优异的胶黏性能，热熔压敏胶配方设计人员可以开发出满足这种要求的最佳产品吗？

在北美洲和西欧国家，即使在不同的地域和不同的季节，气候和温度有很大的差异，大部分热熔压敏胶都是为有空调的室内使用而设计的。一些需要在低温环境应用的热熔压敏胶，如放置于冰箱/冰柜中的产品，则需要经过特别的设计，它们并不会被用在室温中。但是，在其他国家的情况就不同了，比如中国和印度，不管是什么样的气候和季节，在工厂、办公室或房间内并不一定有空调。专为室温（如25°C）使用而设计的热熔压敏胶可能在冬天时就不能用了。市场上通常不会接受供应商提供不同的产品用在不同的环境。因此，在这些地区就需要提供温度使用范围较宽的热熔压敏胶。

有可能开发出在室温和低温同时能够提供优异胶粘性能的配方吗？要回答这个问题之前，我们首先需要了解热熔压敏胶为什么能够在室温提供满足需求的压敏胶粘性能。尽管有很多假说曾经解释材料在室温产生压敏性的原因，近年来大部分胶粘剂研究人员都相信且接受出现这种独特行为的首要原因与胶粘剂配方的玻璃化转变温度(Tg)有关。在流变学的检测中，将低温区钟形的损耗角正切曲线(Tan δ)的峰值温度规定为Tg。聚合物分子链在Tg附近会显示出较大的自由体积或较大的流动性质(图4-14-1)。

图4-14-1：典型的室温用通用型热熔压敏胶的流变曲线

以10 弧度/秒（rad/sec约1.59 Hz）摆动频率的流变学检测中，大部分室温下使用的通用型热熔压敏胶的Tg在0-10°C的范围内。在前面的章节裡讨论过，初粘力和剥离力通常随着Tg的降低而下降(图4-14-2)。而要改善低温柔性或胶粘性能，就必须将热熔压敏胶的Tg设计到较低温区。当整个损耗角正切曲线朝低温一端平移使Tg降低时，在较低的温度下，会可以发生较大的流动/润湿性，热熔压敏胶剥离时也因此会产生较大的能量耗散。因此，低温胶粘性能就可以获得改善。遗憾的是，当损耗角正切曲线朝低温方向平移时，在室温区的损耗角正切值(Tanδ)却同时降低了(图4-14-3)。这意味着热熔压敏胶在室温下的流动/润湿性也降低了，压敏胶粘性能也因此同样的降低了。

图4-14-2：Tg对胶粘性能的影响

图4-14-3：相同温度坐标下Tan δ值的变化
根据以上的说明，理论上没有任何热熔压敏胶可以同时在室温和低温下都获得优异的胶粘性能。然而，在技巧上，如果配方设计人员能够设法将热熔压敏胶损耗角正切曲线的钟形形状升高或加宽，在略为牺牲室温胶粘性能情况下，应该可以获得温度使用范围较宽的压敏胶粘性能。下面是三个配方设计时的参考技巧：1)选择中嵌段(橡胶相)比例较高的SBC；2)选择中嵌段分子量分布较宽的SBC；3)选择与SBC中嵌段略为不相容的增粘剂。