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自粘保護膜自粘層用 SEBS/SEPS 物性要求及配方優化方案
自粘(zhan)保護(hu)膜自粘(zhan)層的(de)粘(zhan)接性(xing)(xing)、無殘(can)膠性(xing)(xing)、耐(nai)老化(hua)性(xing)(xing)、透明性(xing)(xing)四大核心性(xing)(xing)能,既依賴(lai) SEBS與(yu) SEPS的(de)基礎物性(xing)(xing),也(ye)需通過配(pei)方(fang)組分協同優(you)化(hua)實現平衡。以下從SEBS/SEPS 關鍵物性(xing)(xing)要求和(he)配(pei)方(fang)組分優(you)化(hua)策略兩方(fang)面(mian)展開明。
一、SEBS/SEPS 關(guan)鍵物性(xing)對自粘(zhan)層性(xing)能(neng)的(de)影(ying)響及要求
SEBS 與 SEPS 同屬熱塑性彈性體,核心結構為 “硬(ying)段(duan)(duan)(duan)(苯乙烯嵌段(duan)(duan)(duan),PS)- 軟段(duan)(duan)(duan)(SEBS 為 EB 段(duan)(duan)(duan)、SEPS 為 EP 段(duan)(duan)(duan))” 嵌段(duan)(duan)(duan)共聚物(wu),硬(ying)段(duan)(duan)(duan)提供力學(xue)強度與耐高溫性,軟段(duan)(duan)(duan)決(jue)定(ding)彈性與粘(zhan)接基礎,二者的物(wu)性參數(shu)直(zhi)接主導自粘(zhan)層性能(neng)表現。
1. 分子結構:軟段類型決定(ding)基(ji)礎性能差異
SEBS 與(yu)(yu) SEPS 的核心區(qu)別在于軟段化學組(zu)成,這一差異直接影響耐老(lao)化性、低(di)溫(wen)彈性與(yu)(yu)相容性,需根(gen)據應用場景選擇:
SEBS軟段為乙(yi)烯 - 丁烯(EB),彈(dan)性(xing)優異且與增粘樹脂(zhi)相(xiang)容性(xing)好,成(cheng)本相(xiang)對較低,適合通用型(xing)自粘膜(如(ru)電子器件臨時保護、家具(ju)保護膜);
SEPS軟段為乙烯 - 丙烯(EP),飽和(he)結構更穩定,耐(nai)臭氧、耐(nai)紫外(wai)老(lao)化性更強(qiang),低溫彈性也更優,適合戶外(wai)用(yong)保護(hu)膜(mo)(如建筑(zhu)玻璃、汽車外(wai)飾)或長期保護(hu)場景。
無論選擇哪種基(ji)材,均需(xu)優先(xian)考慮線性嵌段(duan)結(jie)(jie)構—— 線性結(jie)(jie)構的軟段(duan)更易與增粘樹脂、操(cao)作油均勻相容,能形成更穩定的自粘體系(xi),提升(sheng)透明性與粘接一致(zhi)性;而(er)星型(xing)結(jie)(jie)構因硬段(duan)聚集度(du)高,易導致(zhi)體系(xi)相容性差、透明度(du)下降,還可能使粘接層脆化。
2. 分子量(數均(jun)分子量 Mn):平衡粘接性與無(wu)殘膠性
分子(zi)量決(jue)定 SEBS/SEPS 的(de)力學強度、加(jia)工流動性及與增粘體系的(de)協同(tong)效果,是 “粘接力 - 無殘膠” 平衡的(de)核(he)心參數,一般選中分子(zi)量基(ji)材:
低(di)分(fen)子量(Mn=50,000-80,000)流(liu)動性好(hao),易與其他組分(fen)混(hun)合均勻,低(di)溫自(zi)粘(zhan)性突出,但力學強度低(di),長期高溫(如(ru)>60℃)下分(fen)子易遷移,殘膠(jiao)風險高,僅適合低(di)粘(zhan)型保護膜(如(ru)玻璃表面(mian)臨(lin)時保護,剝離力<50g/25mm);
中分子(zi)量(liang)(Mn=80,000-120,000)力(li)(li)學強度與流動性(xing)達到最佳平衡(heng),粘接力(li)(li)適中(剝離力(li)(li) 50-200g/25mm),分子(zi)遷移性(xing)低(di),無殘膠性(xing)優異,是(shi)絕大多(duo)數通用型保護膜(如電子(zi)屏幕(mu)、塑(su)料件保護)的首選;
高分子(zi)量(Mn>120,000)力學強度高、耐蠕變性(xing)好,長期使用無殘膠,但流動性(xing)差,需高溫(>180℃)加工(gong),且(qie)與增粘樹脂相容性(xing)差,易(yi)導致透明性(xing)下降、粘接(jie)力不足,僅適合高粘型或(huo)長期保護用膜(如金屬板材保護,剝離力>200g/25mm),且(qie)需搭配(pei)高相容性(xing)增粘樹脂。
同時(shi),分(fen)子(zi)量(liang)分(fen)布(PDI = 重(zhong)均(jun)分(fen)子(zi)量(liang) Mw / 數(shu)均(jun)分(fen)子(zi)量(liang) Mn)需控制(zhi)在1.5-2.5之間:PDI 過寬(kuan)(>3.0)會導致低(di)分(fen)子(zi)量(liang)組(zu)分(fen)遷移,增加殘膠風(feng)險;PDI 過窄(<1.2)則(ze)加工(gong)流(liu)動性差,難(nan)以(yi)成型(xing)。
3. 苯乙烯(St)含量(liang):調控硬(ying)度與粘接基礎
苯乙烯嵌段(duan)(duan)(duan)(硬(ying)段(duan)(duan)(duan))是(shi) SEBS/SEPS 的 “物理交(jiao)聯點”,含量直接(jie)影響材料彈(dan)性、硬(ying)度及與軟(ruan)段(duan)(duan)(duan)的平(ping)衡:
低 St 含量(10%-15%)段占比高(gao),彈(dan)(dan)性好(hao)、表(biao)面(mian)粘性強(qiang),但硬(ying)段交聯不足,力學(xue)強(qiang)度(du)低,長(chang)期使用易(yi)變形,適合低硬(ying)度(du)、高(gao)彈(dan)(dan)性自(zi)粘層(ceng)(如柔性屏(ping)幕保(bao)護膜(mo));
中 St 含量(18%-25%)硬段(duan)與軟段(duan)平衡,既保證足夠的(de)表(biao)面粘性(xing)(由軟段(duan)貢(gong)(gong)獻),又(you)具備良(liang)好的(de)力學強(qiang)度(du)和抗(kang)蠕變(bian)性(xing)(由硬段(duan)貢(gong)(gong)獻),無殘(can)膠(jiao)性(xing)最佳(jia),適用(yong)于絕大多數通用(yong)型(xing)自粘保護膜(mo);
高(gao) St 含量(>25%)硬(ying)段占比(bi)高(gao),材料(liao)硬(ying)度(du)大、彈性差,表(biao)面粘性弱(ruo),需搭配高(gao)活性增(zeng)粘樹(shu)脂才(cai)能滿(man)足粘接需求,適合高(gao)硬(ying)度(du)、低粘性保(bao)護(hu)(hu)膜(如五金件防(fang)刮保(bao)護(hu)(hu))。
需注(zhu)意,SEPS 的(de) St 含(han)量需略高于 SEBS(通(tong)常高 2%-3%)—— 因 SEPS 軟段(duan)(EP)的(de)極性低于 SEBS 軟段(duan)(EB),需通(tong)過(guo)增加硬段(duan)含(han)量補償力學強度,避(bi)免(mian)粘(zhan)接(jie)層(ceng)過(guo)軟導致殘(can)膠。
4. 二嵌段(PS - 軟段)含量:控制表(biao)面粘性與遷移性
SEBS/SEPS 的分子結構(gou)中,除 “PS - 軟段 - PS” 三(san)嵌(qian)段外,還會存(cun)在(zai)少(shao)量 “PS - 軟段” 二嵌(qian)段(無末端 PS 硬段),其含量對表面粘性和遷移性影響(xiang)顯著:
二(er)嵌段含量低(di)(<5%)分子(zi)交聯度高,力學強度好,分子(zi)遷移性(xing)低(di),無(wu)殘膠性(xing)優異,但表面粘(zhan)性(xing)不足,需依賴(lai)增(zeng)粘(zhan)樹(shu)脂提(ti)升粘(zhan)接力,適合高要求無(wu)殘膠場景(如電子(zi)器件精密(mi)保護);
二(er)嵌段含量(liang)中(5%-10%)二(er)嵌段可遷(qian)(qian)移至自粘(zhan)層(ceng)表面,補充粘(zhan)性(xing),減少增粘(zhan)樹脂用量(liang),同時(shi)無明顯遷(qian)(qian)移殘膠風(feng)險,是通用型自粘(zhan)層(ceng)的理想選(xuan)擇,能平(ping)衡粘(zhan)性(xing)與無殘膠性(xing);
二嵌段(duan)(duan)含量(liang)高(>10%)表面粘(zhan)(zhan)性(xing)(xing)強,可(ke)降低增粘(zhan)(zhan)樹脂添加(jia)量(liang),但二嵌段(duan)(duan)無末端(duan)硬(ying)段(duan)(duan),易長期(qi)遷移至被保護(hu)表面,導致嚴(yan)重(zhong)殘膠,僅適合一次性(xing)(xing)短期(qi)保護(hu)場景(如運輸過程臨時(shi)保護(hu),使用時(shi)間<7 天)。
因(yin)此,優先選擇二嵌段含量5%-8% 的 SEBS/SEPS,可(ke)兼顧粘性與(yu)無殘膠性。
5. 流(liu)動性(xing)(熔融指數(shu) MI):保障加工(gong)性(xing)與(yu)透(tou)明性(xing)
熔融指數(MI,測試條件:230℃/5kg)反映 SEBS/SEPS 的加工流動(dong)性(xing)(xing),直(zhi)接影響配(pei)方組分的混合均勻性(xing)(xing)(透明性(xing)(xing)關鍵)和成型效率:
MI 過低(<5g/10min):流(liu)動(dong)性差,增(zeng)粘樹脂(zhi)、操作油難以(yi)分散均勻(yun),易形成 “白(bai)點” 或 “條紋”,導(dao)致(zhi)透(tou)明性下(xia)降;且需高(gao)溫加工,可能引發(fa)樹脂(zhi)熱老化;
MI 過高(>20g/10min):流(liu)動性(xing)過好,材(cai)料力學強度低,易發生分子遷移,殘(can)膠風險增加(jia);
理想 MI 范(fan)圍為8-15g/10min,既能確保加工時組(zu)分(fen)分(fen)散均勻(yun)(提升透明性),又能兼顧力(li)學強度。
二、自粘層配方組(zu)分優(you)化(hua)策略
SEBS/SEPS 為自粘(zhan)層 “骨架”,需通(tong)過增粘(zhan)樹脂、操(cao)作油、抗(kang)氧(yang)劑、透明改(gai)性(xing)劑等組分協同,進一步優化四大核(he)心性(xing)能。自粘(zhan)層典型配方組成(質量占比(bi))為:SEBS/SEPS(30%-40%)+ 增粘(zhan)樹脂(25%-40%)+ 操(cao)作油(20%-35%)+ 助劑(1%-5%)。
1. 增粘樹脂:核心提升(sheng)粘接力,需匹配基材相容性
增粘樹脂通過(guo)與(yu) SEBS/SEPS 軟段相容(rong),在自(zi)粘層表(biao)面(mian)形成(cheng) “粘性(xing)(xing)界(jie)面(mian)”,其類型、軟化點直接影響(xiang)粘接力和(he)無(wu)殘膠性(xing)(xing):
(1)樹(shu)脂類型(xing)選擇:優先高相(xiang)容性、低遷移型(xing)
加氫 C5 樹脂與 SEBS/SEPS 的 EB/EP 軟段相容性最優,粘接(jie)力中等,透明性好,且飽(bao)和結(jie)構(gou)耐老化性優、無殘膠性佳,適合通用型(xing)、耐老化場景;
加氫(qing) C9 樹脂(zhi)相容性良好,粘接力高,但透明性略差(易呈(cheng)微黃色(se)),耐老(lao)化性和無(wu)殘膠(jiao)性中(zhong)等,適合高粘型(xing)保護膜;
加(jia)氫松香(xiang)酯相容性中(zhong)等(極性略高),粘接力(li)中(zhong)高,透(tou)明性好,但耐老化(hua)性和(he)無殘膠性一般,適合需提升粘接力(li)的透(tou)明場景;
加(jia)氫萜烯樹(shu)脂與 SEBS/SEPS 相容(rong)性(xing)(xing)優,粘接力中等,透明性(xing)(xing)和(he)耐老(lao)化(hua)性(xing)(xing)突(tu)出,無殘膠性(xing)(xing)佳,適(shi)合高透明、耐老(lao)化(hua)場景(如電子屏(ping)幕保護膜(mo))。
需避(bi)免(mian)使(shi)用未加(jia)(jia)氫的(de)不飽和(he)樹脂(如未加(jia)(jia)氫 C9、普通松香酯)—— 這類樹脂易氧化變(bian)色(se),耐老化性差,且殘(can)留雙鍵可能與基材反應(ying),增加(jia)(jia)殘(can)膠風險。
(2)軟化點與添加量控制
增粘樹脂(zhi)的軟化點(dian)需控(kong)制在90-120℃:軟化點(dian)低于(yu)(yu) 80℃的樹脂(zhi)分子(zi)量小,易遷(qian)移(yi)至表面導致殘膠;高于(yu)(yu) 130℃的樹脂(zhi)相容性(xing)(xing)差,易影響透明性(xing)(xing)。
添加量(liang)需根據目(mu)標粘接力調整:
低粘(zhan)配方(剝離力<50g/25mm):增粘(zhan)樹(shu)脂占比 25%-30%,避免過量導(dao)致粘(zhan)性過強;
中粘配(pei)方(剝離力 50-200g/25mm):增粘樹脂占比(bi) 30%-35%,確保與 SEBS/SEPS 軟段充分相容(rong),形成穩定粘性界面;
高粘(zhan)配(pei)(pei)方(剝(bo)離力>200g/25mm):增粘(zhan)樹脂占比 35%-40%,需搭配(pei)(pei)中高分子量 SEBS/SEPS(防止分子遷移),并(bing)添(tian)加 0.5%-1% 透明改性(xing)劑(如 POE 蠟),避免相容性(xing)下降(jiang)導致透明性(xing)變(bian)差。
2. 操(cao)作油:調節硬度與流動性(xing),需控制遷移(yi)性(xing)
操作油(石蠟(la)油、環烷(wan)油、芳烴油)填充(chong)于 SEBS/SEPS 軟段之間,可降低材料硬度、提升彈(dan)性,同時改善加工流動性,但油的類(lei)型和(he)黏(nian)度是殘膠控制的關鍵(jian):
類型選擇優先加氫石(shi)蠟(la)油(you),其(qi)飽和結構與 SEBS/SEPS 相容性好,透明性高,耐(nai)老(lao)化(hua)(hua)性優,且(qie)分子量大、遷移性低;避免使用(yong)芳烴(jing)油(you) —— 其(qi)不飽和結構易氧化(hua)(hua)變(bian)色,耐(nai)老(lao)化(hua)(hua)性差,且(qie)極(ji)性低,易遷移導致殘膠;
黏度要(yao)求40℃運動(dong)黏度需(xu)控制(zhi)在200-500cSt:黏度低(di)于(yu)(yu) 100cSt 的油流動(dong)性過強(qiang),易遷移至表面引(yin)發(fa)殘膠;高于(yu)(yu) 800cSt 的油流動(dong)性差(cha),難以與基材分散均勻,影響透明(ming)性;
添加量控制根據目標(biao)硬度調(diao)整,低硬度配方(Shore A<30)油(you)占(zhan)比 30%-35%,中(zhong)硬度配方(Shore A 30-50)油(you)占(zhan)比 25%-30%,高硬度配方(Shore A>50)油(you)占(zhan)比 20%-25%,避免過軟導致粘接層變形。
3. 抗氧劑:提升耐老化性,防(fang)止黃變與(yu)脆化
SEBS/SEPS 長(chang)期暴露(lu)于高(gao)溫、紫外線下,軟(ruan)段易氧(yang)化(hua)降(jiang)解,導致自粘層脆化(hua)、粘接力(li)下降(jiang)、黃變,需添(tian)加 “主(zhu)抗氧(yang)劑 + 輔助抗氧(yang)劑” 復(fu)配體系:
主抗氧(yang)劑(ji)(ji)選擇受阻酚(fen)類(如抗氧(yang)劑(ji)(ji) 1010、1076),可捕捉氧(yang)化自由基,抑(yi)制氧(yang)化鏈(lian)反應,添加量 0.2%-0.5%;
輔助抗(kang)氧劑選擇亞磷酸酯類(如抗(kang)氧劑 168),可(ke)分解氫過氧化(hua)物,與主抗(kang)氧劑形成協同效(xiao)應,添(tian)加量 0.3%-0.8%;
需避免使用高揮發(fa)性(xing)抗(kang)氧(yang)劑(ji)(如抗(kang)氧(yang)劑(ji) 264)—— 這類抗(kang)氧(yang)劑(ji)在加工或長期使用中易揮發(fa),導致(zhi)耐老化效(xiao)果衰(shuai)減,且揮發(fa)物(wu)可能污染被保護表面。
4. 透(tou)明改性(xing)劑(ji):優化相(xiang)容性(xing),提升透(tou)明性(xing)
當配方中增粘樹脂或(huo)(huo)操作油添加量較高,或(huo)(huo)使用高分子量 SEBS/SEPS 時(shi),易因組分相容性(xing)下降(jiang)導致(zhi)透明性(xing)變差,需添加透明改(gai)性(xing)劑(ji):
類型選擇優(you)先(xian)選擇低分(fen)子量 POE 蠟(聚(ju)烯烴彈性(xing)體蠟)或氫化石油(you)樹(shu)脂蠟,這類改(gai)性(xing)劑與 SEBS/SEPS、增(zeng)粘樹(shu)脂相容性(xing)好(hao),可改(gai)善組分(fen)分(fen)散均勻(yun)性(xing),減少 “白點” 或 “霧度”;
添(tian)(tian)加量(liang)控制通常為 0.5%-2%,過量(liang)添(tian)(tian)加會導致粘接力下降或表(biao)面發(fa)粘,需根據實(shi)際透(tou)明性需求調整(zheng)。
本文由(you)廣州佳譽醫療(liao)器(qi)械(xie)有(you)限公(gong)司(si)/佛山浩揚(yang)醫療(liao)器(qi)械(xie)有(you)限公(gong)司(si)聯合編輯