專利名稱：一種hdpe自粘卷材用熱熔壓敏膠及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種熱熔壓敏膠，屬于材料化學領域。
背景技術：
高密度聚乙烯(HDPE)自粘膠膜防水卷材及其預鋪反粘施工技術，于20世紀20年代由美國引入我國并在暗挖地鐵區間隧道進行樣板鋪設，受到地鐵設計、施工及建設方的廣泛歡迎，是一種應用非常廣泛的施工材料。由于聚乙烯是非極性材料，表面能較低，屬于難粘材料。用于粘接聚乙烯材料的熱熔壓敏膠必須要具有較強的潤濕效果。HDPE自粘膠膜防水卷材熱熔壓敏膠在產品中僅
O.2mm O. 5mm厚，因此要求該膠粘劑必須具有較強的內聚力才能達到要求的粘接強度。 HDPE自粘膠膜防水卷材熱熔壓敏膠必須具有耐高溫、低溫性能，以免因夏季或冬季的溫度變化影響材料施工。HDPE自粘膠膜防水卷材熱熔壓敏膠覆在卷材上后，卷材收卷和放卷時， 為防止膠層起皺，膠粘劑還需要有一定的彈性。
發明內容
針對現有技術對HDPE自粘卷材用熱熔壓敏膠的性能要求，申請人通過數百次的試驗發現，采用聚苯乙烯-聚異戍二烯-聚苯乙烯(Styrene isoprene styrene block polymer，簡稱SIS)熱塑性彈性體為基本粘接料，與復合彈性體協同作用，輔以聚異丁烯、 碳五石油樹脂等助劑，所得到的HDPE自粘卷材用熱熔壓敏膠不僅耐高溫、低溫，而且常溫性能優異，遠超常規熱熔壓敏膠。同時，生產該熱熔壓敏膠不需要特殊設備和特殊工藝，使得制造費用顯著降低，具有制備簡單易行、無毒無害、儲運安全、使用方便、節能環保等優點。基于上述發現，本發明公開了一種HDPE自粘卷材用熱熔壓敏膠，通過如下技術方案實現一種HDPE自粘卷材用熱熔壓敏膠，以質量百分數計，各原料組成如下18% 21 %聚苯乙烯-聚異戊二烯-聚苯乙烯熱塑性彈性體，2% 5%復合彈性體，15% 24% 第一聚異丁烯，10% 12%第二聚異丁烯，30% 40%第一碳五石油樹脂，5% 12%第二碳五石油樹脂，5 % 12 %第三碳五石油樹脂及微量抗氧劑。在本發明中，所用聚苯乙烯-聚異戊二烯-聚苯乙烯熱塑性彈性體其中聚苯乙烯相含量為15%。在本發明中，所述復合彈性體可以是在熱熔壓敏膠任意可用的復合彈性體，例如聚氯乙烯復合彈性體、PVC/PU復合彈性體、PUR/PS復合彈性體等，優選的為烯烴類特種彈性體，其中乙烯含量15%，例如乙烯含量為15%的聚氯乙烯彈性體、聚四氟乙烯復合彈性體、聚氨酯乙烯基酯樹脂復合彈性體等。在本發明中，所述第一聚異丁烯分子量小于1000，傾點-4°C -30°C ;所述第二聚異丁烯分子量分布指數2. 5，流動點67. 5°C，施陶丁格指數26. 5，160°C動力粘度指數52000mPa · s，25°C下針入度(IOOgX 5sec) 182 l/10mm, (150gX 5sec) 225 l/10mm。在本發明中，所述第一碳五石油樹脂是淺色脂環烴類加氫石油樹脂，軟化點 100 127°C，初始色號小于等于2 ;所述第二碳五石油樹脂是水白色脂環烴類加氫石油樹脂，軟化點100 144°C，初始色號小于等于2 ;所述第三碳五石油樹脂是水白色脂環烴類加氫石油樹脂，平均分子量軟化點100 144°C，初始色號小于等于2。在本發明中，所述的抗氧劑含量為微量，其具體的用量可以由本領域技術人員根據具體的工藝要求和生產要求進行合理調整，所述的抗氧劑為化工行業任意常見的種類， 例如2，6-三級丁基-4-甲基苯酚、雙(3，5-三級丁基-4-羥基苯基)硫醚、四〔β-(3，5-三級丁基-4-羥基苯基)丙酸〕季戊四醇酯、二烷基二硫代氨基甲酸的金屬鹽等常用化工行業抗氧劑，優選的是采用位阻呱啶類和位阻胺類抗氧劑加入磷酸酯做輔抗氧劑，其抗老化效果最好。本發明的HDPE自粘卷材用熱熔壓敏膠，采用聚苯乙烯-聚異戊二烯-聚苯乙烯 (Styrene isoprene styrene block polymer,簡稱 SIS)熱塑性彈性體為基本粘接料。SIS 是一種A-B-A嵌段共聚物的熱塑性橡膠，既具有聚苯乙烯的可熔性和熱塑性，在室溫下又有硫化聚異戊二烯的韌性和彈性。由于高溫或氧化引起老化時，SIS斷鏈是主要的，變軟發粘.內聚強度下降，熔融粘度降低，不能單獨用作熱熔膠，須配以增粘劑、抗氧劑、增塑劑等成分才能用作熱熔膠。通過選擇分別與SIS分子結構中塑料相或橡膠相相容的多種碳五石油樹脂、碳五 /碳九石油樹脂組合使用。與塑料相(聚苯乙烯)相容的增粘樹脂，可以提高熱熔膠的彈性模量和內聚強度，使膠趨于堅韌，增加“牽伸”傾向，而對初粘力和剝離強度沒有貢獻；與橡膠相(聚異戊二烯)相容的增粘樹脂，可以降低熱熔膠的模量和凝聚力，減少“牽伸”傾向，增加初粘力和剝離強度，改進橡膠相對極性基材的特性粘附，也能使橡膠相的Tg升高， 通過使用橡膠相的增塑劑的辦法可部分地補償低溫柔軟性的降低。增粘樹脂的選擇充分考慮了與兩相的相容性和熱熔膠的性能之間的平衡，獲得了滿意的使用效果。通過聚異丁烯作為橡膠基膠粘劑低溫性能優異的增塑劑，依靠極性基團作用，當聚異丁烯受熱進入聚合物分子之間后，極性基團與聚合物分子的極性部分相互吸引，冷卻后就固定在該位置上，從而阻礙了聚合物分子的相互吸引，并使其容易“運動”(即消除了部分“結點”)，結果導致聚合物被塑化，改善了常溫下的壓敏性。聚異丁烯使得SIS大分子間的作用力降低，分子間可以滑移，從而降低了反應體系的粘度，改善了其生產和加工操作性能。而且因聚異丁烯的Tg —般小于-50°c，可以提高熱熔膠低溫下的初粘性、柔軟性。聚異丁烯與大多數烴類聚合物及有機物質相容性極好，能提高熱熔膠對基材的附著力。SIS分子中含有雙鍵，加上一些增粘樹脂的雙鍵和羧基被氧化而變色，因此本發明的熱熔壓敏膠加入了抗氧劑以保證熱熔膠的各配合成分在混合和使用過程中不分解、變色，抗氧劑一般為酚類抗氧劑，如抗氧劑1010、264、DLTP，也可以采用烷基或二烷基二硫代氨基甲酸的金屬鹽如抗老劑BZ和抗氧劑330，將其混合使用效果很好；采用位阻呱啶類和位阻胺類抗氧劑加入磷酸酯做輔抗氧劑，其抗老化效果最好。相應的，本發明還公開了所述HDPE自粘卷材用熱熔壓敏膠的制備方法，包括下述步驟(I)將生產設備加熱到160°C 180°C，加入第一聚異丁烯和第二聚異丁烯，攪拌5 10分鐘使兩種聚異丁烯混合均勻；(2)加入聚苯乙烯-聚異戊二烯-聚苯乙烯熱塑性彈性體和復合彈性體，加入微量抗氧劑，保持溫度攪拌20 60分鐘，至兩種彈性體熔融且攪拌均勻；(3)迅速加入三種碳五石油樹脂，保溫攪拌I 3小時，過濾、排泡，涂布使用或制成預制塊包裝。優選的，所述步驟⑴加熱溫度為165°C 175°C，步驟⑵攪拌時間為30 40 分鐘，步驟(3)保溫攪拌時間為2小時。本發明的HDPE自粘卷材用熱熔壓敏膠生產簡單，無需特殊生產設備，制造費用低，并且工藝合理，原料添加無需復雜或困難預處理工序，所得HDPE自粘卷材用熱熔壓敏膠無色透明，160°C下粘度較低利于涂布使用，具有節能環保的特點，同時具有優良的耐低溫性能，常溫23°C下對各種極性、非極性材料有優良的粘附力，其180°剝離強度平均值超過國家標準要求的綜合性優良性能。
具體實施例方式結合實施例可以更好地理解本發明的發明實質，所給實施例作為優選僅用于說明本發明是如何實現的，并不對本發明構成限制，本領域技術人員在此基礎上所進行的變更、 替換、用量增減等依舊屬于本發明的保護范圍。下述所用的復合彈性體、抗氧劑等均為如本發明發明內容所述，其中所用的復合彈性體為乙烯含量15%的烯烴類特種彈性體。實施例I將設備加熱到160°C，加入22. 5kg第一聚異丁烯和24. Ikg第二聚異丁烯，啟動攪拌,加入17. 8kgSIS和7kg復合彈性體,加入O. 55kg抗氧劑,再加入29. 6kg第一碳五石油樹脂和11. 3kg第二碳五石油樹脂，8. 3kg第三碳五石油樹脂，保持溫度攪拌2小時。測定其性能，見表一。實施例2將設備加熱到160°C，加入22. 5kg第一聚異丁烯和24. Ikg第二聚異丁烯，啟動攪拌，5分鐘后加入17. 8kgSIS和7kg復合彈性體，加入O. 55kg抗氧劑，30分鐘后再加入 29. 6kg第一碳五石油樹脂和11. 3kg第二碳五石油樹脂，8. 3kg第三碳五石油樹脂，保持溫度攪拌2小時。測定其性能，見表一。實施例3將設備加熱到160°C，加入23. Ikg第一聚異丁烯和20. 8kg第二聚異丁烯，啟動攪拌，5分鐘后加入18. 3kgSIS和8kg復合彈性體，加入O. 55kg抗氧劑，30分鐘后再加入 32. 2kg第一碳五石油樹脂和10. 8kg第二碳五石油樹脂，8. 8kg第三碳五石油樹脂，保持溫度攪拌2小時。測定其性能，見表一。實施例4將設備加熱到160°C，加入23. Ikg第一聚異丁烯和20. 8kg第二聚異丁烯，啟動攪拌,加入18. 3kgSIS和8kg復合彈性體,加入O. 55kg抗氧劑,再加入32. 2kg第一碳五石油樹脂和10. 8kg第二碳五石油樹脂，8. 8kg第三碳五石油樹脂，保持溫度攪拌2小時。測定其性能，見表一。
表一 HDPE自粘卷材用熱熔壓敏膠的性能
權利要求
1.一種HDPE自粘卷材用熱熔壓敏膠，其特征在于以質量百分數計，各原料組成如下18% 21%聚苯乙烯-聚異戊二烯-聚苯乙烯熱塑性彈性體，2% 5%復合彈性體， 15% 24%第一聚異丁烯，10% 12%第二聚異丁烯，30% 40%第一碳五石油樹脂， 5% 12%第二碳五石油樹脂，5% 12%第三碳五石油樹脂及微量抗氧劑。
2.根據權利要求I所述的HDPE自粘卷材用熱熔壓敏膠，其特征在于所述聚苯乙烯-聚異戊二烯-聚苯乙烯熱塑性彈性體其中聚苯乙烯相含量為15%。
3.根據權利要求I所述的HDPE自粘卷材用熱熔壓敏膠，其特征在于所述復合彈性體為烯烴類特種彈性體，其中乙烯含量15%。
4.根據權利要求I所述的HDPE自粘卷材用熱熔壓敏膠，其特征在于所述第一聚異丁烯分子量小于1000，傾點-4°C -30°C。
5.根據權利要求I所述的HDPE自粘卷材用熱熔壓敏膠，其特征在于所述第二聚異丁烯分子量分布指數2. 5，流動點67. 5°C，施陶丁格指數26. 5，160°C動力粘度指數52000mPa-s, 25O下針入度(IOOgX5Sec)I82 l/10mm, (150gX5sec) 225 l/10mm。
6.根據權利要求I所述的HDPE自粘卷材用熱熔壓敏膠，其特征在于所述第一碳五石油樹脂是淺色脂環烴類加氫石油樹脂，軟化點100 127°C，初始色號小于等于2。
7.根據權利要求I所述的HDPE自粘卷材用熱熔壓敏膠，其特征在于所述第二碳五石油樹脂是水白色脂環烴類加氫石油樹脂，軟化點100 144°C，初始色號小于等于2。
8.根據權利要求I所述的HDPE自粘卷材用熱熔壓敏膠，其特征在于所述第三碳五石油樹脂是水白色脂環烴類加氫石油樹脂，平均分子量軟化點100 144°C，初始色號小于等于 2。
9.權利要求I所述的HDPE自粘卷材用熱熔壓敏膠的制備方法，其特征為包括下述步驟(1)將生產設備加熱到160°C 180°C，加入第一聚異丁烯和第二聚異丁烯，攪拌5 10分鐘使兩種聚異丁烯混合均勻；(2)加入聚苯乙烯-聚異戊二烯-聚苯乙烯熱塑性彈性體和復合彈性體，加入微量抗氧劑,保持溫度攪拌20 60分鐘，至兩種彈性體熔融且攪拌均勻；(3)迅速加入三種碳五石油樹脂，保溫攪拌I 3小時，過濾、排泡，涂布使用或制成預制塊包裝。
10.根據權利要求9所述的制備方法，其特征在于所述步驟(I)加熱溫度為165°C 175°C，步驟⑵攪拌時間為30 40分鐘，步驟(3)保溫攪拌時間為2小時
全文摘要
本發明公開了一種HDPE自粘卷材用熱熔壓敏膠，以質量百分數計，各原料組成如下18％～21％聚苯乙烯-聚異戊二烯-聚苯乙烯熱塑性彈性體，2％～5％復合彈性體，15％～24％第一聚異丁烯，10％～12％第二聚異丁烯，30％～40％第一碳五石油樹脂，5％～12％第二碳五石油樹脂，5％～12％第三碳五石油樹脂及微量抗氧劑，所公開的熱熔壓敏膠有效地利用了SIS的高低溫性能穩定，復合彈性體附著力優異、高溫粘度低、利于涂布施工的兩種彈性體的優點，得到既耐高溫、低溫，而且常溫性能優異，遠超常規熱熔壓敏膠的產品，進一步的，本發明還公開了所述熱熔壓敏膠的制備方法，其工藝簡單，無需特殊生產設備，制造費用低，并且無需復雜或困難預處理工序。
文檔編號C09J153/02GK102604570SQ20121006590
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月13日 優先權日2012年3月13日
發明者張正波, 田鳳蘭 申請人:北京東方雨虹防水技術股份有限公司