一种可重复贴合的热熔胶及性能研究

彭斯俊

摘要：本文介绍了一种可重复贴合的热熔胶的制备方法，该热熔胶由苯乙烯热塑性弹性体、混合树脂、聚乙烯蜡、硫化促进剂、水性涂料和混合助剂制备而成。所制得的热熔胶可有效降低初次粘贴时的剥离强度，且提高二次粘贴时的粘结性，令使用其的标签达到可重复贴合的效果，同时具备较好的耐候性能。该热熔胶制备方法，能有效减少热熔胶的制备过程中对粘结性、耐候性的损失，保证其达到可重复贴合的需求，具有工艺简单、操作性强的特点。

关键词：热熔胶；重复贴合；标签

引言

由于本身和生产工艺的优势，近几年来热熔胶迅猛发展^[1]。在现有标签的使用环境中，物流标签、超市标签、瓶身标签等均为使用热熔胶的一次性标签，由于其使用地方多、使用量大，与此同时标签类用纸的用量每一年都在逐步的增加。纸来源于树木，纸的用量增加，意味着树木的消耗量也会逐年增加。为了能有效减少标签类用纸的用量，就需要通用性强的标签能重复使用。目前用于标签贴合的热熔胶，一般只注重于提高热熔胶的粘结性，使标签贴合得更牢固，而没有着重于实现标签的可重复使用。因此，亟需一种可实现重复贴合的热熔胶，在保证标签能够贴合的前提下，降低其剥离强度，使标签撕下后能重复使用。

本文介绍一种热熔胶的制备方法，能有效减少热熔胶的制备过程中对粘结性、耐候性的损失，保证其达到可重复贴合的需求，具有工艺简单、操作性强的特点。所制得的可重复贴合热熔胶，可有效降低初次粘贴时的剥离强度，且提高二次粘贴时的粘结性，令使用其的标签达到可重复贴合的效果，同时具备较好的耐候性能，以克服现有技术中的不足之处。

1 实验部分

1.1实验药品

SIS橡胶、液态直链碳氢脂肪型C5树脂、氢化石油树脂、聚乙烯蜡、二氧化硅细粒蜡、环烷油、硫化促进剂和抗氧剂。

1.2制备流程

将配方量的热熔胶原料混合均匀，130～150℃加热熔化后得到混合溶液；对混合溶液抽真空直到没有气泡产生，真空下的负压范围为-0.7Mpa～1Mpa；在真空环境下搅拌混合均匀，得到热熔胶。

1.3性能分析

①初次粘贴时的剥离强度测试：

将制备好的热熔胶涂覆在标签用纸上，在常规剥离强度测试方法下测试其在实验室180°环境下的剥离力，当剥离强度范围在4N/in-6N/in内时，产品达到合格标准。

②二次粘贴时的剥离强度测试：

将上述初次粘贴后的样品再次在常规剥离强度测试方法下测试其在实验室 180°环境下的剥离力，当剥离强度范围在2N/in-6N/in内时，产品达到合格标准。

③热熔胶热稳定性测试：

将100克重胶样放入玻璃瓶中，以铝箔膜封住瓶口，置入热风循环的恒温烘箱并在180℃的温度下加热，观察并记录24h、48h以及72h的变化情况。

④成品热稳定性测试：

将制备后的热熔胶涂布在PET膜上，上胶量为22g/㎡，撕开离型膜后放置在恒温40℃烘箱中，放置24h后取出并测试样品的剥离强度，当剥离强度大于 2N/in时，产品达到合格标准。

2结果与讨论

本试验制备的可重复贴合热熔胶，按照质量份数配制，包括以下原料组分：34～44％的苯乙烯热塑性弹性体、33～53％的混合树脂（25～40％的液态树脂和8～13％的石油树脂）、1～1.5％的聚乙烯蜡、1～1.5％的硫化促进剂、3～3.5％的水性涂料和9～16％的混合助剂（8～15％的增塑剂和1％的抗氧剂）。

本试验考察了不同组份的加入量，石油树脂的软化点，水性涂料的粒径等对热熔胶性能的影响，从而确定制备可重复贴合热熔胶的最佳配方。表1是各试样原料组分的比例，表2是各试样热熔胶性能测试结果。

表1 各试样的原料组分比例

原料组分		试样编号和组分比例（wt%）
		1	2	3	4	5	6	7	8	9
苯乙烯热塑性弹性体		34	39	44	56	28	44	44	44	44
混合树脂	液态树脂	40	32.5	25	22	50	25	25	25	25
	石油树脂 （软化点85℃）	8	10.5	13	4	4	13	13	13 （软化点80℃）	13 （软化点100℃）
聚乙烯蜡		1	1.25	1.5	1.5	1.5	3	0.5	1.5	1.5
硫化促进剂		1	1.25	1.5	1.5	1.5	2	0.5	1.5	1.5
水性涂料 （粒径为5µm）		3.5	3.25	3	3	3	5	2	3 （粒径为8µm）	3 （粒径为2µm）
混合助剂	增塑剂	11.5	11.25	11	11	11	8	14	11	11
	抗氧剂	1	1	1	1	1	1	1	1	1

表2 热熔胶性能测试结果

项目		试样编号、工艺参数和不良现象
		1	2	3	4	5	6	7	8	9	常规热熔胶
初粘时的剥离强度(N/in)		6	5	6	7	4	7	6	7	6	9
二粘时的剥离强度(N/in)		5	3	4	2	1	3	2	2	2	1
热稳定性测试	24h	无结皮现象	无结皮现象	无结皮现象	轻微结皮现象	中度结皮现象	无结皮现象	轻微结皮现象	无结皮现象	中度结皮现象	轻微结皮现象
	48h	轻微结皮现象	无结皮现象	轻微结皮现象	中度结皮现象	严度结皮现象	轻微结皮现象	轻微结皮现象	轻微结皮现象	严度结皮现象	中度结皮现象
	72h	中度结皮现象	轻微结皮现象	中度结皮现象	严度结皮现象	严度结皮现象	中度结皮现象	中度结皮现象	中度结皮现象	严度结皮现象	严度结皮现象
成品热稳定性测试(N/in)		3	5	4	2	1	1	1	2	1	1

试样1~3按上述配方制得热熔胶，从表2性能测试结果可以看出，与常规热熔胶相比，初次粘贴时具有较低的剥离强度，二次粘贴时具有较高的剥离强度，即标签成品可达到重复贴合的需求，同时还具有较强的耐老化能力，耐候性较强。

2.1苯乙烯热塑弹性体的影响

由于苯乙烯热塑性弹性体具有初粘强、压敏性高的特点，现有技术中的标签用热熔胶大多数以苯乙烯热塑性弹性体作为主要原料。为了节省生产成本，实现生产线上多类型标签用热熔胶的生产，本试验同样采用苯乙烯热塑性弹性体作为主要原料。

本试验选SIS橡胶作为苯乙烯热塑性弹性体。SIS橡胶的流动性和相容性比SBS橡胶等其它同类型的弹性体要高，可以使热熔胶配方中的原料得到更好地融合，用其制备的热熔胶内聚力较好，180°剥离强度较高，初粘性好，熔融粘度低^[2]，从而保证标签产品贴合的有效性，避免涂覆有热熔胶的标签出现掉标情况。

在相同的制备方法和条件下，固定其它组分，试样3~5选用不同比例含量的苯乙烯热塑性弹性体制备热熔胶。由表2结果可知，若苯乙烯热塑性弹性体的含量大于44％、液体树脂和石油树脂的百分比含量小于本技术方案的含量范围时，不能有效地降低初粘时的剥离强度，且热熔胶老化速度加快，不利于标签初粘后的剥离；当苯乙烯热塑性弹性体的含量小于34％，虽然能有效地降低初粘时的剥离强度，但二次粘贴时的剥离强度未能达标，而且热熔胶的热稳定性较差，耐候性能下降，而且会导致热熔胶抗渗油性能降低，不利于后续生产过程中涂覆有热熔胶的标签成品的模切。因此苯乙烯热塑性弹性体含量应占热熔胶总质量的34～44％。

2.2混合树脂的影响

为了使制备的热熔胶达到一定的粘结性，保证标签在重复使用时的有效贴合，混合树脂中包括了液态树脂和石油树脂两种树脂成分，两种树脂的复配在保证标签初粘时的粘结力的前提下，提高二次粘贴时热熔胶的粘结力，进一步保证标签在重复使用时的有效贴合。

本技术方案中的液态树脂为液态直链碳氢脂肪型C5树脂。若液态树脂的配比小于25％会导致热熔胶润湿性能的下降，标签成品的应用性能下降，最终可能会导致标签掉标等情况出现；若液态树脂的配比大于40％则会导致热熔胶胶体的内聚力降低，降低产品的耐高温性能。因此液态树脂应占热熔胶总质量的25～40％。

本技术方案中的石油树脂为氢化石油树脂。石油树脂增加热熔胶贴合时的粘结力，同时起到提高胶体内聚力的作用。本技术方案中低软化点石油树脂的配比为8～13％；若石油树脂的配比小于8％会降低粘结力，标签产品贴合性能减弱，若大于13％时则会提升胶体强度，从而降低润湿性。

石油树脂具有低软化点的特点，有利于改善热熔胶的相容性，使原料成分更好地融合，并且在一定程度上可以保持热熔胶的低温性能，从而提高热熔胶整体的耐候性^[3]。试样8、9和试样3的测试结果可知，使用高软化点的石油树脂会加速热熔胶的老化，导致热熔胶的热稳定性较差，因此石油树脂的软化温度范围为85～95℃。

2.3聚乙烯蜡的影响

在配方中添加聚乙烯蜡，可有效提高热熔胶的内聚力，与苯乙烯热塑性弹性体共同作用，改善标签成品的模切能力，可保证初次贴合的有效性时降低剥离强度，提升胶体硬度。

从试样5、6和试样3的对比测试结果可知，当聚乙烯蜡的添加量低于1％时，其与苯乙烯热塑性弹性体共同作用后提供的改善模切能力会下降；由于苯乙烯热塑性弹性体与聚乙烯蜡本身的相容性不高，当聚乙烯蜡的添加量高于1.5％时，加入过多的聚乙烯蜡会导致成分中蜡的析出，使聚乙烯蜡失去效用，因此应将聚乙烯蜡的添加量控制在1～1.5％。

2.4硫化促进剂

硫化促进剂可提高胶体的中弹性体物理融合过程中交联作用，提升胶体的物理性能，宏观上表现为减缓热熔胶的老化速度。由于硫化促进剂一般用于合成橡胶领域，为了解决硫化促进剂用于热熔胶领域的相容性问题，促进配方成分间的融合，将硫化促进剂的添加量控制在1～1.5％。

2.5水性涂料的影响

为了提升制备而成的热熔胶胶体的存放及使用稳定性，配方成分中还添加了水性涂料。本技术方案选用二氧化硅细粒蜡作为水性涂料，相对起其他水性涂料具有优秀的抗化学性能，可以更好提高热熔胶的耐候性能，使热熔胶的热稳定性更高。

由于水性涂料一般在油漆领域中使用，为了解决水性涂料用于热熔胶领域的相容性问题，同时有效避免水性涂料可能会带来的热固性，导致热熔胶的流动性和润湿性减弱，本技术方案将水性涂料的配比设置在3～3.5％。当水性涂料的配比小于3％时，会大大降低热熔胶胶体的稳定性，热熔胶总体的耐候性能不能达到产品需求；而水性涂料的过量加入会导致热熔胶粘结力的下降，标签成品的贴合不能得到有效保证。

此外，试样8、9和试样3的测试结果可知，二氧化硅细粒蜡的粒径范围为3～6.5μm，可确保热熔胶具有较好的流动性，便于后续涂覆的生产步骤，同时确保热熔胶具有一定的平整度，提高标签产品贴合时的有效性。

2.6混合助剂的影响

混合助剂包括占所述热熔胶总质量百分比8～15％的增塑剂和1％的抗氧剂。

在热熔胶配方中添加增塑剂，可有效削弱高分子聚合物之间的范德华力，增加聚合物分子链的移动性，从而提高了热熔胶的涂布流平性，同时增塑剂的添加也降低了聚合物分子链的结晶性，增加热熔胶初粘时的粘结力并能改善低温柔软性。增塑剂为环烷油，且所述环烷油的环烷烃含量大于30％。环烷烃含量大于30％的环烷油相比起其他类型的增塑剂，乳化性和相容性较好，且无污染、无毒，能降低苯乙烯热塑性弹性体的玻璃化温度或熔融温度，改善胶层脆性，增进熔融物质流动性，并使胶膜具有柔韧性的物质，还能降低热熔胶的成本。

苯乙烯热塑性弹性体的不饱和橡胶相，在空气中会受到空气、臭氧和紫外线的作用而发生热氧老化，特别是热熔胶在高温下配制和熔融涂布时，这种老化更为严重。在配方中添加抗氧剂可提升热熔胶在生产、加工以及成品后的抗氧化性能，还可尽量减少因氧化造成热熔胶的粘结性和耐候性等的性能衰减^[4]。

3结论

本文介绍了一种可重复贴合的热熔胶的制备方法，并考察了不同组份的加入量，石油树脂的软化点，水性涂料的粒径等对热熔胶性能的影响，得出最佳配方比：34～44％的苯乙烯热塑性弹性体、33～53％的混合树脂（25～40％的液态树脂和8～13％的石油树脂）、1～1.5％的聚乙烯蜡、1～1.5％的硫化促进剂、3～3.5％的水性涂料和9～16％的混合助剂（8～15％的增塑剂和1％的抗氧剂）。该方法制得的热熔胶可有效地降低初次粘贴时的剥离强度，且提高二次粘贴时的粘结性，令使用其的标签达到可重复贴合的效果，同时具备较好的耐候性能。

参考文献：

[1]冯守爱，高阳，刘鸿，王震琰，黄江锋，潘连华，白家峰，余英丰，标签用热熔压敏胶的制备及性能研究[J].当代化工. 2019,48(04)：679~682.

[2]邢立江，张书会，SIS热熔压敏胶的制备[J].化学与生物工程. 2020,37(12)：59~61.

[3]卢言成，童昕，孙向东，石油树脂对热熔胶、压敏胶粘接性能的影响[J].化工生产与技术. 2007(06)：51~54.

[ 4]王鉴,张凤军,王东军，当今抗氧剂的主要类型及发展趋势[J]. 炼油与化工. 2008：7~10.