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嘉峪檢測網 2025-09-29 21:44
自粘保護膜自粘層的粘接性、無殘膠性、耐老化性、透明性四大核心性能,既依賴 SEBS與 SEPS的基礎物性,也需通過配方組分協同優化實現平衡。以下從SEBS/SEPS 關鍵物性要求和配方組分優化策略兩方面展開明。
一、SEBS/SEPS 關鍵物性對自粘層性能的影響及要求
SEBS 與 SEPS 同屬熱塑性彈性體,核心結構為 “硬段(苯乙烯嵌段,PS)- 軟段(SEBS 為 EB 段、SEPS 為 EP 段)” 嵌段共聚物,硬段提供力學強度與耐高溫性,軟段決定彈性與粘接基礎,二者的物性參數直接主導自粘層性能表現。
1. 分子結構:軟段類型決定基礎性能差異
SEBS 與 SEPS 的核心區別在于軟段化學組成,這一差異直接影響耐老化性、低溫彈性與相容性,需根據應用場景選擇:
SEBS軟段為乙烯 - 丁烯(EB),彈性優異且與增粘樹脂相容性好,成本相對較低,適合通用型自粘膜(如電子器件臨時保護、家具保護膜);
SEPS軟段為乙烯 - 丙烯(EP),飽和結構更穩定,耐臭氧、耐紫外老化性更強,低溫彈性也更優,適合戶外用保護膜(如建筑玻璃、汽車外飾)或長期保護場景。
無論選擇哪種基材,均需優先考慮線性嵌段結構—— 線性結構的軟段更易與增粘樹脂、操作油均勻相容,能形成更穩定的自粘體系,提升透明性與粘接一致性;而星型結構因硬段聚集度高,易導致體系相容性差、透明度下降,還可能使粘接層脆化。
2. 分子量(數均分子量 Mn):平衡粘接性與無殘膠性
分子量決定 SEBS/SEPS 的力學強度、加工流動性及與增粘體系的協同效果,是 “粘接力 - 無殘膠” 平衡的核心參數,一般選中分子量基材:
低分子量(Mn=50,000-80,000)流動性好,易與其他組分混合均勻,低溫自粘性突出,但力學強度低,長期高溫(如>60℃)下分子易遷移,殘膠風險高,僅適合低粘型保護膜(如玻璃表面臨時保護,剝離力<50g/25mm);
中分子量(Mn=80,000-120,000)力學強度與流動性達到最佳平衡,粘接力適中(剝離力 50-200g/25mm),分子遷移性低,無殘膠性優異,是絕大多數通用型保護膜(如電子屏幕、塑料件保護)的首選;
高分子量(Mn>120,000)力學強度高、耐蠕變性好,長期使用無殘膠,但流動性差,需高溫(>180℃)加工,且與增粘樹脂相容性差,易導致透明性下降、粘接力不足,僅適合高粘型或長期保護用膜(如金屬板材保護,剝離力>200g/25mm),且需搭配高相容性增粘樹脂。
同時,分子量分布(PDI = 重均分子量 Mw / 數均分子量 Mn)需控制在1.5-2.5之間:PDI 過寬(>3.0)會導致低分子量組分遷移,增加殘膠風險;PDI 過窄(<1.2)則加工流動性差,難以成型。
3. 苯乙烯(St)含量:調控硬度與粘接基礎
苯乙烯嵌段(硬段)是 SEBS/SEPS 的 “物理交聯點”,含量直接影響材料彈性、硬度及與軟段的平衡:
低 St 含量(10%-15%)段占比高,彈性好、表面粘性強,但硬段交聯不足,力學強度低,長期使用易變形,適合低硬度、高彈性自粘層(如柔性屏幕保護膜);
中 St 含量(18%-25%)硬段與軟段平衡,既保證足夠的表面粘性(由軟段貢獻),又具備良好的力學強度和抗蠕變性(由硬段貢獻),無殘膠性最佳,適用于絕大多數通用型自粘保護膜;
高 St 含量(>25%)硬段占比高,材料硬度大、彈性差,表面粘性弱,需搭配高活性增粘樹脂才能滿足粘接需求,適合高硬度、低粘性保護膜(如五金件防刮保護)。
需注意,SEPS 的 St 含量需略高于 SEBS(通常高 2%-3%)—— 因 SEPS 軟段(EP)的極性低于 SEBS 軟段(EB),需通過增加硬段含量補償力學強度,避免粘接層過軟導致殘膠。
4. 二嵌段(PS - 軟段)含量:控制表面粘性與遷移性
SEBS/SEPS 的分子結構中,除 “PS - 軟段 - PS” 三嵌段外,還會存在少量 “PS - 軟段” 二嵌段(無末端 PS 硬段),其含量對表面粘性和遷移性影響顯著:
二嵌段含量低(<5%)分子交聯度高,力學強度好,分子遷移性低,無殘膠性優異,但表面粘性不足,需依賴增粘樹脂提升粘接力,適合高要求無殘膠場景(如電子器件精密保護);
二嵌段含量中(5%-10%)二嵌段可遷移至自粘層表面,補充粘性,減少增粘樹脂用量,同時無明顯遷移殘膠風險,是通用型自粘層的理想選擇,能平衡粘性與無殘膠性;
二嵌段含量高(>10%)表面粘性強,可降低增粘樹脂添加量,但二嵌段無末端硬段,易長期遷移至被保護表面,導致嚴重殘膠,僅適合一次性短期保護場景(如運輸過程臨時保護,使用時間<7 天)。
因此,優先選擇二嵌段含量5%-8% 的 SEBS/SEPS,可兼顧粘性與無殘膠性。
5. 流動性(熔融指數 MI):保障加工性與透明性
熔融指數(MI,測試條件:230℃/5kg)反映 SEBS/SEPS 的加工流動性,直接影響配方組分的混合均勻性(透明性關鍵)和成型效率:
MI 過低(<5g/10min):流動性差,增粘樹脂、操作油難以分散均勻,易形成 “白點” 或 “條紋”,導致透明性下降;且需高溫加工,可能引發樹脂熱老化;
MI 過高(>20g/10min):流動性過好,材料力學強度低,易發生分子遷移,殘膠風險增加;
理想 MI 范圍為8-15g/10min,既能確保加工時組分分散均勻(提升透明性),又能兼顧力學強度。
二、自粘層配方組分優化策略
SEBS/SEPS 為自粘層 “骨架”,需通過增粘樹脂、操作油、抗氧劑、透明改性劑等組分協同,進一步優化四大核心性能。自粘層典型配方組成(質量占比)為:SEBS/SEPS(30%-40%)+ 增粘樹脂(25%-40%)+ 操作油(20%-35%)+ 助劑(1%-5%)。
1. 增粘樹脂:核心提升粘接力,需匹配基材相容性
增粘樹脂通過與 SEBS/SEPS 軟段相容,在自粘層表面形成 “粘性界面”,其類型、軟化點直接影響粘接力和無殘膠性:
(1)樹脂類型選擇:優先高相容性、低遷移型
加氫 C5 樹脂與 SEBS/SEPS 的 EB/EP 軟段相容性最優,粘接力中等,透明性好,且飽和結構耐老化性優、無殘膠性佳,適合通用型、耐老化場景;
加氫 C9 樹脂相容性良好,粘接力高,但透明性略差(易呈微黃色),耐老化性和無殘膠性中等,適合高粘型保護膜;
加氫松香酯相容性中等(極性略高),粘接力中高,透明性好,但耐老化性和無殘膠性一般,適合需提升粘接力的透明場景;
加氫萜烯樹脂與 SEBS/SEPS 相容性優,粘接力中等,透明性和耐老化性突出,無殘膠性佳,適合高透明、耐老化場景(如電子屏幕保護膜)。
需避免使用未加氫的不飽和樹脂(如未加氫 C9、普通松香酯)—— 這類樹脂易氧化變色,耐老化性差,且殘留雙鍵可能與基材反應,增加殘膠風險。
(2)軟化點與添加量控制
增粘樹脂的軟化點需控制在90-120℃:軟化點低于 80℃的樹脂分子量小,易遷移至表面導致殘膠;高于 130℃的樹脂相容性差,易影響透明性。
添加量需根據目標粘接力調整:
低粘配方(剝離力<50g/25mm):增粘樹脂占比 25%-30%,避免過量導致粘性過強;
中粘配方(剝離力 50-200g/25mm):增粘樹脂占比 30%-35%,確保與 SEBS/SEPS 軟段充分相容,形成穩定粘性界面;
高粘配方(剝離力>200g/25mm):增粘樹脂占比 35%-40%,需搭配中高分子量 SEBS/SEPS(防止分子遷移),并添加 0.5%-1% 透明改性劑(如 POE 蠟),避免相容性下降導致透明性變差。
2. 操作油:調節硬度與流動性,需控制遷移性
操作油(石蠟油、環烷油、芳烴油)填充于 SEBS/SEPS 軟段之間,可降低材料硬度、提升彈性,同時改善加工流動性,但油的類型和黏度是殘膠控制的關鍵:
類型選擇優先加氫石蠟油,其飽和結構與 SEBS/SEPS 相容性好,透明性高,耐老化性優,且分子量大、遷移性低;避免使用芳烴油 —— 其不飽和結構易氧化變色,耐老化性差,且極性低,易遷移導致殘膠;
黏度要求40℃運動黏度需控制在200-500cSt:黏度低于 100cSt 的油流動性過強,易遷移至表面引發殘膠;高于 800cSt 的油流動性差,難以與基材分散均勻,影響透明性;
添加量控制根據目標硬度調整,低硬度配方(Shore A<30)油占比 30%-35%,中硬度配方(Shore A 30-50)油占比 25%-30%,高硬度配方(Shore A>50)油占比 20%-25%,避免過軟導致粘接層變形。
3. 抗氧劑:提升耐老化性,防止黃變與脆化
SEBS/SEPS 長期暴露于高溫、紫外線下,軟段易氧化降解,導致自粘層脆化、粘接力下降、黃變,需添加 “主抗氧劑 + 輔助抗氧劑” 復配體系:
主抗氧劑選擇受阻酚類(如抗氧劑 1010、1076),可捕捉氧化自由基,抑制氧化鏈反應,添加量 0.2%-0.5%;
輔助抗氧劑選擇亞磷酸酯類(如抗氧劑 168),可分解氫過氧化物,與主抗氧劑形成協同效應,添加量 0.3%-0.8%;
需避免使用高揮發性抗氧劑(如抗氧劑 264)—— 這類抗氧劑在加工或長期使用中易揮發,導致耐老化效果衰減,且揮發物可能污染被保護表面。
4. 透明改性劑:優化相容性,提升透明性
當配方中增粘樹脂或操作油添加量較高,或使用高分子量 SEBS/SEPS 時,易因組分相容性下降導致透明性變差,需添加透明改性劑:
類型選擇優先選擇低分子量 POE 蠟(聚烯烴彈性體蠟)或氫化石油樹脂蠟,這類改性劑與 SEBS/SEPS、增粘樹脂相容性好,可改善組分分散均勻性,減少 “白點” 或 “霧度”;
添加量控制通常為 0.5%-2%,過量添加會導致粘接力下降或表面發粘,需根據實際透明性需求調整。
來源:UTPE彈性體門戶