CN109517545B - 一种sbs胶粘剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种SBS胶粘剂及其制备方法。所述SBS胶粘剂按质量份数计，包括以下组分：组合橡胶：9.9～10.5份；混合溶剂：57.1～63份；发烟硫酸：1.2～1.8份；丁苯橡胶：2.5～4.5份；增粘树脂：21～21.9份；防老剂：0.1～0.2份。所述SBS胶粘剂的其制备方法包括如下步骤：S1、常温下将组合橡胶完全溶解在混合溶剂中，得到混合液；S2、在S1得到的混合液中加入发烟硫酸，使其发生磺化反应2h～4h后加入尿素甲醇溶液；S3、加入丁苯橡胶SBR1502、增粘树脂和防老剂，搅拌溶解均匀后过滤，即得到SBS胶粘剂。本发明能够在低温、高湿环境下快速粘接彩灯的金属丝架和彩灯布，粘接后该胶粘剂的粘接强度降低速度慢，能够满足高温环境和长期展出的需求，且低毒环保。

Description

一种SBS胶粘剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及化工材料技术领域，具体涉及一种SBS胶粘剂及其制备方法。
背景技术
自贡灯会历史悠久，目前已形成了规模宏大、材质多元、内涵丰厚的艺术特色。“自贡彩灯”成为中国传统彩灯文化产业著名品牌，自贡彩灯行业常年从业人员达4万余人，高峰期达8万余人，年产值超过20亿元，自贡彩灯灯会已在50多个国家和地区以及国内500多个大中城市展出，累计观灯人数达10多亿次。
自贡彩灯手工制作过程和表现手法包括丝架焊接、碰焊造型，分色裱糊、内透光、手绘图案、剪纸粘贴等。自贡彩灯根据艺术要求，在经过造型的金属支撑骨架上焊接造型镀锌铁丝（即丝架），再胶粘外饰花边、裱糊八枚缎、色丁布等各种彩色彩灯布。各类胶粘剂在自贡彩灯制作中用量很大，用于金属丝架与彩灯布料裱糊和粘接的SBS胶粘剂用量每年超过2000吨。
但是，目前彩灯用胶粘剂主要是选用溶剂型SBS强力胶水作为胶粘剂，这些胶粘剂存在以下问题：1）在阴雨天气、湿度较大的时候，与被粘接材料附着力差、粘不住；2）在寒冷的冬季，溶剂挥发慢，胶粘剂初粘性差，且胶粘剂的粘性降低；3）持粘性不好，稳定性差，在风大、干燥的环境下容易脱落；4）夏季高温和1年以上长周期展出SBS弹性体因老化、粘接强度下降而失效；5）不同程度地存在VOC污染问题，施工时对人体产生较大的危害。
由于存在上述问题，现有的SBS胶粘剂不能满足现今彩灯制作和长周期灯展的需求，限制了自贡灯会的发展与推广。因此，如何解决以上技术难题，开发高粘接强度、低温、高湿环境下能快速粘接的胶粘剂成为自贡彩灯专用胶粘剂的发展方向。
发明内容
针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于解决现有的用于彩灯制作中的胶粘剂在低温、高湿环境下粘性低、持粘性差、粘胶后粘接强度降低快和污染环境等问题，提供一种SBS胶粘剂，能够在低温、高湿环境下快速粘接彩灯的金属丝架和彩灯布，持粘性增强，粘接后该胶粘剂的粘接强度降低速度慢，能够满足高温环境和长期展出的需求，且低毒环保。本发明还提供一种SBS胶粘剂的制备方法，该制备方法简单，易于生产操作。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是这样的：
一种SBS胶粘剂，所述胶粘剂按质量份数计，包括以下组分：
组合橡胶：9.9～10.5份；混合溶剂：57.1～63份；浓度为20%的发烟硫酸：1.2～1.8份；丁苯橡胶：2.5～4.5份；增粘树脂：21～21.9份；防老剂：0.1～0.2份。
进一步，所述组合橡胶由SBS792、SIS1105和星型SBSLG411组成，其中，SBS792、SIS1105、星型SBSLG411的质量份数比为4.3～4.5：2.8～3.0：2.8～3.0。本发明采用SBS792（苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物）作为基础橡胶，并加入SIS1105（苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯三嵌段共聚物）和星型SBSLG411，显著提高了SBS胶粘剂的韧性和初粘性，SBS胶粘剂的粘度也显著提高，便于在彩灯制作过程中手工刷涂该SBS胶粘剂。
进一步，所述混合溶剂由甲苯、乙酸丁酯、乙酸乙酯、丙酮、6#溶剂油和二氯甲烷组成，其中，甲苯、乙酸丁酯、乙酸乙酯、丙酮、6#溶剂油和二氯甲烷的质量份数比为8.5：0.5：4.8～5.0：3.5～4.0：35～40：4.8～5.0。由于采用了上述成分和配比组成的混合溶剂，SBS胶粘剂的初粘性提高、开放时间变短，便于在冬季低温下制作人员手工操作；且上述混合溶剂能够改善混合溶剂极性，能溶解磺化改性后的组合橡胶和磺化时加入的尿素甲醇溶液，从而得到均匀透明的SBS胶粘剂。
进一步，所述增粘树脂由萜烯树脂T-100、C5石油树脂和松香组成，其中，萜烯树脂T-100、C5石油树脂和松香的质量份数比为9.5～10.0：7.2～7.4：4.3～4.5。
进一步，所述防老剂为抗氧剂1010或防老剂4020。
本发明还提供一种SBS胶粘剂的制备方法，包括如下步骤：
S1、常温下将组合橡胶完全溶解在混合溶剂中，得到混合液；
S2、在S1得到的混合液中加入浓度为20%的发烟硫酸，在20℃～40℃下搅拌使其发生磺化反应2h～4h，反应结束后加入浓度为20%的尿素甲醇溶液，还原、中和多余的发烟硫酸；
S3、在S2得到的磺化后的溶液中加入丁苯橡胶SBR1502、增粘树脂和防老剂，搅拌溶解均匀后过滤，即得到棕黄色均匀透明的SBS胶粘剂。
进一步，所述步骤S2中，尿素甲醇溶液的质量份数为1.8～2.4。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1、本发明配方独特，由于各成分配伍相互作用，使得SBS胶粘剂能够在低温、高湿环境下快速粘接彩灯的金属丝架和彩灯布，且持粘性增强，低毒环保；该胶粘剂粘接强度在18个月内实测平均粘接强度降低27.9%，下降小于30%，能够满足彩灯的金属丝架和彩灯长周期的粘接，从而满足彩灯长周期展出的要求。
2、由于本发明在磺化过程中采用20%发烟硫酸磺化，橡胶磺化后极性提高，增加对被粘接材料的附着力，同时磺化在橡胶分子上引入强酸性磺酸基团，对金属和各种彩灯布料粘接性显著提高；磺化改性SBS在低温、高湿度环境下初始粘接强度高，便于在冬季、雨季快速施工。与采用98%的浓硫酸磺化相比，本发明在磺化过程中不生成与混合溶剂不相容的水，制得的胶粘剂均匀透明、储存稳定性好；且与采用氯磺酸磺化相比，本发明采用发烟硫酸成本更低。因此，采用发烟硫酸磺化不仅得到的胶粘剂性能更好，而且成本更低，大量使用能够节约大量成本，具有良好的经济效益。
3、传统采用NaOH中和多余的磺化剂、调节磺化后的溶液的pH值，反应后的产物不能够溶解在混合溶剂中，得到的混合溶液浑浊；而本发明采用20%尿素甲醇溶液还原、中和多余的发烟硫酸，反应后的产物能够溶解在混合溶剂中，并形成均相体系，从而获得均匀透明的胶粘剂。
4、采用先对SBS792、SIS1105和星型SBSLG41组合形成的组合橡胶磺化处理，再加入增粘树脂、丁苯橡胶SBR和防老剂，能够避免增粘树脂、丁苯橡胶SBR和防老剂氧化在磺化过程中被氧化而效果降低，确保增粘树脂、丁苯橡胶SBR和防老剂能够充分发挥其效果。
5、本发明提供的SBS胶粘剂的制备方法简单，易于生产操作。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例一：
S1、常温下将SBS792、SIS1105和星型SBSLG411按质量份数为4.4：2.9：2.9混合的组合橡胶完全溶解在混合溶剂中，得到混合液。所述混合溶剂由甲苯、乙酸丁酯、乙酸乙酯、丙酮、6#溶剂油和二氯甲烷组成，其中，甲苯、乙酸丁酯、乙酸乙酯、丙酮、6#溶剂油和二氯甲烷的质量份数比为8.5：0.5：4.9：3.7：38：4.9。
S2、在S1得到的混合液中加入质量份数为1.6、浓度为20%的发烟硫酸，在35℃下搅拌使其发生磺化反应3.5h，磺化反应结束后加入质量份数为2.2的20%尿素甲醇溶液还原、中和多余的发烟硫酸，还原、中和多余的发烟硫酸。
S3、在S2得到的磺化后的溶液中加入质量份数为4.2的丁苯橡胶SBR1502、质量份数为0.15的抗氧剂1010和增粘树脂，搅拌溶解均匀后过滤，即得到棕黄色均匀透明的SBS胶粘剂。其中，所述增粘树脂由萜烯树脂T-100、C5石油树脂和松香组成，萜烯树脂T-100、C5石油树脂和松香混合物的质量份数比为9.7：7.3：4.3。
实施例二：
S1、常温下将SBS792、SIS1105和星型SBSLG411按质量份数为4.4：2.9：2.9混合的组合橡胶完全溶解在混合溶剂中，得到混合液。所述混合溶剂由甲苯、乙酸丁酯、乙酸乙酯、丙酮、6#溶剂油和二氯甲烷组成，其中，甲苯、乙酸丁酯、乙酸乙酯、丙酮、6#溶剂油和二氯甲烷的质量份数比为8.5：0.5：4.9：3.7：38：4.9。
S2、在S1得到的混合液中加入质量份数为1.2、浓度为20%的发烟硫酸，在35℃下搅拌使其发生磺化反应3h，磺化反应结束后加入质量份数为1.8的20%尿素甲醇溶液还原、中和多余的发烟硫酸，还原、中和多余的发烟硫酸。
S3、在S2得到的磺化后的溶液中加入质量份数为3.5的丁苯橡胶SBR1502、质量份数为0.15的抗氧剂1010和增粘树脂，搅拌溶解均匀后过滤，即得到棕黄色均匀透明的SBS胶粘剂。其中，所述增粘树脂由萜烯树脂T-100、C5石油树脂和松香组成，萜烯树脂T-100、C5石油树脂和松香混合物的质量份数比为9.7：7.3：4.3。
实施例三：
实施例三为未经磺化的SBS胶粘剂，为对比试验。将质量份数为SBS792：SIS1105：星型SBS LG411：SBR1502=4.4：2.9：2.9的组合橡胶，质量份数为萜烯树脂T-100：C5石油树脂：松香=9.7：7.3：4.3的增粘树脂，质量份数0.15的抗氧剂1010，溶解在混合溶剂中，配制成未经磺化改性的SBS胶粘剂。其中，混合溶剂由甲苯、乙酸丁酯、乙酸乙酯、丙酮、6#溶剂油和二氯甲烷组成，甲苯、乙酸丁酯、乙酸乙酯、丙酮、6#溶剂油和二氯甲烷的质量份数比为8.5：0.5：4.9：3.7：38：4.9。
实施例一到三中得到的SBS胶粘剂的性能测试结果如下表所示：
性能 实施例一 实施例二 实施例三
外观 棕黄色透明均匀粘稠液体、无悬浮物、无可见机械杂质及相分离现象 棕黄色透明均匀粘稠液体、无悬浮物、无可见机械杂质及相分离现象 黄色透明均匀粘稠液体、无悬浮物、无可见机械杂质及相分离现象
拉伸剪切强度/MPa 1.48 1.41 1.18
开放时间/min 11 12 16
粘度/(mPa.s) 2730 2760 2900
初粘强度/MPa 1.04 0.92 0.76
耐干热性能 60℃无鼓泡，无开胶现象 60℃无鼓泡，无开胶现象 60℃无鼓泡，无开胶现象
耐水性（25℃，水浸泡24h） 无开胶 无开胶 开胶
总挥发性有机物/(g/L) 61.7 62.2 62.4
不挥发物含量/% 38 37.3 37.3
18个月后粘接强度/MPa 0.75 开胶 开胶
实施例一、实施例二是采用本发明中的制备方法，经过磺化改性的SBS胶粘剂，实施例三是实施例一未经磺化改性得到的SBS胶粘剂。从上表可知：实施例一的SBS胶粘剂初粘强度为：1.04MPa，开放时间为11min，拉伸剪切强度为1.48Mpa，较实施例三提高了25%；实施例二的SBS胶粘剂初粘强度为：0.92MPa，开放时间为12min，拉伸剪切强度为1.41Mpa，较实施例三提高了19%。实施例一和实施例二的SBS胶粘剂耐水性较好，在25℃的水中浸泡24h不开胶，且在60℃环境下无鼓泡，无开胶现象。实施例一得到的SBS胶粘剂综合性能优于实施例二得到的SBS胶粘剂。实施例一和实施二制得的SBS胶粘剂均符合标准《苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)胶粘剂》GB/T 27561-2011的要求。
实施例三中的SBS胶粘剂在半年左右开胶，实施例二的SBS胶粘在1年左右开胶。实施例一的SBS胶粘剂在18个月后粘接强度为0.75Mpa，较初粘强度下降27.9%。相比于实施例二和实施例三制得的SBS胶粘剂，实施例一制得的SBS胶粘剂粘接性能更好，使用后粘接时间更久，且能够长时间使用而不开胶，能够满足彩灯的金属丝架和彩灯长周期的粘接，从而满足彩灯长周期展出的要求。
综上所述，本发明提供的SBS胶粘剂粘接强度高、开放时间短、粘度高，涂刷无流淌、粘接18个月内粘接强度降低低于30%、耐水性好、耐干热性能好，符合《苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)胶粘剂》GB/T 27561-2011的要求。
最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种SBS胶粘剂，其特征在于：所述胶粘剂按质量份数计，包括以下组分：
组合橡胶：9.9～10.5份；混合溶剂：57.1～63份；浓度为20%的发烟硫酸：1.2～1.8份；丁苯橡胶：2.5～4.5份；增粘树脂：21～21.9份；防老剂：0.1～0.2份；
其中，所述组合橡胶由SBS792、SIS1105和星型SBSLG411组成，SBS792、SIS1105、星型SBSLG411的质量份数比为4.3～4.5：2.8～3.0：2.8～3.0；
所述混合溶剂由甲苯、乙酸丁酯、乙酸乙酯、丙酮、6#溶剂油和二氯甲烷组成，甲苯、乙酸丁酯、乙酸乙酯、丙酮、6#溶剂油和二氯甲烷的质量份数比为8.5：0.5：4.8～5.0：3.5～4.0：35～40：4.8～5.0。
2.根据权利要求1所述的SBS胶粘剂，其特征在于：所述增粘树脂由萜烯树脂T-100、C5石油树脂和松香组成，其中，萜烯树脂T-100、C5石油树脂和松香的质量份数比为9.5～10.0：7.2～7.4：4.3～4.5。
3.根据权利要求1所述的SBS胶粘剂，其特征在于：所述防老剂为抗氧剂1010或防老剂4020。
4.一种制备如权利要求1-3任一项所述的SBS胶粘剂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、常温下将组合橡胶完全溶解在混合溶剂中，得到混合液；
S2、在S1得到的混合液中加入浓度为20%的发烟硫酸，在20℃～40℃下搅拌使其发生磺化反应2h～4h，反应结束后加入浓度为20%的尿素甲醇溶液，还原、中和多余的发烟硫酸；
S3、在S2得到的磺化后的溶液中加入丁苯橡胶SBR1502、增粘树脂和防老剂，搅拌溶解均匀后过滤，即得到棕黄色均匀透明的SBS胶粘剂。
5.根据权利要求4所述的SBS胶粘剂的制备方法，其特征在于：所述步骤S2中，尿素甲醇溶液的质量份数为1.8～2.4。
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