楊 毅

(濮陽班德路化學有限公司 ， 河南 濮陽 457000)

熱熔膠壓敏膠是壓敏膠的一種，主要由合成橡膠、樹脂、橡膠油等混合加熱成熔融狀態(tài)，再涂布于棉紙、布或塑料薄膜等基材上而制成的一種新型膠黏帶，主要用于各類封箱、封盒、紙品包裝、飲料瓶標簽、封口鋁箔、防水卷材、快遞面單、軟包裝及其它包裝用和環(huán)保紙棧板等，適應各類材質。成本低廉是其最大的優(yōu)點，缺陷是黏性受溫度影響較明顯[1-2]。我國東北地區(qū)氣溫較低，大多數(shù)熱熔膠均無法正常使用，黏結強度較差。目前用于制備耐低溫型熱熔壓敏膠的低溫液體樹脂主要有美國克雷威利公司生產(chǎn)的Wingtack 10，我國至今沒有廠家生產(chǎn)該類樹脂[3-5]。

本文采用陽離子聚合反應，其原理主要是在催化劑的作用下，原料中存在的雙鍵打開，進而產(chǎn)生鏈引發(fā)、鏈增長、鏈終止，根據(jù)不同的原料和配比，能夠生成軟化點、相對分子質量等指標不同的產(chǎn)品。制備出一種軟化點和相對分子質量都較低的低溫液體樹脂，作為增黏劑應用于HMPSA，其玻璃化溫度更低，耐寒性更佳，打破了國外低溫石油液體樹脂對國內市場的壟斷，填補了國內生產(chǎn)技術的空白。

1 實驗材料和方法

1.1 材料和設備

α-蒎烯，外觀無色液體，工業(yè)級，湖北玖豐隆化工有限公司；抽余C5，外觀微黃液體，工業(yè)級，河南濮陽盛鑫化工有限公司；異戊烯，外觀無色液體，工業(yè)級，山東淄博聯(lián)碳化學有限公司；α-甲基苯乙烯，外觀無色液體，含量≥99%，河南安順達化工有限公司；三氯化鋁，黃色粉末，含量≥99%，山東淄博淄川區(qū)石牛社會福利化工廠。低溫循環(huán)器，DLSB-5/10 ℃，上海越眾儀器設備有限公司；玻璃反應釜，NBE22-21，南北儀器有限公司；軟化點測定儀SYD-2806G型；加德納色度比色儀3000系列；DSC差示掃描量熱儀，WKTS-RC500，江蘇維科特儀器儀表有限公司。

1.2 實驗方法

①將異戊烯、抽余C5、α-蒎烯等原料按照一定比例準確稱取，充分攪拌均勻后備用；②向反應釜內通入氮氣；③開啟反應釜攪拌及加熱，待反應釜內達到設定溫度后加入適量溶劑；④通過蠕動泵緩慢將混合原料加入反應釜，加料時間控制在60 min，同時緩慢加入三氯化鋁催化劑；⑤加料結束后繼續(xù)反應一段時間；⑥反應結束后，經(jīng)水洗、蒸餾、汽提等工藝，獲得成品液體樹脂。

2 結果與討論

2.1 反應溫度對樹脂性能的影響

反應溫度是影響聚合反應的重要因素，溫度的高低直接影響著反應的好壞。溫度過低會導致催化劑活性過低，原料反應不充分；反應溫度過高，原料反應劇烈，容易產(chǎn)生爆聚現(xiàn)象。實驗配方為：異戊烯360 g、α-蒎烯72 g、抽余C596 g、α-甲基苯乙烯72 g，進料時間為70 min，保溫時間為80 min。實驗過程主要分為進料階段和保溫階段兩步進行，實驗結果見表1、表2。

表1 進料階段反應溫度對樹脂性能的影響

由表1可見，在進料階段隨著反應溫度的提升，樹脂軟化點、色度、相對分子質量(Mz)等均有明顯提升，可證明隨著反應溫度提高反應速率加快，對照目前國外液體樹脂常用的最佳相對分子質量(Mz)范圍是600～700，所以確定進料階段最佳反應溫度為40 ℃。由表2可見，在軟化點、色度、相對分子質量(Mz)等合格的前提下，盡可能提高成品樹脂收率，當反應溫度上升至50 ℃后，收率雖然有少量提高，但是相對分子質量(Mz)超出范圍，所以確定保溫階段最佳反應溫度為50 ℃。

2.2 反應時間對樹脂性能的影響

該組實驗同樣分為進料時間和保溫時間兩步進行，進料時間短，意味著進料速率快，聚合反應過程更劇烈。保溫時間長短決定了原料反應是否充分，影響成品樹脂收率。實驗配方為：異戊烯360 g、α-蒎烯72 g、抽余C596 g、α-甲基苯乙烯72 g，進料溫度為40 ℃，保溫溫度為50 ℃，結果見表3、表4。

表3 進料時間對樹脂性能的影響

表4 保溫時間對樹脂性能的影響

由表3可見，進料時間短，進料速率過快，易導致反應發(fā)生爆聚，反應過程無法控制，樹脂相對分子質量太大；當進料時間控制在70 min時，成品樹脂軟化點、色度、相對分子質量等均比較理想。由表4可見，保溫時間短，混合原料不能充分反應，樹脂收率較低，隨著保溫時間延長，樹脂收率逐步提高；當保溫時間延長至80 min時，樹脂收率不再增加，說明原料已經(jīng)充分反應。所以最終確定進料時間為70 min，保溫時間為80 min。

2.3 原料配比對樹脂性能的影響

在進料時間70 min，進料階段反應溫度40 ℃，進料結束后保溫時間80 min，保溫時反應溫度50 ℃的條件下，考察原料配比(表中以質量計)對成品樹脂性能的影響，本實驗采用正交試驗進行，實驗結果見表5。

表5 不同原料配比對樹脂的影響

由表5可見，綜合樹脂軟化點、色度、收率等性能檢測，最終確定原料配比為異戊烯360 g、α-蒎烯72 g、抽余C596 g、α-甲基苯乙烯72 g，m(異戊烯)∶m(α-蒎烯)∶m(抽余C5)∶m(α-甲基苯乙烯)=360∶72∶96∶72。

2.4 中試車間生產(chǎn)及性能檢測

在上述實驗最佳反應條件下，進行了96 h中試生產(chǎn)，生產(chǎn)成品樹脂(L-2510)105 t，其檢測性能見表6。

表6 L-1520與Wingtack10(克雷威利)性能檢測對比

由表6可知，公司研發(fā)樹脂L-2510與Wingtack10相比玻璃化溫度略高，稍有不足，但是已經(jīng)足夠滿足國內外市場應用需求，取得了較好的成果，并且在此基礎上開發(fā)了其他不同的產(chǎn)品。

3 結論

通過對液體樹脂合成工藝進行了一系列實驗，綜合考慮樹脂檢測性能(軟化點、色度、相對分子質量、收率等)與生產(chǎn)成本，得出以下結論：該工藝反應條件分為兩步實現(xiàn)，進料階段反應溫度為40 ℃，進料時間為70 min；保溫階段反應溫度為50 ℃、反應時間為80 min，該工藝最佳原料配比為：m(異戊烯)∶m(α-蒎烯)∶m(抽余C5)∶m(α-甲基苯乙烯)=360∶72∶96∶72。