熱熔壓敏膠的熱安定性會受到所用原材料化學(xué)結(jié)構(gòu)和組成、熱熔壓敏膠制造商的生產(chǎn)工藝、熔膠機(jī)設(shè)定溫度以及終端用戶使用環(huán)境的影響。
為了確保能獲得最佳的熱熔壓敏膠熱安定性,熱熔壓敏膠生產(chǎn)廠需要特別注意膠黏劑原材料的品質(zhì)和整體生產(chǎn)工藝條件。即使是完全相同的熱熔壓敏膠配方,通過不同的混合系統(tǒng)所生產(chǎn)出來的產(chǎn)品,可能在熱安定性、膠黏性能和耐熱性上都有明顯的差異。
例如,在生產(chǎn)過程中以氮?dú)獗Wo(hù)或抽真空所生產(chǎn)出來的成品,只有很少部分的膠黏劑會受到氧化,因此會呈現(xiàn)出較好的熱安定性。
反之,即使是相同的配方,在沒有氮?dú)獗Wo(hù)或抽真空的開放系統(tǒng)中生產(chǎn)時(shí),所得到的熱安定性可能會較差,且批次之間的差異性也可能較大。
這是因?yàn)樵诟邷叵碌募庸み^程中,絕大部分的膠黏劑并沒有和空氣接觸,只有在熔膠表層極少量的膠黏劑會與空氣發(fā)生氧化。然而,透過輥輪式涂布機(jī)上膠時(shí),因?yàn)闊崛蹓好裟z一直都與空氣接觸,會呈現(xiàn)出較差的安定性。
在比較各種熱熔壓敏膠的熱安定性時(shí),除了作業(yè)環(huán)境外,我們還要考慮材料的分子結(jié)構(gòu)。飽和(或氫化)或極性較低的材料通常會呈現(xiàn)出較好的耐熱性。因?yàn)橐蜷_單鍵(σ-鍵)和已經(jīng)被氫化的雙鍵(π-鍵)需要非常高的溫度。而聚合物和增黏劑的不飽和雙鍵則較容易打開,可以在170°C以上的高溫和剪切作用下產(chǎn)生自由基(R?)。
自由基一經(jīng)形成,就會自發(fā)地被周圍空氣中的氧氣所氧化,形成不穩(wěn)定的過氧化物自由基(ROO?)。這些過氧化物自由基會立即與未反應(yīng)的碳?xì)浠衔锓磻?yīng),奪去質(zhì)子形成氫過氧化物(ROOH)。ROOH進(jìn)一步分裂成兩個(gè)不穩(wěn)定的反應(yīng)性物種,即RO? and HO?。
這兩個(gè)自由基又會與兩個(gè)未反應(yīng)過的碳?xì)浠衔锓磻?yīng),奪去質(zhì)子而形成穩(wěn)定的水(H2O)和醇(ROH),卻同時(shí)再生成另外兩個(gè)新的自由基(R?)持續(xù)進(jìn)行新的一輪氧化循環(huán)。
整個(gè)氧化循環(huán)圈(如上圖)中所示。通過這種連鎖式的循環(huán)圈,只要有一個(gè)自由基被引發(fā),就會在很短的時(shí)間內(nèi)又產(chǎn)生三個(gè)自由基,同時(shí)會持續(xù)進(jìn)行同樣無休止的氧化循環(huán)圈。
通過添加適當(dāng)?shù)目寡趸瘎梢詢嵙繙p少這種我們不樂見的老化現(xiàn)象。胺和酚類的抗氧化劑可以提供R?,RO?和HO?一個(gè)質(zhì)子 (H) ,將它們轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定的RH,ROH和H2O。亞磷酸酯和硫醇類的抗氧化劑則可以從ROOH奪去一個(gè)氧原子,將其轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的ROH。
在低于170°C的熔膠溫度下,熱熔壓敏膠通常不會產(chǎn)生自由基,因此它們不會被氧化。松香、松香酯和大部分松香衍生物等天然樹脂都含有一定比例游離酸基團(tuán)(用酸值表示)和不飽和雙鍵。
這些天然增黏劑很不穩(wěn)定,在接觸水或氧氣時(shí),即使在室溫下也很容易產(chǎn)生水解和氧化的現(xiàn)象。因此,在處理含有這類不穩(wěn)定成分的熱熔壓敏膠時(shí)要特別地注意。
總之,熱熔壓敏膠「抗老化性能」或「熱安定性」的好壞取決于下列幾個(gè)因素:膠黏劑生產(chǎn)商所使用材料的品質(zhì)、生產(chǎn)熱熔壓敏膠時(shí)的混合條件與方法、涂布系統(tǒng)與融膠和涂膠溫度的設(shè)定、以及最終用戶的產(chǎn)品儲存時(shí)間。