熱塑性彈性體（TPE）中的苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SIS），憑借“室溫下高彈性、高溫下可熔融加工”的特性，成為壓敏膠、熱熔膠等領(lǐng)域的核心基材，但其自身粘接性能（初粘力、持粘力、剝離強(qiáng)度）存在短板，需搭配增粘樹(shù)脂優(yōu)化。加氫石油樹(shù)脂作為低極性、高耐候性的增粘劑，與 SIS 的分子結(jié)構(gòu)存在天然適配性，二者復(fù)配時(shí)可通過(guò)“界面相容-分子協(xié)同-性能互補(bǔ)”形成協(xié)同增粘效應(yīng)，不僅能顯著提升粘接強(qiáng)度，還能改善 SIS 膠黏劑的耐候性、熱穩(wěn)定性與施工適應(yīng)性。深入解析這一協(xié)同效應(yīng)的作用機(jī)制、影響因素及應(yīng)用場(chǎng)景，可為高性能膠黏劑配方開(kāi)發(fā)提供關(guān)鍵技術(shù)支撐。

一、協(xié)同增粘的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)：SIS 與加氫石油樹(shù)脂的分子適配性

協(xié)同效應(yīng)的產(chǎn)生前提是兩種材料的分子結(jié)構(gòu)能夠相互兼容、互補(bǔ) ——SIS 的嵌段結(jié)構(gòu)決定其彈性與加工性，加氫石油樹(shù)脂的極性、軟化點(diǎn)則匹配其增粘需求，二者在分子層面的適配性為協(xié)同增粘奠定基礎(chǔ)。

（一）SIS的分子結(jié)構(gòu)特征：彈性與粘接的矛盾點(diǎn)

SIS由“硬段（苯乙烯嵌段，PS）”與“軟段（異戊二烯嵌段，PI）”交替組成，呈“PS-PI-PS”三嵌段結(jié)構(gòu)：

硬段（PS）：室溫下呈玻璃態(tài)，分子鏈剛性強(qiáng)，可形成物理交聯(lián)點(diǎn)，賦予SIS彈性回復(fù)性與力學(xué)強(qiáng)度，但自身無(wú)粘性，且含量過(guò)高會(huì)導(dǎo)致膠黏劑硬脆、初粘力下降；

軟段（PI）：室溫下呈高彈態(tài)，分子鏈柔性好，可與被粘物表面接觸浸潤(rùn)，但極性低（僅含少量雙鍵），分子間作用力弱，單獨(dú)使用時(shí)持粘力、剝離強(qiáng)度不足（如純SIS壓敏膠的180° 剝離強(qiáng)度僅 1.5-2.0kN/m）。

簡(jiǎn)言之，SIS的核心矛盾是“硬段提供強(qiáng)度但抑制粘性，軟段具備粘性潛力但強(qiáng)度不足”，需增粘樹(shù)脂調(diào)節(jié)硬軟段平衡，激活軟段的粘接能力。

（二）加氫石油樹(shù)脂的分子結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)：適配SIS的增粘需求

加氫石油樹(shù)脂（以C5、C9型為主）的分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與SIS的增粘需求高度契合：

低極性與相容性：分子鏈以飽和烷烴、環(huán)烷烴為主，極性基團(tuán)（羥基、羧基）含量＜0.5%，與SIS的非極性軟段（PI）相容性優(yōu)異 —— 樹(shù)脂可均勻分散于PI相，不與PS硬段發(fā)生相分離（因PS極性略高于PI，樹(shù)脂更傾向于溶脹PI軟段），避免傳統(tǒng)極性增粘樹(shù)脂（如松香樹(shù)脂）與SIS相容性差導(dǎo)致的“分層、粘接力波動(dòng)”問(wèn)題；

可控軟化點(diǎn)與粘度：軟化點(diǎn)可通過(guò)原料與工藝調(diào)控（80-160℃），高溫下熔融粘度低（180℃時(shí)500-2000mPa・s），能快速滲透至SIS分子鏈間隙，改善膠黏劑的流動(dòng)性與浸潤(rùn)性；室溫下呈半固態(tài)，可與 PI 軟段形成“彈性-粘性”復(fù)合結(jié)構(gòu)，提升初粘力；

耐候性與穩(wěn)定性：加氫過(guò)程去除不飽和雙鍵，耐氧化、耐紫外線老化能力遠(yuǎn)優(yōu)于未加氫樹(shù)脂，與SIS復(fù)配后可抑制PI軟段的雙鍵氧化降解，延長(zhǎng)膠黏劑的使用壽命（如人工氙燈老化1000h后，粘接強(qiáng)度保持率＞85%，未加氫樹(shù)脂組僅 60%）。

二、協(xié)同增粘效應(yīng)的作用機(jī)制：從分子互作到性能提升

加氫石油樹(shù)脂與SIS的協(xié)同增粘并非簡(jiǎn)單的“物理混合”，而是通過(guò)“相區(qū)調(diào)控-分子鏈作用-界面優(yōu)化”三重機(jī)制，解決SIS自身的粘接短板，實(shí)現(xiàn)“1+1＞2”的性能提升。

（一）相區(qū)調(diào)控：優(yōu)化SIS的硬軟段平衡

SIS 的粘接性能依賴硬軟段的比例平衡，加氫石油樹(shù)脂通過(guò)“選擇性溶脹軟段”調(diào)節(jié)相區(qū)結(jié)構(gòu)：

樹(shù)脂分子優(yōu)先滲透至PI軟段相，使PI相體積膨脹、分子鏈間距增大，降低軟段的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）—— 純SIS的PI相Tg約-60℃，添加20%加氫石油樹(shù)脂后，Tg降至-75℃以下，軟段柔性顯著提升，膠黏劑在室溫下更易與被粘物表面貼合，初粘力從純SIS的5-8N提升至15-20N；

樹(shù)脂不溶脹PS硬段相，僅在硬段周圍形成“樹(shù)脂富集層”，既不破壞硬段的物理交聯(lián)作用（保證膠黏劑的力學(xué)強(qiáng)度），又能減少硬段對(duì)軟段的束縛，避免因硬段含量過(guò)高導(dǎo)致的膠黏劑硬脆（如添加樹(shù)脂后，SIS膠黏劑的斷裂伸長(zhǎng)率從300%提升至500%以上）。

簡(jiǎn)言之，樹(shù)脂通過(guò)“溶脹軟段、保護(hù)硬段”，讓SIS的“彈性”與“粘性”達(dá)到良好的平衡，為后續(xù)粘接性能提升奠定結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。

（二）分子鏈作用：增強(qiáng)內(nèi)聚力與界面結(jié)合力

加氫石油樹(shù)脂與SIS分子鏈間的相互作用，是協(xié)同增粘的核心驅(qū)動(dòng)力，主要體現(xiàn)在兩個(gè)層面：

內(nèi)聚力增強(qiáng)：樹(shù)脂分子鏈的飽和碳鏈與PI軟段的碳鏈通過(guò)“范德華力”與“疏水相互作用”結(jié)合，形成“樹(shù)脂-PI”互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) —— 這結(jié)構(gòu)可分散膠黏劑受力時(shí)的應(yīng)力，避免局部應(yīng)力集中導(dǎo)致的分子鏈斷裂，使持粘力顯著提升（如純SIS膠黏劑在70℃、1kg載荷下的持粘時(shí)間僅0.5h，添加25%樹(shù)脂后延長(zhǎng)至8-10h）；

界面結(jié)合力提升：樹(shù)脂的低熔融粘度使其在涂覆過(guò)程中能快速浸潤(rùn)被粘物表面（如塑料、金屬、紙張），填充表面微小縫隙，同時(shí)樹(shù)脂分子與被粘物表面的極性基團(tuán)（如羥基、羧基）形成弱氫鍵作用，增強(qiáng)界面附著力 —— 以鋁箔為被粘物時(shí)，純 SIS 的 180° 剝離強(qiáng)度僅 1.8kN/m，添加 20%樹(shù)脂后提升至 3.5-4.0kN/m，且斷裂位置從“膠-鋁箔界面”轉(zhuǎn)變?yōu)椤澳z層內(nèi)聚斷裂”，證明界面結(jié)合力已超過(guò)膠層內(nèi)聚力。

（三）界面優(yōu)化：改善浸潤(rùn)性與抗老化性

除分子層面的作用外，加氫石油樹(shù)脂還能從宏觀界面角度優(yōu)化SIS膠黏劑的粘接性能：

浸潤(rùn)性改善：樹(shù)脂的加入降低了SIS膠黏劑的表面張力（從純SIS的32mN/m 降至28-30mN/m），使其更易在低表面能被粘物（如聚乙烯、聚丙烯）表面鋪展，避免因浸潤(rùn)不足導(dǎo)致的“虛粘”（如在聚丙烯表面，純SIS的初粘力幾乎為0，添加樹(shù)脂后可達(dá)10-12N）；

抗老化性協(xié)同：SIS的PI軟段含少量雙鍵，易受紫外線、氧氣攻擊發(fā)生氧化降解，導(dǎo)致膠黏劑變硬、粘接力下降；加氫石油樹(shù)脂無(wú)雙鍵，且能在膠層表面形成“致密保護(hù)層”，阻擋氧氣與紫外線侵入，同時(shí)樹(shù)脂分子可捕獲氧化產(chǎn)生的自由基，抑制降解反應(yīng) —— 老化試驗(yàn)顯示，SIS/加氫石油樹(shù)脂復(fù)配膠黏劑經(jīng)2000h氙燈老化后，剝離強(qiáng)度保持率達(dá)82%，遠(yuǎn)高于純SIS的45%與SIS/未加氫樹(shù)脂組的58%。

三、影響協(xié)同增粘效應(yīng)的關(guān)鍵因素

協(xié)同增粘效應(yīng)的強(qiáng)弱并非固定，受“樹(shù)脂類型與參數(shù)”“SIS結(jié)構(gòu)特性”“復(fù)配比例”三大因素調(diào)控，需精準(zhǔn)匹配才能至大化增粘效果，避免因參數(shù)不匹配導(dǎo)致的性能劣化。

（一）加氫石油樹(shù)脂的類型與參數(shù)

·樹(shù)脂類型（C5 vs C9）：

C5加氫石油樹(shù)脂：分子鏈以脂肪族結(jié)構(gòu)為主，極性更低，與SIS的PI軟段相容性極佳，更適合提升初粘力與低溫柔韌性（如在-20℃低溫環(huán)境下，C5樹(shù)脂復(fù)配膠黏劑的剝離強(qiáng)度保持率達(dá)90%，C9樹(shù)脂組僅 75%），適配低溫施工場(chǎng)景（如北方戶外粘接）；

C9加氫石油樹(shù)脂：分子鏈含少量芳香環(huán)結(jié)構(gòu)，極性略高于C5樹(shù)脂，與SIS的相容性稍弱，但能提供更高的剝離強(qiáng)度與熱穩(wěn)定性（70℃持粘時(shí)間比C5樹(shù)脂組長(zhǎng)2-3h），適配高溫環(huán)境（如汽車內(nèi)飾粘接、電子元件固定）。

·軟化點(diǎn)：軟化點(diǎn)過(guò)低（＜100℃）會(huì)導(dǎo)致膠黏劑高溫流淌（70℃時(shí)持粘時(shí)間＜2h）；過(guò)高（＞140℃）則會(huì)使膠黏劑硬脆、初粘力下降（＜10N）。合適的軟化點(diǎn)范圍為100-130℃，此時(shí)膠黏劑的初粘力（15-20N）、持粘力（8-12h）與剝離強(qiáng)度（3.5-4.0kN/m）達(dá)到平衡。

（二）SIS的結(jié)構(gòu)特性

苯乙烯（PS）含量：PS含量過(guò)低（＜15%）會(huì)導(dǎo)致膠黏劑內(nèi)聚力不足、持粘力差；過(guò)高（＞30%）會(huì)使膠黏劑硬脆、初粘力與剝離強(qiáng)度下降。與加氫石油樹(shù)脂復(fù)配時(shí)，PS含量以 18%-25%為宜 —— 此時(shí)樹(shù)脂可充分溶脹PI軟段，同時(shí)PS硬段能提供足夠內(nèi)聚力，協(xié)同效果至佳（如PS含量20%的SIS與25%樹(shù)脂復(fù)配，剝離強(qiáng)度達(dá)4.2kN/m，高于PS含量15%組的3.0kN/m與30%組的2.8kN/m）；

分子量與分布：高分子量SIS（數(shù)均分子量＞15萬(wàn)）的力學(xué)強(qiáng)度高，但熔融粘度大，樹(shù)脂分散困難；低分子量SIS（＜10 萬(wàn)）的熔融粘度低，樹(shù)脂易分散，但內(nèi)聚力不足。推薦選擇數(shù)均分子量12-15萬(wàn)、分子量分布窄（＜2.0）的SIS，此時(shí)樹(shù)脂分散均勻（粒徑＜1μm），且膠黏劑的內(nèi)聚力與流動(dòng)性平衡。

（三）復(fù)配比例

SIS與加氫石油樹(shù)脂的復(fù)配比例直接決定協(xié)同效應(yīng)的強(qiáng)弱，需根據(jù)應(yīng)用需求調(diào)整：

初粘力優(yōu)先場(chǎng)景（如標(biāo)簽?zāi)z、臨時(shí)粘接）：樹(shù)脂添加量為SIS質(zhì)量的 15%-20%—— 此時(shí)樹(shù)脂主要改善浸潤(rùn)性與軟段柔性，初粘力可達(dá)18-22N，持粘力滿足短期使用（70℃下 3-5h）；

持粘力與剝離強(qiáng)度優(yōu)先場(chǎng)景（如膠帶、結(jié)構(gòu)膠）：樹(shù)脂添加量為25%-35%—— 樹(shù)脂與SIS形成致密的互穿網(wǎng)絡(luò)，持粘力達(dá)10-15h，剝離強(qiáng)度3.8-4.5kN/m，但初粘力略有下降（12-15N）；

過(guò)量添加（＞40%）：樹(shù)脂會(huì)形成連續(xù)相，破壞 SIS 的嵌段結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致膠黏劑內(nèi)聚力急劇下降（持粘時(shí)間＜1h），甚至出現(xiàn)“發(fā)粘、滲油”現(xiàn)象，完全失去協(xié)同效應(yīng)。

四、協(xié)同增粘效應(yīng)的典型應(yīng)用場(chǎng)景

基于 SIS/加氫石油樹(shù)脂復(fù)配膠黏劑的優(yōu)異性能，其在壓敏膠、熱熔膠兩大領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，尤其適用于對(duì)粘接強(qiáng)度、耐候性有高要求的場(chǎng)景。

（一）壓敏膠領(lǐng)域：標(biāo)簽、膠帶與醫(yī)用敷料

包裝標(biāo)簽?zāi)z：需具備高初粘力（快速貼附）、耐溫性（適應(yīng)倉(cāng)儲(chǔ)高溫），采用“PS含量20%的SIS+20%C5 加氫石油樹(shù)脂（軟化點(diǎn) 110℃）”復(fù)配，初粘力達(dá)20N，70℃持粘時(shí)間5h，且耐老化性優(yōu)異，標(biāo)簽在戶外儲(chǔ)存6個(gè)月無(wú)翹邊、脫落；

工業(yè)膠帶（如遮蔽膠帶、雙面膠）：需高剝離強(qiáng)度與內(nèi)聚力，選擇“PS含量22%的SIS+30%C9加氫石油樹(shù)脂（軟化點(diǎn) 120℃）”，180° 剝離強(qiáng)度達(dá)4.3kN/m，70℃持粘時(shí)間 12h，可滿足金屬、塑料等基材的長(zhǎng)期粘接；

醫(yī)用敷料膠：需低刺激性、耐汗性，采用“低分子量SIS（12萬(wàn)）+25%C5加氫石油樹(shù)脂”，膠黏劑柔軟性好（斷裂伸長(zhǎng)率550%），對(duì)皮膚的剝離強(qiáng)度溫和（1.5-2.0kN/m，避免損傷皮膚），且耐汗性優(yōu)異（貼附48h無(wú)脫落）。

（二）熱熔膠領(lǐng)域：木材加工、汽車內(nèi)飾與電子粘接

木材封邊熱熔膠：需快速固化、高剝離強(qiáng)度，采用“PS含量25%的SIS+35%C9加氫石油樹(shù)脂（軟化點(diǎn)130℃）”，熔融粘度低（180℃時(shí)1500mPa・s），涂覆后10秒內(nèi)固化，木材與封邊條的剝離強(qiáng)度達(dá)5.0kN/m，且耐濕熱性好（60℃、90%濕度下儲(chǔ)存1個(gè)月，強(qiáng)度保持率 85%）；

汽車內(nèi)飾粘接（如儀表盤、門板）：需耐高低溫（-40℃至 80℃）、耐老化，選擇“PS含量22%的 SIS+30%C9加氫石油樹(shù)脂+2%抗氧劑”，-40℃低溫彎折無(wú)裂紋，80℃持粘時(shí)間8h，氙燈老化 2000h 后強(qiáng)度保持率 80%，滿足汽車內(nèi)飾的長(zhǎng)期使用需求；

電子元件粘接（如傳感器、連接器）：需低揮發(fā)性、高絕緣性，采用“高純度加氫石油樹(shù)脂（VOCs＜50ppm）+SIS”復(fù)配，膠黏劑的體積電阻率＞10¹⁴Ω・cm，且高溫下無(wú)揮發(fā)物（120℃加熱2h，重量損失＜0.5%），避免污染電子元件。

加氫石油樹(shù)脂與SIS熱塑性彈性體的協(xié)同增粘效應(yīng)，源于二者分子結(jié)構(gòu)的天然適配性 —— 樹(shù)脂通過(guò)選擇性溶脹SIS軟段、增強(qiáng)分子間作用、優(yōu)化界面浸潤(rùn)性，解決了SIS“彈性與粘性失衡”的核心問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了初粘力、持粘力、剝離強(qiáng)度與耐候性的同步提升，這一效應(yīng)的強(qiáng)弱受樹(shù)脂類型（C5/C9）、軟化點(diǎn)，SIS 的苯乙烯含量、分子量，以及復(fù)配比例調(diào)控，需根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景精準(zhǔn)匹配參數(shù)。

在實(shí)際應(yīng)用中，該復(fù)配體系已成為高性能壓敏膠、熱熔膠的核心配方，廣泛服務(wù)于包裝、工業(yè)、醫(yī)用、汽車、電子等領(lǐng)域。未來(lái)，通過(guò)“樹(shù)脂分子改性（如引入功能性基團(tuán)提升極性）”“SIS/樹(shù)脂復(fù)合粒子制備（改善分散性）”等技術(shù)創(chuàng)新，可進(jìn)一步拓展協(xié)同增粘效應(yīng)的邊界，為更高要求的粘接場(chǎng)景（如極端高低溫、強(qiáng)腐蝕環(huán)境）提供解決方案，推動(dòng)膠黏劑行業(yè)向“高性能、長(zhǎng)效化、綠色化”發(fā)展。

本文來(lái)源：河南向榮石油化工有限公司 http://hljjc.com/