壓敏膠（Pressure-Sensitive Adhesive，PSA）是一類無需加熱、溶劑或其他輔助手段，僅通過輕微壓力即可實現粘貼的膠粘劑，廣泛應用于膠帶、標簽、醫(yī)用敷料等領域。持粘力作為壓敏膠的核心性能指標，指其在持續(xù)恒定壓力與特定環(huán)境下（如溫度、濕度）保持粘貼狀態(tài)、抵抗位移的能力，直接決定產品的使用穩(wěn)定性。加氫石油樹脂作為壓敏膠的關鍵增粘樹脂，通過分子結構設計（如飽和環(huán)烷烴結構、窄分子量分布）與壓敏膠基體（如丙烯酸酯、橡膠）形成協同作用，從“界面結合強化”“內聚強度提升”“分子運動調控”三個維度提升持粘力，解決傳統未加氫石油樹脂（如 C5/C9 石油樹脂）存在的耐候性差、高溫持粘不足等問題。本文從加氫石油樹脂的結構特征切入，系統解析其對壓敏膠持粘力的提升機制，并結合典型應用場景說明結構-性能的構效關系，為壓敏膠配方優(yōu)化提供理論支撐。

一、結構特征：適配壓敏膠持粘需求的分子基礎

加氫石油樹脂是以石油裂解副產物（如 C5 餾分、C9 餾分）為原料，經聚合后再進行加氫飽和制得的低分子量（數均分子量 Mn=1000-5000Da）熱塑性樹脂，其結構特征是實現持粘力提升的核心，主要體現在“飽和分子結構”“可控軟化點”與“窄分子量分布”三個方面。

（一）飽和環(huán)烷烴結構：增強耐候性與界面相容性

未加氫石油樹脂分子鏈中含有大量不飽和雙鍵（如烯烴、芳香環(huán)），易在光照、高溫下發(fā)生氧化降解或交聯，導致壓敏膠持粘力隨時間衰減；而加氫石油樹脂通過催化加氫（通常采用 Ni、Pd 等催化劑）將不飽和鍵轉化為飽和環(huán)烷烴結構（如環(huán)己烷環(huán)），分子鏈穩(wěn)定性顯著提升：

化學穩(wěn)定性：飽和環(huán)烷烴結構無易氧化的雙鍵，在 80℃老化測試中，加氫石油樹脂的分子量變化率 < 5%，而未加氫C5樹脂的分子量變化率達 20%以上，可避免壓敏膠因樹脂降解導致的內聚強度下降；

界面相容性：飽和環(huán)烷烴結構的極性與壓敏膠基體（如丙烯酸酯共聚物、苯乙烯-丁二烯橡膠 SBR）更匹配，分子鏈可滲透至基體分子間，形成緊密的“樹脂-基體”互穿網絡，減少界面分層風險，為持粘力提供穩(wěn)定的界面結合基礎。

（二）可控軟化點：平衡粘性與內聚性的關鍵

軟化點是石油樹脂的重要指標，指樹脂從玻璃態(tài)轉變?yōu)楦邚棏B(tài)的溫度，直接影響壓敏膠的“粘性-內聚性”平衡 —— 軟化點過低，樹脂易流動，壓敏膠粘性強但內聚性差，持粘時易發(fā)生位移；軟化點過高，樹脂剛性強，壓敏膠內聚性好但粘性不足，難以形成有效界面結合。加氫石油樹脂可通過調節(jié)加氫程度與聚合工藝，實現軟化點的精準調控（通常在 80-140℃范圍內）：

低軟化點（80-100℃）：分子鏈柔韌性好，在低溫環(huán)境（如-20℃）下仍能保持高彈性，適合低溫壓敏膠（如冷鏈標簽），可通過增強界面浸潤性提升低溫持粘力；

高軟化點（120-140℃）：分子鏈剛性增強，在高溫環(huán)境（如 60℃）下不易變形，適合高溫壓敏膠（如汽車線束膠帶），可通過提升內聚強度抵抗高溫位移。

（三）窄分子量分布：減少低分子遷移導致的持粘衰減

未加氫石油樹脂的分子量分布較寬（多分散指數 PDI=3-5），含有較多低分子量組分（Mn<1000Da），這些組分易在壓敏膠使用過程中向界面遷移，導致界面粘性下降、持粘力衰減；而加氫石油樹脂通過精餾提純與精準聚合控制，分子量分布顯著變窄（PDI=1.5-2.5），低分子量組分含量 < 10%：

分子鏈均勻性：窄分布的分子鏈可均勻分散于壓敏膠基體中，形成強度一致的“基體-樹脂”結合點，避免因局部低分子聚集導致的內聚薄弱區(qū)；

抗遷移性：低分子組分減少，可顯著降低遷移速率，在 50℃持粘測試中，加氫石油樹脂壓敏膠的持粘力衰減率 < 15%，而未加氫樹脂壓敏膠的衰減率達40%以上。

二、對壓敏膠持粘力的核心提升機制

壓敏膠的持粘過程本質是“界面粘附”與“內聚抵抗”的協同作用 —— 界面粘附需樹脂提供足夠粘性以維持與被粘物的結合，內聚抵抗需基體與樹脂形成的網絡結構抵抗外力導致的形變與位移。加氫石油樹脂通過“強化界面結合”“提升內聚強度”“調控分子運動”三大機制，同步優(yōu)化這兩個過程，最終實現持粘力提升。

（一）界面結合強化機制：增強粘性與浸潤性

界面結合力的強弱取決于壓敏膠與被粘物表面的“物理吸附”與“分子擴散”，加氫石油樹脂通過改善粘性與浸潤性，強化這兩個過程：

提升界面粘性：加氫石油樹脂的環(huán)烷烴結構具有適度極性，可與被粘物表面（如塑料、金屬、紙張）的極性基團（如羥基、羧基）形成范德華力（如 dipole-dipole 作用）與氫鍵作用，增強物理吸附力，例如，在丙烯酸酯壓敏膠中添加 20%加氫C5樹脂，其與 PET 薄膜的界面剝離強度從 15 N/25mm 提升至 28 N/25mm，為持粘力提供基礎粘性支撐；

優(yōu)化界面浸潤性：加氫石油樹脂的低分子量特性使其具有良好的流動性，在輕微壓力下可快速浸潤被粘物表面的微小凹凸（如紙張的纖維縫隙、塑料的表面劃痕），增大實際接觸面積。相較于未加氫樹脂（因剛性芳香環(huán)結構流動性差），加氫石油樹脂的浸潤速率提升 30%以上，可在 10秒內完成有效界面接觸，減少持粘初期的位移風險。

（二）內聚強度提升機制：構建剛性-柔性協同網絡

內聚強度是壓敏膠抵抗外力形變的關鍵，若內聚強度不足，即使界面結合力強，也會因膠層自身形變導致持粘失效。加氫石油樹脂通過與壓敏膠基體形成“剛性-柔性協同網絡”，顯著提升內聚強度：

分子鏈纏結增強：加氫石油樹脂的分子鏈雖短（Mn=1000-5000Da），但飽和環(huán)烷烴結構可與基體分子鏈（如丙烯酸酯的長鏈烷基、SBR 的丁二烯鏈段）形成緊密纏結 —— 環(huán)烷烴環(huán)的空間結構可嵌入基體分子鏈的空隙中，通過范德華力固定基體鏈段，減少鏈段滑動。例如，在 SBR 壓敏膠中添加 15%高軟化點（130℃）加氫樹脂，基體分子鏈的纏結密度提升40%，膠層的儲能模量（G'，內聚強度指標）從 0.5 MPa 提升至 1.2MPa；

物理交聯點形成：加氫石油樹脂的窄分子量分布使其在基體中形成均勻分散的微區(qū)，這些微區(qū)因樹脂分子鏈的剛性（尤其是高軟化點樹脂）可作為“物理交聯點”，限制基體分子鏈的大范圍運動。在持續(xù)壓力下，物理交聯點可承受部分外力，避免膠層發(fā)生不可逆形變（如蠕變）。通過動態(tài)力學分析（DMA）發(fā)現，含加氫樹脂的壓敏膠在 60℃時的蠕變 compliance（形變能力指標）僅為未添加樹脂的 1/3，表明內聚抵抗能力顯著增強。

（三）分子運動調控機制：適配不同環(huán)境的持粘穩(wěn)定性

壓敏膠的持粘力對溫度敏感 —— 低溫下基體分子鏈運動受限，粘性下降；高溫下分子鏈運動劇烈，內聚強度下降。加氫石油樹脂通過調控基體分子鏈的運動狀態(tài)，實現不同環(huán)境下的持粘穩(wěn)定性：

低溫分子運動調控：低軟化點（80-100℃）加氫石油樹脂的分子鏈柔韌性好，可作為“增塑劑”促進低溫下基體分子鏈的運動，避免膠層因玻璃化轉變（Tg）導致的剛性增強、粘性喪失。例如，在丙烯酸酯壓敏膠（Tg=-40℃）中添加 15%低軟化點加氫樹脂，其在-20℃時的界面粘性保留率達 85%，而未添加樹脂的僅為 60%，可滿足冷鏈標簽的低溫持粘需求；

高溫分子運動調控：高軟化點（120-140℃）加氫石油樹脂的分子鏈剛性強，可通過“空間位阻”限制高溫下基體分子鏈的劇烈運動，延緩內聚強度下降。例如，含高軟化點加氫樹脂的壓敏膠在 80℃持粘測試中，持粘時間（抵抗 1kg 砝碼位移的時間）達 50小時，而未添加樹脂的僅為 10小時，可適配汽車發(fā)動機艙等高溫場景。

三、類型與壓敏膠基體的適配性：持粘力優(yōu)化的實踐路徑

加氫石油樹脂的結構差異（如原料來源、軟化點、加氫程度）使其與不同壓敏膠基體（丙烯酸酯類、橡膠類、硅橡膠類）的適配性不同，需根據基體特性選擇合適的樹脂，才能最大化提升持粘力。

（一）丙烯酸酯類壓敏膠：適配低極性加氫C5樹脂

丙烯酸酯類壓敏膠（如丙烯酸丁酯-丙烯酸共聚物）具有中等極性與良好的耐候性，其持粘力提升需樹脂兼具粘性與相容性。加氫C5樹脂（以C5餾分聚合加氫制得，主要含環(huán)戊烷、環(huán)己烷結構）的極性與丙烯酸酯基體匹配度高，且軟化點可調（80-120℃），是理想選擇：

配方設計：添加量通常為 15%-25%，選擇軟化點 90-110℃的加氫C5樹脂，可平衡粘性與內聚性；若需高溫持粘，可搭配 5%-10%高軟化點（130℃）加氫 C9 樹脂（少量芳香環(huán)殘留，增強剛性）；

應用效果：該配方的壓敏膠在常溫（25℃）持粘時間達 100小時以上，80℃高溫持粘時間達 30小時，適合電子標簽、透明膠帶等場景。

（二）橡膠類壓敏膠：適配高剛性加氫 C9 樹脂

橡膠類壓敏膠（如 SBR、天然橡膠 NR）具有高彈性但內聚強度低，其持粘力提升需樹脂提供足夠剛性以增強內聚性。加氫 C9 樹脂（以 C9 餾分聚合加氫制得，含多環(huán)烷烴結構，軟化點 120-140℃）的剛性更強，可顯著提升橡膠基體的內聚強度：

配方設計：添加量通常為 20%-30%，選擇軟化點 130-140℃的加氫 C9 樹脂，搭配少量增塑劑（如鄰苯二甲酸二辛酯）調節(jié)粘性；

應用效果：該配方的壓敏膠在常溫持粘時間達 80小時，且抗蠕變能力強（50℃下蠕變形變 < 10%），適合包裝膠帶、醫(yī)用膠布等場景。

（三）硅橡膠類壓敏膠：適配特種加氫樹脂

硅橡膠類壓敏膠（如聚二甲基硅氧烷 PDMS）具有極低表面能與優(yōu)異耐溫性，傳統石油樹脂相容性差，需選擇特種加氫樹脂（如含硅氧烷側鏈的加氫樹脂）：

結構適配：特種加氫樹脂通過在分子鏈中引入硅氧烷基團，增強與 PDMS 基體的相容性，同時保留飽和環(huán)烷烴結構的穩(wěn)定性；

應用效果：添加 10%-15%特種加氫樹脂后，硅橡膠壓敏膠的常溫持粘時間從 20小時提升至 60小時，且在-60℃至 200℃范圍內持粘力衰減率 < 20%，適合高溫密封膠帶、航空航天用標簽。

四、挑戰(zhàn)與優(yōu)化方向

盡管加氫石油樹脂顯著提升壓敏膠持粘力，仍存在“高添加量導致粘性下降”“低溫與高溫持粘難以兼顧”“成本高于未加氫樹脂”三大挑戰(zhàn)，需通過以下方向優(yōu)化：

樹脂結構精準設計：通過共聚引入極性基團（如羥基、酯基），在低添加量（10%-15%）下即可實現界面結合與內聚強度的同步提升，避免高添加量導致的粘性損失；

復合樹脂體系構建：將低軟化點（80℃）與高軟化點（140℃）加氫樹脂按 3:1-2:1 比例復配，利用低軟化點樹脂的低溫粘性與高軟化點樹脂的高溫內聚性，實現-20℃至 80℃的寬溫域持粘穩(wěn)定；

綠色合成工藝開發(fā)：采用環(huán)保加氫催化劑（如非貴金屬 Ni/Al₂O₃）與可再生原料（如生物基烯烴）制備加氫石油樹脂，降低生產成本，推動規(guī)?；瘧谩?/span>

加氫石油樹脂通過“飽和環(huán)烷烴結構增強穩(wěn)定性”“可控軟化點平衡粘性-內聚性”“窄分子量分布減少遷移”的結構優(yōu)勢，從“界面結合強化”“內聚強度提升”“分子運動調控”三個維度提升壓敏膠持粘力，解決傳統樹脂的耐候性差、溫域適應性不足等問題。其核心是樹脂結構與壓敏膠基體的精準適配 —— 根據基體極性、使用溫域選擇合適軟化點與結構的加氫樹脂，可最大化持粘性能。未來，隨著樹脂分子設計的精細化與綠色工藝的成熟，加氫石油樹脂將在高端壓敏膠領域（如寬溫域、長壽命、環(huán)保型）發(fā)揮更重要作用，推動壓敏膠產業(yè)向高性能化、可持續(xù)化發(fā)展。

本文來源：河南向榮石油化工有限公司 http://xawydig.cn/