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胶粘剂配方九:压敏胶
2017.09.29   点击832次

    一、前言
    压敏胶黏剂,是对压力敏感的胶黏剂,是一类无须借助于溶剂、热量或其他手段,只需施以轻度指压,便可与被粘物紧密粘结的胶黏剂。这种对压力敏感的粘结性能是其最基本的特性,也是不同于别类胶黏剂的显著标志;压敏胶黏剂是一种自胶粘物质,它在较小的作用力下,就能形成比较牢固的粘结力。压敏胶黏剂在两物体表面之间形成的粘结力来自范德华力,因此,粘结面形成后,粘结表面的结构没有被破坏。通常,在粘结过程中压敏胶对压力是敏感的,但当粘结面形成以后,压敏胶对压力则不敏感,由于它使用方便,揭开后一般不影响被粘物的表面,因此使用很广泛。
    二、压敏胶黏剂
    1、压敏胶基础参考配方
    常见压敏胶一般组成为:橡胶或树脂弹性体(15~60)、增粘树脂(10~50)、增塑剂(环烷油、邻苯二甲酸酯等)(5~20)、填料(氧化锌、二氧化硅)(5~40)硫化剂(0~20)、防老剂(防老剂D、246等)(0~1)溶剂(汽油、甲苯、醋酸乙酯)适量,充分搅拌即可。
    2、常见压敏胶组分及机理
    (1) 单体
    乳液压敏胶所用的单体一般为70%以上的软单体,20%左右的硬单体,5%以下的功能单体。单体的选择和配比、玻璃化温度Tg是其重要指标,如果Tg>-30℃,则在温度下压敏性大大降低;制备压敏胶胶黏剂的单体,既要有形成较低Tg均聚物的软单体组分,也要有能产生较高Tg均聚物的硬单体组分,只有软硬单体的配比适当,才能使压敏胶的初粘性、剥离力、持粘力很好地协调平衡。
    软单体是制备压敏胶的主要单体,又称主单体,其作用是产生玻璃化温度较低的、具有初粘性的聚合物。Tg在-20℃的丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯和丙烯酸2-乙基己酯等单体的均聚物,在室温下都具有压敏胶黏剂性能,这些低玻璃化温度的聚合物内聚强度一般都不高,因此,通常不能单独用作压敏胶黏剂,常用的软单体有丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸丁酯等。
    硬单体又称第二单体,是能产生较高Tg的均聚物并能与软单体共聚的(甲基)丙烯酸酯或其它烯类单体,常用的有丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丁酯、丙烯腈、醋酸乙烯酯和苯乙烯等。硬单体与软单体只有以适当配比共聚后才能制得较高内聚强度和使用温度的性能较好的压敏胶粘剂。为了使共聚物能产生轻度交联,改善压敏胶的性能,还要加入少量的带反应性基团的单体,常用的有丙烯酸、丙烯酸-β-羟丙酯、N-羟甲基丙烯酰胺;丙烯酸的合适用量为3~4%,N-羟甲基丙烯酰胺一般用量5~6%。
    (2) 增黏树脂
    一般来说,丙烯酸酯压敏胶黏剂中不必加入增黏树脂和其它添加剂,但为了改善对难粘材料的粘接性能或降低成本、着色等其它目的,有时可加入各种添加剂;加入增黏树脂或增塑剂能改善初粘力和180°剥离强度,但损害胶的内聚力;松香酯与丙烯酸酯共聚物相容性较好,能有效地改善对无极性和难粘聚烯烃材料的黏合效果;另外,用二甲苯甲醛树脂或芳香族石油树脂并用作为增黏树脂,可显著提高丙烯酸酸酯压敏胶对聚乙烯等难粘材料180°剥离强度,尤其是低温时的剥离强度,在乳液型丙烯酸酯压敏胶中加入增黏树脂,首先必须将增黏树脂制成乳液,松香酯类增黏树脂乳液可大大改进丙烯酸酯乳液压敏胶对聚烯烃塑料的黏合性能,如添加50%左右的MBG-64乳液,180°剥离强度急剧增大;当加量达到70%时,剥离强度达到最大值。
    (3) 乳化剂
    水乳型丙烯酸酯压敏胶乳液聚合时可以单独使用一种乳化剂,但两类乳化剂混合使用效果更好,非离子型乳化剂与阴离子型乳化剂的配比为(3~4):1,混合乳化剂的HLB值16~18为宜。乳化剂的用量对聚乳液及其压敏胶性能影响很大,一般来说,乳化剂用量多,聚合反应速度快,共聚物分子量小,乳化的粒径小,乳液的稳定性好,而压敏胶的剥离强度低,耐水性差,乳化剂的用量以再能够得到稳定的聚合物乳液的前提下尽量少用为原则,一般为单体总量的2~3%。
    (4) 引发剂
    乳液聚合通常采用水溶性引发剂,产用的有过硫酸铵和过硫酸钾,在聚合温度(70~85℃)下由过硫酸根负离子直接热分解而产生两个硫酸根负离子自由基,它对丙烯酸酯的引发效率很高,有时也采用氧化还原引发体系,如过氧化苯甲酰-焦磷酸亚铁,可使乳液聚合反应在较低温度(20~50℃)下进行,具体操作时可将过氧化物溶解在单体中,而还原剂溶在水中,同时滴加反应器内。
    (5) 缓冲剂
    反应介质的PH值对聚合速度和乳液的稳定性影响大,过硫酸盐分解产生的硫酸根离子会使PH逐渐减小,从而使聚合速度变慢和乳液稳定性降低;因此,使用过硫酸盐作引发剂必须同时配合碳酸氢钠等缓冲剂,使PH值在聚合过程中基本不变。
    (6) 增稠剂
    为使丙烯酸酯共聚物乳液适应自动化生产线的涂布工艺要求,并使一次涂布就能得到足够厚度的胶层,须用增稠剂提高乳液的黏度。可用的增稠剂有聚乙烯醇、羟甲基纤维素。新型的聚丙烯酸乳液增稠剂效果更好,这是一种低黏度并含有高浓度羧基的高分子量聚丙烯酸乳液,易于丙烯酸酯共聚乳液混合均匀,只要加入1~5%聚丙烯乳液,再用氨水或氢氧化钠中和调节PH=9,经放置一定时间,就会有越来越多的羧酸变成羧酸盐,增稠剂乳液的聚合物颗粒渐渐溶解。由于分子链上羧酸根负离子的相互排斥作用,会使聚合物的分子链舒展,结果使水相的黏度大大增加,乳液变稠。聚丙烯酸乳液可由丙烯酸(80份)、甲基丙烯酸(20份)、OP-10乳化剂(3份)、过硫酸铵(0.45份)、去离子水(200份)经乳液聚合而得,固含量30%,含有羧基的丙烯酸酯共聚物乳液具有增稠作用,可以不外加增稠剂。
    (7) 交联剂
    压敏胶制备关键是三力的平衡,因此在单体的选择上要注意刚性单体和柔性单体的搭配,同时为提高乳液压敏胶的内聚强度,改善耐热性、耐水性和抗蠕变性,应增加交联剂,使聚合物分子间产生交联和产生极性基团,从而彻底改善乳胶的内聚力,除了少数内交联外,还要采用加入交联剂的外交联方法,常用的有多价金属盐及其螯合物、低分子量三聚氰胺甲醛树脂及其醚化物、脲醛树脂等。
    三.压敏胶参考配方
    1、参考配方1(油性保护膜用):

 成分 投料比 成分说明
 丙烯酸-2-乙基己酯(2EHA) 8~10
 丙烯酸丁酯(BA) 52~60
 乙酸乙烯酯(VAc) 10~12
 丙烯酸羟乙酯(HEA) 2~3
 丙烯酸-2-羟丙酯(HPA) 1~5
 丙烯酸(AA) 3~8
 N –羟甲基丙烯酰胺(N-MAM) 3~5
 过氧化二苯甲酰(BPO) 0~1
 混合溶剂 200

    2、参考配方2(标签用):

 成分 投料比 成分说明
 丙烯酸丁酯 26~29
 丙烯酸 4~5
 水 65~70
 十二烷基硫酸钠 0.3~0.8
 油酸钠 0.1~0.5
 十二硫醇 0.1~0.5
 过硫酸铵 0.1~0.5
 对苯二酚 0.1~0.5

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