压敏胶是制造压敏型胶粘带用的胶粘剂,它是一类无需以热量和溶剂赋以活性,仅以手指轻压就可以粘在其它表面上的粘合剂。它需有适当的粘性和具耐抗剥离应力的弹性,通常是以长链高分子物为基料,加入增粘树脂和软化剂制得。压敏胶粘剂的种类很多,主要有以天然橡胶,丁苯橡胶以及聚丙烯酸酯等为主的胶粘剂。前两种因耐老化性差等缺点,需进行改性和复配,而后者具有优良的压敏性和粘合性,且耐光性、耐老化性、耐水性也比较优越,压敏性几乎不随时间而下降。尤其是从丙烯直接氧化生成丙烯酸系列产品的方法工业化之后,丙烯酸酯压敏胶粘剂的价格大幅度下降,即使在产量上也有逐渐取代天然橡胶压敏胶而占据首位的势头,具有广阔的应用前景。
本实验研究的丙烯酸酯胶粘剂是一种双组分丙烯酸酯胶粘剂,这种胶粘剂起始的初粘力很大,固化后具有良好的剥离强度,它的主要组成为:甲组分丙烯酸酯压敏胶,乙组分聚氨酯101—乙组分的聚合物。甲组分本身就是一种性能良好的丙烯酸酯压敏胶,有较高的初粘力,乙组分起到了固化剂的作用,经交联后剥离强度明显提高,是一种具有高粘合强度的胶粘剂。
1 实验部分
1.1 主要仪器及试剂
Ｄ-8401Ｗ型电动搅拌器,ＤＺＫＷ-Ｃ型恒温水浴锅,ＪＡ5003型电子天平,101-1Ａ型数显电热鼓风箱,ＮＤＪ-79型旋转粘度计,ＲＧＴ-10Ａ型电子万能试验机,合成装置一套,氮气装置一套。甲苯、乙酸乙酯、四氯化碳、过氧化苯甲酰(ＢＰＯ)、丙烯酸羟乙酯(自制)、乙酸乙烯酯(ＶＡＣ)、丙烯酸(ＡＡ)、丙烯酸异辛酯(2-ＥＨＡ)、聚氨酯101—乙组分,均为分析纯。
1.2 合成工艺
按配方称取一定量的甲苯、乙酸乙酯、四氯化碳的混合溶剂,取出其3/4加入1/2的引发剂(ＢＰＯ),倒入装有回流冷凝管、搅拌器、温度计、氮气通入管和恒压滴液漏斗的四口反应瓶中。再称取一定量的丙烯酸羟乙酯、乙酸乙烯酯、丙烯酸和丙烯酸异辛酯的混合单体,加入1/4的引发剂(ＢＰＯ),取其1/8加入四口瓶中,搅拌下水浴加热并通入氮气。待混合物的温度升至75℃并开始出现回流时,将剩余单体倒入封闭的恒压滴液漏斗中开始滴加。注意维持反应混合物的温度在(75±2)℃,使回流连续不断,并控制使滴加速度与回流速度一致,且控制搅拌速度不能过快。3ｈ滴加剩余单体完毕后,补加剩余1/4混合溶剂。维持在该温度下继续搅拌,反应1ｈ后,再加入剩余的1/4引发剂(ＢＰＯ)于反应器中,继续搅拌,持续恒温反应5ｈ后,停止加热,搅拌下冷却至40℃左右出料。所得胶液即为溶剂型丙烯酸酯压敏胶。将合成的丙烯酸酯压敏胶作为甲组分,乙组分采用聚氨酯101—乙组分,按丙烯酸羟乙酯与固化剂的比例从1∶3到3∶1调整。
1.3 产品的测定
用ＲＧＴ-10Ａ型电子万能试验机检测产品剥离强度(ＧＢ2792-1998),用ＮＤＪ-79型旋转粘度计检测产品的粘度。
2 结果与讨论
2.1 固化剂用量对胶粘剂强度的影响
固化剂的用量是决定胶粘剂性能的重要因素。本试验采用聚氨酯101—乙组分的聚合物作固化剂,由于聚氨酯101—乙组分可以与丙烯酸酯聚合物中的活性基团羟基(由丙烯酸羟乙酯提供)发生交联反应,使聚合物从线状结构转变成网状结构,随着固化剂用量的增大,胶粘剂的交联密度增大,内聚强度随之上升,剥离强度也逐渐增大。当活性基团羟基与聚氨酯101—乙组分完全反应时,交联度最高,因而剥离强度达到最大值[4]。但是,如果固化剂的用量过大,有过量的聚氨酯101—乙组分存在,胶粘剂的剥离强度反而略微下降。
从表1中可以看出,所得的数据的升高或降低并不均匀。因为剥离强度是能够反映界面粘合力的大小的;但是实际测定的剥离力并不等于界面粘合力,除了界面粘合力外,还受到许多其它因素的影响:剥离角度,压敏胶层厚度,粘胶时的手法,塑料和钢片间是否有气泡,钢片是否平整,粘胶时钢片是否有灰尘,固化剂加入的量等。
2.2 溶剂对胶粘剂性能的影响
为了得到具有足够分子量的共聚物,一般选用自由基链转移常数不大,沸点在70～100℃左右,价廉而毒性又小的有机溶剂。本实验选用乙酸乙酯、甲苯和四氯化碳的混合物。虽然从理论上讲,为了得到平均分子量较高的共聚物,可以采用少含甲苯的混合溶剂,甚至采用单独的乙酸乙酯作溶剂,或采用开始时高单体浓度(甚至大于60%),剩余的溶剂后加的操作方法。但因此往往会因开始1ｈ时内反应太激烈而难以控制,甚至会因聚合热来不及带走而出现爆聚,这一点必须加以注意。所以本实验采用含较多量甲苯的混合溶剂,并采用开始时单体浓度较低而剩余的单体后加的操作方法,聚合反应则比较容易控制。
2.3 粘度与胶粘剂性能的关系
其实,胶粘剂的粘度对剥离强度并无直接影响,因为在制备胶片时溶剂都已经被蒸发了,这时讨论粘度并无意义。它主要影响的是胶粘剂的流平性(而流平性可以在使用时用溶剂现场调制)。表2为空白试样的初粘度与其剥离强度,不难看出,这两者之间并不对应。
当然,由于高分子内部的交联性,在反应完成后(此时溶剂的损失可以忽略),粘度的大小可以在一定程度上表征反应进行的程度(一般是非线性的)。
2.4 固含量与胶粘剂性能的关系
在胶粘剂中,固含量是在一定温度下加热后剩余重量与试样重量的比值。它表征高分子发生立体交联的程度,一般而言,立体交联的程度越大,固含量越高。
3 结 论
当丙烯酸羟乙酯与固化剂比例为2∶1,反应温度(75±2)℃,滴加单体时间3ｈ+聚合反应时间6ｈ时,可以制得性能基本令人满意的丙烯酸酯胶粘剂。 |
