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丙烯酸酯压敏胶粘剂的研究
2012-06-15 15:28:02   作者:   来源:   评论:0 点击:

  丙烯酸酯压敏胶可通过溶剂聚合、乳液或聚合,悬浮聚合等方法制得,按其使用形式可分为溶剂、乳液型、热熔型、水溶型和射线固化型等5大类,其中溶剂型和乳液型已发展得比较成熟。

  (1)、丙烯酸酯压敏胶胶粘剂的构成

  丙烯酸酯压敏胶主要由各种丙烯酸单体经溶液、乳液或悬浮聚合所得的溶液或乳液共聚物构成。有的还要另加增粘树脂、交联剂、软化剂和颜填料等助剂。

  一、单体

  制备丙烯酸酯压敏胶的单体大致可分为3类:软单体、硬单体和官能单体。

  软单体是制备压敏胶的主要单体,其作用是产生玻璃化温度(Tg)较低的、具有初粘性的聚合物。Tg在-200C以下的丙烯酸乙酯(EA)、丙烯酸正丁酯(BA)和丙烯酸2-乙基已酯(2-EHA)等单体的均聚物(平均相对分子质量103~105),在室温下皆具有压敏胶粘剂性能。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粘剂。

  硬单体又称第二单体,是以胶生较高Tg的均聚物并能与软单体共聚的(甲基)丙烯酸酯或其他烯单体。常用的有丙烯酸甲酯(MA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、甲基丙烯酸乙酯(EMA)、甲基丙烯酸正丁酯(BMA)、丙烯腈(AN)、醋酸乙烯酯(VAc)和苯乙烯(St)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。

  官能单体也可称为功能单体,是带有各种官能基团并能与软单体共聚的烯类单体。可使压敏胶产生一定程度的交联,使内聚强度、耐热性和耐老化性能大为提高。常用的官能单体有(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸β-羟乙酯、(甲基)丙烯酸β-羟丙酯、(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸乙二醇酯、(甲基)丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、马来酸酐、衣康酸、二乙基苯等。

  二、共聚物的玻璃化温度

  用作压敏胶粘剂的丙烯酸酯共聚物,一般都是上述3类单体在自由基型引发剂作用下进行自由基共聚合制得的。溶液聚合常用的引发剂为过氧化苯甲酰(BPO)和偶氮二异丁腈(AIBN);乳液聚合则用水溶性的过硫酸铵(APS)或过硫酸钾(KPS)作引发剂。共聚时3类单体的用量,要考虑到粘性及内聚力的平衡,共聚物的玻璃化温度在一定程度上反映了压敏胶的性能,因此,人们常常用玻璃化温度的数值来预测一个共聚物是否适宜用作压敏胶粘剂,还可以指导如何改进共聚物的力学性能。只有当共聚物的玻璃化温度低于-200C时,室温才会产生压敏胶粘性;若1个压敏胶在室温标准条件下进行剥离测试时主要发生胶层内部破坏,那么设法提高玻璃化温度就能使它的压敏胶粘性能得到提高。

  在制备一个适用于压敏胶胶粘剂的丙烯酸酯共聚物时,首先就当用FOX公式设计各种共聚单体的配比,控制共聚物的玻璃化温度Tg在一定范围内,Tg可按下述FOX公式进行计算:

  1/Tg=W1/Tg1+W2/Tg2+…Wn/Tgn

  式中,W1、W2…Wn分别为各单体的质量百分数;Tg1、Tg2…Tgn分别为各单体均聚物的玻璃化温度(K)。

  三、相对分子质量及其分布对压敏胶性能的影响

  共聚物的相对分子质量对它们的力学性能和胶粘性能有很大影响,低相对分子质量共聚物制成的压敏胶,虽然初粘力有时可能不错,但剥离强度和持粘力一般都不高,一个好的压敏胶其持粘力随相对分子质量增加而迅速提高,初粘力和剥离强度则下降到一个稳定水平,剥离出现稳定的界面破坏。因此,制备丙烯酸酯压敏胶时必须将共聚物的相对分子质量控制在一定的范围内。共聚物组成和结构不同,相对分子质量的最佳范围也不相同。

相对分子质量分布对压敏胶的性能也有影响,一般来说,高相对分子质量的部分决定了压敏胶的持粘力,低相对分子质量成分则影响初粘力和剥离强度。在同样的情况下,相对分子质量分布较宽的共聚物胶粘

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