压敏胶及压敏胶制品的研究现状[小编推荐]_压敏胶及其压敏胶制品

2020-02-27 其他范文 下载本文

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压敏胶及压敏胶制品的研究现状

摘要:

压敏胶(PSA)(preure sensitive adhesives)是一类无需借助于溶剂、热或其它手段,只需施加轻度压力,即可与被粘物粘合牢固的胶粘剂。广泛应用于建筑、电器、百货和医疗等领域。文章介绍PSA 特性及结构特点,以及各种分类方法给出的各种PSA类型和各自的特性,研究现状和发展趋势。列举分析了PSA的主要制品以及分布领域,PSA制品的研究现状和发展趋势。关键字:压敏胶,压敏胶制品,技术发展,市场,分类

一:压敏胶的分类:

压敏胶按其主体树脂可以分为树脂型(树脂型又主要包括丙烯酸类、有机硅类以及聚氨酯类)和橡胶型(橡胶型又可分为天然橡胶和合成橡胶类)两大类。具体又可以分为橡胶型压敏胶,热塑性弹性体压敏胶、有机硅类压敏 胶、聚氨酯压敏胶和丙烯酸酯压敏胶五大类。橡胶类压敏胶除主要成分为橡胶外,还要加入其他辅助成分,如增粘树脂、增塑剂、填料、粘度调整剂、硫化剂、防老剂、溶剂等配合而成。而树脂类压敏胶除主体树脂外,还需加入消泡剂、流平剂、润湿剂等助剂。

除以上分类方法外压敏胶还可按照分散介质不同,分为水性和溶剂型压敏胶;又可按用途不同分为包装、保护、绝缘、警示、标示、文具等产品;而从剂型上分类主要有溶剂型、乳液型(水分散型)和热熔型等。而从固化方式上可分为热固化和辐射固化(UV)。

二:例举溶剂型丙烯酸酯PSA的合成参考[1] 丙烯酸酯乳液压敏胶是乳液型压敏胶中最重要的一类。它们都是由丙烯酸丁酯(BA)、丙烯酸异辛酯(2-EHA)等软单体与丙烯酸(AA)、丙烯酸羟基乙(丙)酯等功能单体以及甲基丙烯酸甲酯(MMA)、乙酸乙烯酯(VAC)等硬单体经乳液共聚制得的。丙烯酸酯乳液压敏胶几乎都是为了替代溶剂型压敏胶以减少环境污染和降低成本而逐渐发展起来的。最早应用成功是在纸标签和牛皮纸包装胶粘带行业,接着就在BOPP胶粘带的生产线上得到大量应用。近几年又在PE压敏保护膜(带)、PVC电工绝缘胶带以及医用压敏胶带等有特殊要求的压敏胶制品行业进行了开发并逐步得到了应用。

实验原料

丙烯酸丁酯(BA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸(AA)、甲苯一2,4一二异氰酸酯(TDI),分析纯,成都科龙化工试剂厂;醋酸乙烯酯(VAc),分析纯,上海山浦化工有限公司;丙烯酸羟乙酯(HEA)分析纯,重庆市西南化工贸易有限公司;乙酸乙酯,分析纯,成都金山化学试剂有限公司;偶氮二异丁腈(AIBN),分析纯,济南鸿鑫化工有限公司;链转移剂十二硫醇,分析纯,哈尔滨市国光化工贸易有限公司;上述原料经减压蒸馏提纯后使用。实验仪器

NDJ一1型旋转黏度计,上海地学仪器研究所;微机控制电子万能试验机,深圳市瑞格尔仪器有限公司。实验制备

胶黏剂聚合工艺:在装有电动搅拌器、回流冷凝器、温度计和滴液漏斗的500 mL四口烧瓶中,投人所有单体和溶剂,升温至70℃时通人N2;当温度升至80℃时,分批滴加引发剂溶液,保温反应6 h,降温至50℃出料。

胶带制作:称取少量胶液均匀涂敷于BOPP薄膜上,然后将其置于80℃烘箱中烘烤5 min,取出即可(干胶厚度为40-60微米)。

三: PSA 粘附特性及结构特点

压敏胶是一种同时具备着液体的粘性性质和固体的弹性性质的粘弹性体:这种粘弹性体同时具备着“能够承受粘接的接触过程和破坏过程两方面的影响因素和性质。采用指能压力,它就能使胶粘剂立即达到粘接任何被粘物光洁表面的目的。与此同时。如果破坏被粘物粘接表面时,胶粘剂不污染被粘物表面。此类胶粘剂称为压敏胶。它的粘接过程对压力非常敏感故称谓压力敏感型。

PSA 的压敏性是由其黏附特性来表现的,其黏附特性由四大粘合性能组成,分别为初粘力(tack)T、粘接力(adhesion)A、内聚力(cohesion)C 和粘基力(keying)K,如图1 所示。初粘力T 又称快粘力,是指当PSA 制品和被粘物以很轻的压力接触后立即快速分离所表现出的抗分离能力。粘接力A 是指用

适当的压力和时间进行黏贴后,PSA 制品和被粘表面之间所表现出来的抵抗界面分离的能力;内聚力C 是指胶粘剂层本身的强度;粘基力K 是指胶粘剂与基材,或者胶粘剂和底涂剂及底涂剂和基材之间的粘接力。作为一个好的PSA 必须满足四大粘合性能的平衡,即T

四:压敏胶及其制品发展趋势:参考【3】

目前,美国、西欧、日本、中国等国家以及中国台湾地区的压敏胶粘剂的年销售量约为100万吨吨,压敏胶制品的年销售量约为245亿平方米。销售量最大的是美国,依次是西欧、中国大陆、中国台湾地区、日本。随着我国经济的迅速发展,包装及相关行业对压敏胶及其制品的需求量日趋增长。压敏胶粘剂应用最快的增长领域是压敏标签。压敏标签销售量美欧远大于亚洲,中国较小。压敏胶粘剂与制品由于使用简便、功能提高、应用广泛,已形成一个大的产业。技术发展方向:

丙烯酸乳液压敏胶

改进耐水性、耐湿性、耐热性

与丙烯酸溶剂型压敏胶比较,丙烯酸乳液压敏胶的耐水性、耐湿性、耐热性较差,因此改进这些性能很重要,否则在工业用双面带,发泡体压敏制品,膜标签,掩蔽膜等应用上难以取代溶剂型压敏胶。改善固体含量,黏度,稳定性的制约关系

高固体含量、低粘度稳定的乳液乳液涂布后的干燥速度不及溶剂型压敏胶,提高乳液含固量可加快涂布速度,降低干燥耗能。但通常提高固含量的乳液,粘度随之上升。所以,制造高固体含量、低粘度、稳定的乳液是发展乳液压敏胶的一个关键课题。方法是尽可能增大乳液粒径及宽的粒径分布,提高单位体积粒子充填密度。采用单体乳液添加聚合法,在规定时间内缓慢加入含单体的预乳化液及引发剂,控制粒径以双峰或多峰型分布,形成较细的堆积,制备≥65 %固体的聚合物乳液。

溶剂型压敏胶

溶剂型压敏胶容易设计赋与各种功能,干燥性、工艺性、生产性良好,因此还不会完全被乳液和热熔压敏胶取代。在工业应用和绝缘用胶粘带等重视功能性的压敏胶粘剂,溶剂型胶占有较高的比率。丙烯酸溶剂型压敏胶倾向生产多品种中、高级制品。当前丙烯酸溶剂型压敏胶的主要技术课题是: ①制备高固体份胶粘剂,适应环境规制和节省资源、降低成本。②耐增塑剂的胶粘剂,不因增塑剂迁移内聚力下降,经时粘力不下降。

③粘接力、内聚力、快粘性较好平衡的,在高温和高湿下变化少的,对高极性和低极性的被粘面都有高粘接性的压敏胶。

④粘聚烯烃,光学膜用,医用压敏胶等。橡胶溶剂型压敏胶分子链上含不饱和键,使胶易老化,所以耐老化性,及耐热、低温性的改善是研究课题。

热熔压敏胶

丙烯酸聚合物配合水溶性聚合物制成能水分散的热熔压敏胶,丙烯酸聚合物在弱碱水溶液中分散成100μm以下非粘着性的粒子,容易分离,适用于旧纸回收。含二苯甲酮基的丙烯酸酯单体共聚得到低Tg的丙烯酸共聚体,制热熔压敏胶,受UV 照射易交联,优点是不需添加光引发剂,也无引发剂残存问题,能低温(120g-MMA 胶乳压敏胶是无溶剂化的一个技术。采用酶法将NR 在40 ℃下处理24h ,脱蛋白后再与MMA接枝,得到改性胶乳,制备自粘性、防水性及绝缘性均有提高的压敏胶。开发了解聚型天然橡胶胶乳接枝甲基丙烯酸甲酯做基料,配合萜酚树脂,用于制压敏胶粘带。

非水分散型压敏胶

非水分散型压敏胶是以可溶解单体而不溶解其聚合物的有机溶剂做分散剂,用溶解于该溶剂的聚合物做稳定剂,加入少量或不加乳化剂进行聚合合成的。制备某些特殊性能的压敏胶,如具有触变胶粘性和良好压印性的压敏胶。

固化型压敏胶

这种压敏胶在接触表面时是压敏胶性质的,过一段时间,通过各种手段固化,提高凝聚力,获得近似胶粘剂的强度。已实际应用的固化手段是吸湿固化,但尚须解决固化时间长,贮存稳定性问题。目前课题是制成胶粘带、片材商品,这涉及生产过程中的反应控制,商品的防湿包装的寿命,粘贴后的反应速度和粘接强度等问题。其它固化技术:加热固化、厌氧固化、涂交联剂溶液、光阳离子硬化、UV 反应等都在研究。

UV/ EB 硬化型丙烯酸压敏胶

UV/ EB 硬化型压敏胶技术是压敏制品工业低VOC 的一个有效技术。研究低聚体和聚合体的分子设计,开发兼备一般压敏胶粘带的方便和一般胶粘剂的粘接性的胶粘带。还在研制UV 硬化和加热硬化双固化型的压敏胶粘带。除初期投资、价高、臭气和皮肤刺激性问题外,还存在对10μm 厚的胶层UV 固化时不能无视氧的阻聚作用,达到必要的聚合度技术上的困难。光引发剂也带来如贮存条件、着色、耐候性、价高等一些问题。

医用压敏胶

交联型聚氨酯压敏胶无臭味、皮肤刺激性小,粘着力低易剥离,有生物降解性,适于医疗用途(护伤膏、经皮吸收带、长期用绷带等)。丙烯酸酯与乙烯基己内酰胺或丙烯酰胺共聚体对干的和湿的皮肤都良好粘合。苯乙烯橡胶和丙烯酸聚合物,聚乙二醇等配合成压敏胶,其胶粘带有好的吸汗作用,粘贴性和剥落性。使用打通气孔的聚乙烯胶粘带做暂时固定医疗胶带,孔洞间隔12 ℃。利用在转变温度附近性能发生急剧变化,变化是可逆的特性制备压敏胶粘剂。应用于半导体、电子元件加工、陶瓷电容器、医疗用胶粘剂等方面。

特殊压敏制品

导电性胶粘带,导热压敏胶片,阻燃性胶粘带,湿面胶粘带,发光的胶粘带等的进一步研究。

结论:

压敏胶与压敏胶制品形式多样.使用方便、适用性广,故在各行各业及日常生活中已成为广泛应用的粘接材料。美国、西欧、日本、中国及台湾地区等国家或地区的压敏胶粘剂的销售量估计100万吨吨。压敏制品的销售量估计245亿平方米。

技术先进的国家已不使用手动方式的分切机,而应用半自动及全自动分切机,全自动逐步成为主流生产方式。高性能分切机,高速涂布线的研究开发,使制品生产率提高。最近标签、胶粘带加工的线速度已达600m/ min 以上,基材宽度2m 以上。为降低成本可削减胶粘带的宽度和厚度,基材选用更便宜的材料,减少涂胶量,使用高固含量的胶粘剂,进行高速涂胶,寻求生产工艺合理化,包装作业自动化等提高生产效率措施,尽可能降低成本。在产品开发阶段,根据市场需求和用途性能要求,进行原材料选择,聚合物设计,考虑环保问题;在生产阶段考虑省资源、节能、工艺合理、保证产品质量,降低成本;在产品使用阶段考虑回收和废弃物的处理。通过用户、供销商、生产厂和设备制造厂共同努力,从基材、底涂剂、隔离剂、剥离衬、压敏胶、包装等以一个完整体系进行综合考虑,不断提高产品性能和开发新的功能,开拓新的用途,寻求潜在市场。

【1】溶剂型丙烯酸酯压敏胶的研制 陆彬,陈建,陶云峰,徐燕芬 四川理工学院材料与化学工程系,四川自贡 .成都拓利化工实业有限公司,四川)【2】乳液压敏胶的技术进展 杨玉昆

【3】高性能乳液型丙烯酸酯压敏胶合成工艺研究 汤长青 卢鑫(济源职业技术学院,河南济源)

【4】压敏胶与压敏制品的市场和技术动向 张在新(全国粘合剂信息站上海市合成树脂研究所上海200233)【5】压敏胶研究进展 张翼,齐暑华,段国晨,吴新明(西北工业大学理学院应用化学系,陕西西安710129)

【6】环境友好型丙烯酸酯压敏胶的研究 陈榕珍 李国庆 成荣明 华东师范大学纳米功能材料和器件应用研究中心

【7】 压敏胶与压敏制品的市场 唐建东 李学民 赵金钊 陆钊(中国石油吉林石化公司电石厂132022)【8】热熔压敏胶的发展动向及其应用 崔汉生(上海华洲纺印包装材料厂)

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