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丙烯酸酯壓敏膠粘劑的研究
2012-06-15 15:28:02   作者:   來源:   評論:0 點擊:

  丙烯酸酯壓敏膠可通過溶劑聚合、乳液或聚合,懸浮聚合等方法制得,按其使用形式可分為溶劑、乳液型、熱熔型、水溶型和射線固化型等5大類,其中溶劑型和乳液型已發展得比較成熟。

  (1)、丙烯酸酯壓敏膠膠粘劑的構成

  丙烯酸酯壓敏膠主要由各種丙烯酸單體經溶液、乳液或懸浮聚合所得的溶液或乳液共聚物構成。有的還要另加增粘樹脂、交聯劑、軟化劑和顏填料等助劑。

  一、單體

  制備丙烯酸酯壓敏膠的單體大致可分為3類:軟單體、硬單體和官能單體。

  軟單體是制備壓敏膠的主要單體,其作用是產生玻璃化溫度(Tg)較低的、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)等單體的均聚物(平均相對分子質量103~105),在室溫下皆具有壓敏膠粘劑性能。這些低玻璃化溫度的聚合物內聚強度一般都不高,因此,通常不能單獨用作壓敏膠粘劑。

  硬單體又稱第二單體,是以膠生較高Tg的均聚物并能與軟單體共聚的(甲基)丙烯酸酯或其他烯單體。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。硬單體與軟單體只有以適當配比共聚后才能制得較高內聚強度和使用溫度的性能較好的壓敏膠粘劑。

  官能單體也可稱為功能單體,是帶有各種官能基團并能與軟單體共聚的烯類單體。可使壓敏膠產生一定程度的交聯,使內聚強度、耐熱性和耐老化性能大為提高。常用的官能單體有(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸β-羥乙酯、(甲基)丙烯酸β-羥丙酯、(甲基)丙烯酸縮水甘油酯、甲基丙烯酸乙二醇酯、(甲基)丙烯酰胺、N-羥甲基丙烯酰胺、馬來酸酐、衣康酸、二乙基苯等。

  二、共聚物的玻璃化溫度

  用作壓敏膠粘劑的丙烯酸酯共聚物,一般都是上述3類單體在自由基型引發劑作用下進行自由基共聚合制得的。溶液聚合常用的引發劑為過氧化苯甲酰(BPO)和偶氮二異丁腈(AIBN);乳液聚合則用水溶性的過硫酸銨(APS)或過硫酸鉀(KPS)作引發劑。共聚時3類單體的用量,要考慮到粘性及內聚力的平衡,共聚物的玻璃化溫度在一定程度上反映了壓敏膠的性能,因此,人們常常用玻璃化溫度的數值來預測一個共聚物是否適宜用作壓敏膠粘劑,還可以指導如何改進共聚物的力學性能。只有當共聚物的玻璃化溫度低于-200C時,室溫才會產生壓敏膠粘性;若1個壓敏膠在室溫標準條件下進行剝離測試時主要發生膠層內部破壞,那么設法提高玻璃化溫度就能使它的壓敏膠粘性能得到提高。

  在制備一個適用于壓敏膠膠粘劑的丙烯酸酯共聚物時,首先就當用FOX公式設計各種共聚單體的配比,控制共聚物的玻璃化溫度Tg在一定范圍內,Tg可按下述FOX公式進行計算:

  1/Tg=W1/Tg1+W2/Tg2+…Wn/Tgn

  式中,W1、W2…Wn分別為各單體的質量百分數;Tg1、Tg2…Tgn分別為各單體均聚物的玻璃化溫度(K)。

  三、相對分子質量及其分布對壓敏膠性能的影響

  共聚物的相對分子質量對它們的力學性能和膠粘性能有很大影響,低相對分子質量共聚物制成的壓敏膠,雖然初粘力有時可能不錯,但剝離強度和持粘力一般都不高,一個好的壓敏膠其持粘力隨相對分子質量增加而迅速提高,初粘力和剝離強度則下降到一個穩定水平,剝離出現穩定的界面破壞。因此,制備丙烯酸酯壓敏膠時必須將共聚物的相對分子質量控制在一定的范圍內。共聚物組成和結構不同,相對分子質量的最佳范圍也不相同。

相對分子質量分布對壓敏膠的性能也有影響,一般來說,高相對分子質量的部分決定了壓敏膠的持粘力,低相對分子質量成分則影響初粘力和剝離強度。在同樣的情況下,相對分子質量分布較寬的共聚物膠粘

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