提高内聚能,开辟压敏胶设计新思路——水性压敏胶专用内聚能添加剂Ecusollent?SA500

2018-03-16 10:43浏览数:1061 

  压敏胶PSA又称不干胶是指无需借助于溶剂或热,只需施加一定压力即能与被粘物牢固粘接的胶粘剂。压敏胶按其主体成份可分为橡胶型和树脂型两大类而树脂型压敏胶可细分为聚丙烯酸酯、聚氨酯、有机硅及其他树脂。其中聚丙烯酸酯类压敏胶是目前应用最为广泛的压敏胶它是丙烯酸酯单体和其它乙烯类单体的共聚物,具有如下诸多优势几乎不用加防老剂就可以获得优异的耐候及耐热性无相分离和迁移现象透明性好对皮肤无影响适用于医用领域其产量已经超过天然橡胶压敏胶广泛应用于包装涂布运输电器电子建材机械家庭生活等诸多领域。

压敏胶粘合原理是通过胶黏剂与基材间的粘合力(即胶黏剂在外界给予的压力下浸润到基材表面的凹凸不平处借助分子间作用力与基材表面抓牢。)以及胶黏剂自身分子间的作用力(即内聚力)共同作用实现胶黏剂与待粘接材料间的粘结作用。下图图一和图二分别表示了压敏胶粘合作用时具有的粘合力及内聚力示意。

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而由于压敏胶属于同时具有黏性和粘弹性的一类物质,其黏性性能与内聚力性能往往是一对同时存在的矛盾体,也就是说黏性性能做得太好必然要牺牲内聚力性能,反之亦然;粘性性能与内聚力性能的关系如图三所示:

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以丙烯酸酯压敏胶为例,丙烯酸酯型压敏胶的基体,一般是具有不饱和双键的单体在催化剂作用下进行自由基聚合反应制得的丙烯酸酯树脂。聚合时所采用的单体可分为三类:

 1、粘性单体: 一般是碳原子数为4-12的丙烯酸烷基酯,具有粘性作用,聚合物的玻璃化温度为-20~-70 ,常用的有丙烯酸异辛酯和丙烯酸丁酯等。

 2、内聚单体 :这是一类玻璃化温度较高的单体,它不仅能提高胶液的内聚力,而且对耐水性、胶接强度、透明性等也明显改善。

3、改性单体 :主要是一类带有反应性官能团的含有双急需的单体,如含羧基、羟基、酰胺基等的丙烯酸衍生物。它能与其它单体起交联作用,促进聚合反应,加快聚合速度,提高胶液的稳定性。

如图三所示,粘性单体可以提升压敏胶与界面的粘合力,而只由粘性单体组成的压敏胶却因为太软(即内聚力太弱)导致强度差而不具有实用价值,所以需要加入内聚单体以改善内聚力,相反的,一旦内聚单体过多,压敏胶强度过大也会导致压敏胶本身与基材的粘合作用差发生粘不住的情况,二者也因此成为一对同时存在的矛盾体,压敏胶的设计者往往需要在其间做出一个平衡的选择。

为此,南京亿万先生007官方网新材料有限公司专门合成了一种基于特殊结构的丙烯酸酯树脂高分子添加剂Ecusollent?SA500,实验证明,在较小的添加量下,可有效提高压敏胶的内聚力,从而增加压敏胶的强度,提升压敏胶的性能,实验结果表现为在不降低初粘力及剥离强度的条件下可显著增加压敏胶的持粘力。实验测试了市售十几种的胶水样品,其中添加SA500后对初粘力及剥离强度的影响测试结果如下图四、图五所示


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  实验中,我们还分别测试了所有胶水样品的常温及高温条件下的持粘力效果,由于常温条件下测试时,不添加SA500样品的持粘力效果均大于24H,而添加SA500后的样品持粘力效果更是时间长的惊人,实验周期过长因此我们采用了高温条件即85下测试持粘力的结果作为比较,85持粘力(即内聚能)的影响如图六及下表中数据所示:

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测试方法说明:

1, PET膜(膜厚100μm)上用涂布机进行涂布(干膜23±2μm),然后将胶膜放在105℃烘箱中烘10min;冷却后按标准制成合适的试样分别进行初粘,持粘和180°剥离强度测试。

2, 初粘力测试为滚球法,初粘力测试标准GBT4852-2002

3, 由于持粘力测试标准方法是常温测试,为了实现快速结果呈现,本实验采用了加温加速老化的方法来验证持粘力的增加效果。

4, 本实验中,5%添加量为100g胶黏剂原液中添加5g SA500产品。


实验结果证明: SA500的少量添加可有效提高胶黏剂的内聚能,表现为持粘力的大幅增加,而几乎不影响初粘力及剥离强度。

然而,并不是所有被测试的胶水样品都表现如此令人满意的结果,除了个别样品由于外添加了DAAM等自交联单体本身具有优异的性能外,仍有几个样品在添加了5%SA500产品后,持粘力即内聚能并没有显著提升然而也有一些样品即使在更低的添加量如2.5%SA500产品后85持粘力仍然有显著的提升分析其原因SA500本身作为一种具有特殊结构的丙烯酸酯高分子,可能与某些胶黏剂高分子存在不相容的问题,从而导致这些样品在较低的添加量下没有起到明显的效果,如何能使SA500升级产品具有普遍效果,这将是南京亿万先生007官方网新材料有限公司面临的一个新的挑战与课题。

  综上SA500作为一支独特的水性压敏胶专用添加剂,可有效提高内聚能,提高压敏胶的强度,不仅可以用来替代双丙酮丙烯酰胺等增强剂,更为广大压敏胶设计人员带来一个全新的设计思路:利用SA500大幅提高内聚力和强度的能力,设计者在设计胶黏剂时,可以设计尽量低Tg、高初黏高强度的产品。