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3、烯类聚合物压敏胶带。
主要是聚乙烯苯醚和聚丙烯酸酯两类。
压敏胶粘剂性能的影响
主要成分的影响
压敏胶粘剂的性能因组成不同而异,橡胶型压敏胶主要是以天然橡胶为主要原料,由于相对分子质量高,玻璃化温度低,与增粘树脂相容性好,故制得的压敏胶持粘力很好,低温性能也好,快粘性和粘合力都比较好,主要缺点是耐老化较差。
丙烯酸酯压敏胶主要是由丙烯酸酯单体共聚而成,透明性、内聚强度和粘合性能均好,尤其是对极性被粘物表央和多孔表面有良限的粘合性能,耐老化性极佳。
热塑性弹性体压敏胶主要成分是苯乙烯系弹性体SIS和SBS,制得的溶剂型压敏胶高跑龙套含量低粘度,内聚强度高,剥离强度大。
因分子结构中含有双键故不耐老化,但经氧化后耐老化性能会有很大改善。
有机硅压敏胶以硅橡胶和硅树脂为主要成分,耐高低温性能非常好,对聚烯烃和氟聚合物有良好的粘合性能。
二、相对分子质量及其分布的影响
相对分子质量及其分布对压敏胶的各种性能都有很大影响,当减小压敏胶的相对分子质量时可以降低本体粘度,有利于对被粘物表面的湿润,从而提高界面粘合力。
但相对分子质量过低时,内聚强度差,剥离时胶层易发生内聚破坏。
增大相对分子质量可以提高内聚力,但相对分子质量过大又会阻碍分散和湿润。
因此,压敏胶的相对分子质量必须在一定的范围内才能获得良好的粘合性能。
相对分子质量分布也有较大影响,一般较宽相对分子质量分布的压敏胶则有较好的粘合性能。
三、玻璃化温度影响
玻璃化温度Tg对压敏胶的性能影响很大,Tg不同的压敏胶其室温下本体粘度和平共处弹性模量增大,剥离强度降低,会失去压敏性,Tg过低,内聚强度低,会产生剥离破坏,因此,压敏胶粘剂的Tg必须保持在一定的温度范围内一般为-20~600C。
热塑性弹体压敏胶组成与配合
热塑性弹性体是1963年之后发展起来的新型合成橡胶,具有热塑性塑料的呆溶性和热加工性,不需化学交联室温下就有硫化橡胶的弹性。
因此,又称为第3代橡胶。
比较典型的热塑性弹性体是A-B-A嵌段共聚物,是由苯乙烯(St)、二烯烃(D)、苯乙烯(St)三元共聚而成,简称为SDS。
具体的品种有SBS和SIS等,它独特结构使其不经塑炼便可在某些有机溶剂中,同时在高温下又有较低的熔融粘度。
通过添加与聚苯乙烯(PS)、聚丁二烯(PB)和聚异戊二烯(PI)相容性不同的成分来制备性能不同的压敏胶。
由于PB和PI段中存在不饱和键,还可用接枝共聚的方法进行改性。
热塑性弹性体压敏胶主要有溶剂型压敏胶和热熔压敏胶两大类。
组成与配合
热塑性弹性体压敏胶是由SBS、SIS、增粘树脂、软化剂、防老剂、着色剂等组成,只有各组分配合适当,才能制得性能优异的压敏胶。
一、SBS和SIS
SBS为苯乙烯-丁二烯三元嵌段共聚物,SIS为苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯三元嵌段共聚物,都具有橡胶和塑料的双重特性,来源容易、价格适中,非常适宜用作压敏胶粘剂的弹性体组分。
SBS按其结构可分为线型和星型两类,线型结构相对分子质量较低,溶解性好,但内聚强度不足;
星型结构相对分子质量较高,内聚强度较大,但熔融温度高。
因此,制造压敏胶粘剂应当选用线型结构的SBS。
苯乙烯(St)与丁二烯(Bd)相对含量之比对性能有较大影响,St/Bd大,粘度变小,粘合力大,但弹性和耐寒较差;
St/Bd小,粘度增大,弹性增加,但粘接强度和耐热性降低。
作为压敏胶用的SBS一般选用St/Bd为30/70。
SIS为不相容的两相结构,PS分散到聚异戊二烯连续相中,起到“硫化”和补强作用。
结构中存在着聚异戊二烯嵌段,具有多个甲基侧链,粘合力较强,比SBS更适宜制造压敏胶,尤其是热熔压敏胶。
SIS的玻璃化温度为Tg1-550C,Tg21000C,弹性大,不耐老化,耐水、醇、弱酸、弱碱。
酯类、酮类、芳香、烃类化合物能使SIS溶解或溶胀。
二、增粘树脂
热塑性弹性体SIS本身并没有初粘性,必须加入增粘树脂才具有压敏性能。
压敏胶性能优劣的关键是胶粘剂的粘弹性,增粘剂的作用主要是赋予压敏胶必要的粘性,由于热塑性弹性体具有两相聚集态结构,选用增粘树脂时必须考虑它与弹性体两相的相容性。
与热塑性弹性体中橡胶相(PB、PI)相容的增粘树脂有松香和松香脂、萜烯树脂、C5石油树脂等,赋予压敏胶的粘性,与塑料相(PS)相容的增粘树脂有古马隆树脂、芳烃石油树脂、PS树脂等,可改善压敏胶的内聚力。
还有一些与两相都相容的增粘树脂,如高软化点的萜烯酚醛树脂、低软化点的芳烃石油树脂。
酚醛树脂则与热塑性弹性体的两相都不相容。
加入增粘树脂与SBS、SIS混合后,由扭辫分析(TBA)测得两相的玻璃化温度发生了变化从而影响压敏胶粘剂和性能。
萜烯树脂使PB相的Tg有较大提高,PS相的Tg略有降低;
松香树脂对PB相的Tg影响较大,而对PS相的Tg影响较小;
C5石油树脂PB相Tg提高较小,但PS相的Tg变化很大;
芳烃石油树脂(C9)与两相相容性不很高,对Tg影响都不大。
萜烯树脂体系性能最佳,具有较好的快粘性和剥离强度,且有较适中的持粘性。
C9石油树脂的综合性能最差。
热塑性弹性体为两相不同的结构,除了选用萜烯树脂为主增粘树脂,最好还要加入适当量的其他增粘树脂,以调节压敏胶的综合性能。
这种采用混合增粘树脂的方法,则会获得性能更好的压敏胶粘剂。
增粘树脂的用量一般与热塑性弹性体等量或稍多,诚言随着增粘树脂的用量增加,压敏胶的剥离强度提高,当剥离强度达到峰值之后,增粘树脂再增加反而会场使剥离强度急剧下降。
三、软化剂
在热塑弹性体压敏胶中除了必须加入增粘树脂;
还要加入一定量的软化剂(或称为增塑剂),作用是改进压敏胶的性能,如增加初粘力,降低压敏胶溶液或熔融粘度,改善涂布工艺;
还可适当地降低成本。
选用软化剂必须考虑它与热塑性弹两相的相容相问题,软化剂的加入使得热塑性弹性体中两相玻璃化湿度Tg发生变化,将直接影响压敏胶的性能。
选择一种好的软化剂应该是只与橡胶相相溶,而完全不溶于塑料相,不能太多地降低压敏胶的内聚强度。
此外,还要求软化剂挥发性小,粘度低,无毒害、耐老化、价格廉等。
以操作油(环烷油)为软化剂的体系综合性能较为理想,芳香含量为2%~3%,也会溶解在PS相中,导致室温或高温的内聚强度下降。
应当指出,邻苯二甲酸酯类(DBP、DOP)能与热塑性弹性体中PS相相容,其压敏胶用以制作PVC胶带时,则因增塑剂迁移到胶层而使压敏胶内聚强度降低。
增塑剂迁移对压敏胶性能的影响要比天然橡胶和合成橡胶的压敏胶内聚强度更为严重,可于PVC薄膜底涂接枝SBS胶粘剂予以改善。
四、防老剂
SDS热塑料性弹体含有不饱和键,受到氧、光、热等环境因素的作用发生老化现象,尤其是热熔压敏胶在高温下制备和熔融涂布时,老化更为严重。
因此,在压敏胶配方中必须加入以抗氧剂为主休体的防老剂。
如果在制备热熔压敏胶时不加防老剂,则在气液相交界处的瓶壁上出现黄色结焦。
随着温度升高,颜色渐变深,影响产品的外观和性能,实际测试表明,加入防老剂的压敏胶剥离强度比未加防老剂的提高30%左右。
防老剂的品种很多,常用的有N,N-二丁基硫化氨苯甲酸锌(BZ)和乙基苯基二硫代氨基甲酸锌(PX),颜色浅且不易氧化,用量一般为热塑性弹性体的2%~5%。
苯胺类防老剂本身易氧化变黑,不宜用于制备热熔压敏胶。
常将几种防老剂混合使用,则有更好的效果。
五、交联剂
热塑性弹性体压敏胶在高温下内聚强度和持粘力会迅速下降,为了提高压敏胶的高温性能,还需要在配方中加入某些交联剂,使不饱和橡胶的双键发生化学交联,提高压敏胶的内聚强度和持粘力,常用的交联剂有硫磺或硫载体、过氧化物和活性酚醛树脂等。
硫磺或硫载体的用量为0.3%~1.5%,还要加入0.3%~1.0%的硫化促进剂和0.3%~1.0%的氧化锌和平共处硬脂酸。
过氧化物有用量一般为1%~4%,同时加入5%~25%的活性丙烯酸酯单体(如一缩乙二醇的甲基丙烯酸双酯等)效果更佳。
六、着色剂
在热塑性弹性压敏胶配方中加入颜填料,可以制成带颜色的压敏胶,如加入适量的钛白
粉可制成白色压敏胶。
七、其他添加剂
为了降低成本或提高某些溶剂型压敏胶的粘度,可用天然橡胶或合成橡胶代替一部分热塑性弹性体,但必须注意它们之间的相容性。
天然橡胶和异戊二烯橡胶能与SIS很好地相容,而丁苯橡胶和顺丁橡胶可以用于SBS压敏胶体系。
八、热塑性弹性体压敏胶配方指南
在设计配方时,必须要熟知各组分对热塑性弹性体压敏胶的影响规律,现归纳而下:
(1)与橡胶相相容的增粘树脂和溶于橡胶相的软化剂,都能使初粘性增大,而与塑料相相容的增粘树脂则相反。
(2)随着与塑料相相容的增粘树脂增加,1800C剥离强度提高;
而随着能与橡胶相相容的增粘树脂和软化剂的增加而降低。
(3)能与塑料相相容的增粘树脂使压敏胶变硬,弹性模量和内聚强度增大;
而与橡胶相相容的增粘树脂和软化剂。
恰则相反。
(4)压敏胶的最高使用温度取决于与塑料相相容的增粘树脂软化点的高低,并随增粘树脂用量的增加而升高。
(5)压敏胶有最低使用温度取决于与橡胶相相容的增粘树脂软化点的高低,并随增粘树脂用量的减少而降低。
(6)任何与橡胶相相容的增粘树脂和软化剂都能显著地降低压敏胶的溶液粘度和熔融粘度。
(7)加入防老剂可有效地提高热压敏胶的性能和质量。
(8)加入无机颜填料将增加压敏胶的粘度并改变外观。
(9)加入适当的交联剂可提高压敏胶的耐高温性能。
(10)可用天然橡胶或合成橡胶代替部分热塑性弹性体,能够降低成本和增加粘度。
压敏型胶粘剂配方
[配方1]
天然橡胶100古马隆树脂30-150氧化锌30-150防老剂D1.5
汽油-甲苯混合溶剂适量
此配方即为通常被大量使用的医用氧化锌橡皮膏带所用压敏胶。
基材为棉布带。
[配方2]
天然橡胶100丁苯橡胶64萜烯树脂150防老剂D3
松香脂适量甘油适量汽油-甲苯混合溶剂适量
此配方主要用于制备电工、包装印刷线路用塑料压敏胶带。
成本低廉,适用范围广泛。
[配方3]
甲组份丙烯酸丁酯190甲基丙烯酸缩水甘油酯6丙烯酸4
十二烷基硫醇2.4过氧化苯甲酰2乙组份氯化锌(10%乙醇溶液)10三甲氧基丙烷与三苯基三异氰酸酯(37.5%醋酸乙酯溶液)6
此配方为含有多官能团化合物的丙烯酸酯压敏胶。
甲:
乙=1:
1。
涂胶量40g/m2。
基材为聚酯薄膜。
涂胶后在100°
C保持10min,即可制成压敏胶带。
胶接强度在50°
C为4N/cm。
具有良好的自粘性。
[配方4]
丙烯酸丁酯100丙烯腈8N-正丁氧基甲基丙烯酰胺4
十二烷基硫醇0.2乙醇5
此配方为含氮的丙烯酸酯压敏胶。
将其送入螺杆挤出机,在60°
C下,以150r/min或7m/min的挤出速度涂布在基材上,在130°
C,经5min加热即可制成压敏胶带。
80°
C下胶接强度为4.4N/cm。
[配方5]
混合单体丙烯酸-2-乙基已酯100双丙酮丙烯酰胺10
共聚体混合单体80丙烯酸-2-乙基已酯100醋酸乙烯48
胶粘剂共聚体20过氧化苯甲酰1二苯甲酮0.5二乙基苯胺0.5
此配方为可用紫外线固化的压敏胶。
将胶液涂在聚酯薄膜上,在氮气保护下,以450W高压汞灯,距20cm处辐照10min,即可制成压敏胶带。
胶接强度为2N/cm。
[配方6]
醋酸乙烯-丙烯酸丁酯共聚体25松香钠盐(70%水溶液)70
甘油30异丙醇30甲醇30
此配方为水溶性压敏胶。
其制成的压敏胶带,基材是易在水中分散的纸。
此种压敏胶带在造纸工业中用于胶接纸张,以利于提高工作效率。
[配方7]
甲组份丙烯酸-2-乙基已酯45丙烯酸丁酯52N-羟甲基丙烯酰胺3过氧化苯甲酰0.3
乙组份丙烯酸-2-乙基已酯52丙烯酸丁酯20丙烯酸乙酯35
丙烯酸3过氧化苯甲酰0.35醋酸乙酯150
此配方为耐低温压敏胶。
乙=3:
1,在室温下搅拌3h,按30g/m2涂胶量涂于聚酯薄膜上,在-10°
C时胶接强度可达4.9N/cm。
[配方8]
丙烯酸丁酯112.5丙烯酸-2-乙基已酯116.5醋酸乙烯12.5
甲基丙烯酸缩水甘油酯1.25丙烯酸7.5过氧化苯甲酰0.5
甲苯87.5醋酸乙酯162.5
此配方具有很高的内聚力和胶接强度。
适用于制备胶粘带、自粘标签及双面胶带等。
用于双面胶带的胶接强度为5.6N/cm。
[配方9]
丙烯酸丁酯60丙烯酸-2-乙基已酯26甲基丙烯酸甲酯10丙烯酸4对甲苯磺酸适量
此配方具有优良的耐溶剂性和较高的胶接强度。
在甲苯中浸渍48h不剥离。
持粘力37min。
180°
C剥离强度为3.4N/cm。
[配方10]
丙烯酸-2-乙基已酯65甲基丙烯酸甲酯28二丙酮丙烯酰胺5马来酸酐2硅烷0.05催化剂0.8
此配方具有优良的耐热性和耐溶剂性。
固含量为39%左右。
胶液粘度4Pa.S。
对钢的胶接强度
为3.9N/cm。
[配方11]
天然橡胶70丁苯橡胶30聚异丁烯5氯磺化聚乙烯4
萜烯树脂90叔丁基酚醛树脂2促进剂M0.5氧化锌5硬脂酸1
防老剂40101防老剂DNP0.5防老剂MB1甲苯适量此配方适用于铝箔、铜箔、真空镀铝涤纶薄膜铭牌、标牌等的胶接。
涂布时,先涂胶数次,再在60°
C烘干10min,最后来回施压即可。
固含量约23%左右剥离强度为150-300N/cm。
是一种用途很广的通用型压敏胶。
[配方12]
氯丁橡胶100聚异丁烯20聚丁二烯10苯骈呋喃树脂10硬脂酸5防老剂2氧化锌21,3-二乙基硫脲0.5
2-氢硫基咪唑0.5碳纤维100
此配方主要用于制备绝缘压敏胶带,以用于高压电缆接头的封闭等。
击穿电压为165KV/mm。
破坏电压为65KV/mm。
相对延伸率为300%。
[配方13]
苯乙烯-丁二烯嵌段共聚体100酚醛树脂20硅石粉80
硬脂酸锌1苯基-?
-萘胺2二甲基二硫代氨基甲酸锌1
此配方主要用于制备保护用压敏胶带,以用于电镀、喷漆等场合下对非施工区的保护,能快速粘贴,又能方便地揭去,而且具有良好的耐介质性。
配制时,将上述组份混炼均匀,然后配成30%的甘油溶液即可。
涂于金属上能形成保护膜,涂于基材上能制成保护用压敏胶带。
剥离强度为7N/cm。
[配方14]
丙烯酸-2-乙基已酯75丙烯酸乙酯20N-羟甲基丙烯酰胺2
二甲基乙二醇乙烯基硅氧烷0.5过氧化苯甲酰1
此配方主要用于制备保护用压敏胶带。
配制时,用甲苯和甲醇混合溶剂(甲苯:
甲醇=9:
1),配成39-40%的溶液,粘度3.4Pa.s,涂于聚乙烯薄膜上,经700C加热3min,初始胶接强度为0.2N/cm;
200h后为0.35N/cm。
胶带揭去后,胶接表面没有残留物。
[配方15]
二甲基丙烯酸新戊二醇酯11.5聚乙烯基乙醚(0.1%甲苯溶液)86.5
二苯甲酮2
此配方适用制备密封压敏胶带、暂时固定用压敏胶带及标签用压敏胶。
将其涂于聚酯基材上,可用紫外光固化,剥离强度为4.8N/cm。
[配方16]
丁基橡胶100聚异丁烯50聚丁二烯20萜烯树脂10松香树脂10
此配方主要用于制备结扎型压敏胶带,以用于蔬菜等易损物品的直接结扎等。
胶接强度对基材为480-500g/cm;
对被结扎材料为2.1-2.5N/cm。
[配方17]
甲组份丙烷沥青树脂64芳香族填充物32
乙组份异戊间二烯-苯乙烯嵌段共聚体13丁二烯-苯乙烯嵌段共聚体19
填充油12.6炭黑6
此配方主要用于制备屋顶建筑专用压敏胶带,经高温试验也不会发生位移。
制备时将上述配方以甲:
乙=85:
15配成胶液,涂于铝箔上,胶层厚度1.5mm。
在90°
C下保持14天,不产生任何移动。
[配方18]
甲组份丙烯酸-2-乙基已酯96丙烯酸4醋酸乙酯100
过氧化苯甲酰0.1
乙组份四水合醋酸镁6甲醇52醋酸乙酯148
此配方具有很高有胶接强度和优良的贮存稳定性。
是以含有2价以上金属离子的有机化合物交联的丙烯酸酯压敏胶。
配制时,甲:
涂胶量20g/m2(涂于聚酯基材上)。
在80°
C下干燥2min即可。
剥离强度为6.1N/cm。
[配方19]
丙烯酸-丙烯酸丁酯(10:
90)共聚体100二甲苯树脂30三官能异氰酸酯100
溶剂(甲苯:
醋酸乙酯=1:
1)100
此配方为吸湿固化型压敏胶。
由其制成的压敏胶带,在吸收水分后胶接强度在几天后可提高数倍以上。
胶带在使用前应装在密封的聚乙烯袋中,加入硅胶等干燥剂可长期保存。
初始抗剪强度300-500KPa;
在室温放置2天后可达3-5MPa。
[配方20]
硝基纤维素4.5蓖麻油23.6丙酮5.0松香树脂3.5
改性酒精5.3苯58.1
此配方主要用于制备转接型和修补用压敏胶带,以用于照相胶卷和磁带等的胶接。
具有良好的互粘和自粘性。
[配方21]
乙烯-醋酸乙烯共聚体40丁苯橡胶30氢化松香8增塑剂2
此配方为热熔型压敏胶。
主要用于制备牛皮纸压敏胶带和用作标签压敏胶。
[配方22]
甲组份天然橡胶100聚异丁烯20聚丁烯20氢化松香100
羊毛脂10氧化锌100抗氧剂1.5乙组份薄荷脑100
水杨酸甲酯62.5樟脑75抗组织胺剂6.5
此配方为薄荷胶粘贴膏的专用压敏胶。
它是在橡皮膏基体中加入薄荷、水杨酸甲酯等药物制成的医药压敏剂。
用于治疗肩膀痛、神经痛等疾病。
配制比例为甲:
乙=80:
20。
[配方23]
甲组份(同配方22)乙组份辣椒粉100辣椒精43
此配方为辣椒胶粘贴膏的专用压敏胶。
它是在橡皮膏基体中加入辣椒粉、辣椒精等制成
的医药压敏胶。
对增强人体血液循环,治疗跌打损伤具有一定的效力。
乙=70:
10。
配方24
熊猫牌JY-201压敏胶
聚异丁烯橡胶100烯树脂80石油醚20%和30%溶液
无基材,涂胶5-10分压合,剥离强度:
PE,PP大于或等于500g/25cm用,于PE、PP和金属的粘接。
配方25
高分子聚异丁烯(n=3万)100低分子聚异丁烯(n=3千)70磺化杨胶30
石油阔清油10石油醚适量
无基材,涂胶后晾干,剥离强度PE>
500g.cm粘接PE薄膜.
配方26
橡皮膏
天然橡胶(烟化胶)100古马龙树(松香酯)30-50ENO30-180
防老丁1.5溶剂(汽油和甲苯)适量
基材:
白布剥离强度:
铝>
200g/cm医用和日用橡皮膏.
配方27
聚异丁烯B-100100聚异丁烯B-1070聚异丁烯B-330烯树脂75
甲苯:
苯250:
700
基材E膜,剥离强度:
不锈钢>
400克/cm,用于电器仪表的引线保护和产品密封封。
配方28天然橡胶
甲苯橡胶100(6:
4)叔丁苯对甲酚醛树酯0.5烯树脂80-85
PVC薄膜;
底胶:
氯丁橡胶+JQ-1胶,用于电工绝缘.
配方29
底胶
氯丁100ENO:
MGO4:
8JQ-12甲苯适量压敏胶天然橡胶70丁苯橡胶30
氯丁66-14ENO5防老剂4010NA:
DNP:
MB=1:
0.5:
1促进剂M0.5聚乙丁烯B-35
派烯树脂70液体派烯树脂15叔丁基甲酚醛树脂20
PE薄膜,剥离强度:
不锈钢大于700G/2.5CM,用于各种输油输气和输水管的绝缘防腐。
配方30
聚乙烯基乙醚100聚乙二醇双蓖麻油酸酯11.5氯化松香50
防老剂D2.4180℃,剥离强度,PE大于500G/CM,用于PE和PP薄膜的粘接。
配方31PS型压敏胶
丙烯酸丁酯丙烯酸甲酯共聚树脂100三聚氰胺树脂7.5派烯树脂3-1.5
剥离强度,AE/塑料薄膜=200-400G/AM,用于各种塑料、金属薄膜及铝牌的粘接。
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