丙烯酸酯压敏胶的分类
溶剂型聚丙烯酸酯压敏胶粘剂:将丙烯酸酯类单体在有机溶剂中进行自由基聚合,常用的有机溶剂为乙酸乙酯和甲苯。此类压敏胶比乳液型的初粘力大、润湿性好、干燥速度快等优点,但由于添加有机溶剂及需要对有机溶剂进行后处理,因此其在环保、能耗等方面问题日益突出。
乳液型聚丙烯酸酯压敏胶粘剂:将一定配比的丙烯酸酯单体通过乳液聚合反应,使丙烯酸酯共聚物以乳胶粒子形式均匀分散在水相中。与溶剂型相比,乳液型压敏胶具有低成本和环保等优点;但其耐水性差、干燥速度慢、对低能表面润湿性差等缺点。
热熔型聚丙烯酸酯压敏胶粘剂:热熔压敏胶粘剂是以聚丙烯酸酯弹性体为主体成分,配以相应的增粘树脂混合均匀后制备而成,再在熔融状态下涂布,冷却后展现出压敏粘性。具有不含有机溶剂、无污染、配方简单、易操作等优点。但因其高温下内聚强度较低,熔融粘度又较高,只有在特殊场合下才使用。
辐射型聚丙烯酸酯压敏胶粘剂:辐射固化是指单体在射线照射下,吸收辐射能而引起的聚合或交联。根据辐射能的不同,分为紫外光固化(200-400nm)和电子束固化(100keV-5MeV)。光固化类压敏胶有许多优点:固化时间短、效率高、在常温下可进行、能耗低、不使用有机溶剂、绿色环保等;但同时也存在光线穿透力有限、强辐射量对基材有损害等缺点。
图2 丙烯酸压敏胶的分类
丙烯酸酯压敏胶的分析
丙烯酸压敏胶丙烯酸酯共聚物一般以玻璃化温度(Tg)较低的(甲基)丙烯酸长链烷基酯(软单体)为主要单体成分,配以一定量Tg较高的(甲基)丙烯酸酯或其他烯类单体(硬单体)和少量功能单体经聚合反应而制成。
图3 压敏胶的主要物质组成
工业上较常用的软单体有丙烯酸异辛酯(EHA)、丙烯酸丁酯(n-BA)、丙烯酸乙酯(EA)等。硬单体的碳链短,Tg普遍较高,其聚合物的分子链刚性较好,为压敏胶提供内聚强度。常用的这类单体包括醋酸乙烯酯、(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯及苯乙烯等。
功能单体是指带有如羧基、羟基、环氧基、胺基、酰胺基等一种或几种功能基团并可与软硬单体共聚的烯类单体。活性基团的存在既可改善压敏胶对各种基材的粘附性能,又可提供交联点,通过自身交联或外加交联剂交联,从而大大提高压敏胶的抗蠕变性能和内聚强度,同时耐热性和耐老化性也能大为提高。常用的功能单体有丙烯酸、(甲基)丙烯酸羟乙酯、(甲基)丙烯酸羟丙酯、N-羟甲基丙烯酰胺、马来酸酐等。
图4 丙烯酸压敏胶常见合成单体的分析谱图
引发剂:丙烯酸酯单体极易聚合,引发剂、光、热或辐射均可引发聚合,但在工业生产中极少使用光或热,主要是过氧化物类和偶氮类引发剂来引发聚合。常见的光引发剂有1-羟基环己基苯基甲酮(184)、苯甲酰甲酸甲酯(MBF),常见的热引发剂有过氧化苯甲酰(BPO)、二叔丁基过氧化异丙基苯(BIPB)等。
交联剂:聚合物的相对分子质量对溶剂型丙烯酸酯压敏胶的性能影响显著,即要获得良好的压敏胶性能,就必须提高聚合物的相对分子质量。然而,若聚合物的相对分子质量过大,在聚合过程中胶液内部产生的热量不易散失,容易引起爆聚。另一方面,胶液的粘度也会不断增大,从而影响压敏胶的涂布性能。常见的交联剂有乙酰丙酮铝(外交联剂)、HDDA、TMPTA、TPGDA(内交联剂)等。
图5 丙烯酸压敏胶常见引发剂与交联单体的谱图
增粘树脂:通常,丙烯酸酯压敏胶都不需要添加增粘树脂,其粘合性能可以通过调节单体的种类和用量来控制,但有时为了拓宽其性能,特别是对低表面能材料(如PP、PE等)的粘接,或者为了降低压敏胶成本,也可向丙烯酸酯压敏胶中添加增粘树脂。
对于溶剂型丙烯酸酯压敏胶,可直接将增粘树脂溶于合适的溶剂中进行复配,代表产品有松香及其衍生物、烃类树脂、萜烯树脂、酚醛树脂和硅树脂等。但由于增粘树脂本身是低聚物,提高初粘力的同时也影响了压敏胶的内聚力。
因此,在选择增粘树脂时,一定要考虑这种增粘树脂的软化点、分子量以及与丙烯酸酯聚合物之间的相容性等,还要考虑加入合适的用量,才能获得良好的增粘效果。