双组分水性丙烯酸酯压敏胶的制备及其粘接机理

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水性丙烯酸酯压敏胶(PSA)由于其剪切强度高、生产工艺简单、无毒无污染已广泛被使用,但相较于溶剂型丙烯酸酯PSA,其在粘接强度、耐水耐高温性等方面还有待提高。目前国内对水性丙烯酸酯PSA的研究主要集中在乳液制备及改性上,对PSA的配方及应用工艺研究较少,如何制备性能优异、安全环保的PSA以满足现代工业社会的要求,是一项既具有理论意义,又具有实际应用价值的研究。以丙烯酸丁酯(BA)、丙烯酸异辛酯(2-EHA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)等为主要单体,以丙烯酸(AA)和丙烯酸羟乙酯(HEA)为功能性单体,以β-羧乙基丙烯酸酯(CEA)为内交联剂,加入松香增粘树脂,通过单体预乳化半连续乳液聚合法经两步接枝共聚合成一种高性能的PSA乳液。加入异氰酸酯固化剂复配得到一种双组分丙烯酸酯PSA。利用粒径分析仪、傅里叶红外光谱仪(FTIR)、热失重分析仪(TG)、透射电镜(TEM)等表征,研究了反应条件、聚合工艺、反应单体、乳化剂、引发剂、增粘树脂和链转移剂以及固化剂等因素对聚合物乳液性能、压敏胶粘接性能及胶膜性能的影响,并对压敏胶的粘接机理进行深入研究。实验发现:当反应温度为80℃、反应时间为6h,搅拌速度为200r/min,乳化剂和引发剂的最佳加入量为2%和0.6%,MMA、AA、CEA和NDM的加入量分别为12%,4%,6%和0.04%,BA:2-EHA配比为3,松香树脂和固化剂的用量分别为12%和2%时,采用两步接枝共聚法合成的压敏胶乳液性能较佳,此时,乳液凝胶率较小,固含量>50%,压敏胶180°剥离强度达16.5N25mm-1,初粘力达18#,室温持粘力>72h,高温持粘力>4h,可满足实际应用需要。实验发现选择DSB作为乳化剂有更好的润湿能力,当DSB、CEA和松香的加入量分别为2%、6%和15%时压敏胶的润湿性最佳;NDM可以降低聚合物的分子量,减小乳液的表面张力,提高压敏胶的润湿性;当压敏胶的本体表面张力接近被粘物的表面能时,二者之间的润湿性最好;BOPP膜经过电晕处理后,由于其表面粗糙度和含氧极性基团数目增多,使得材料表面能提高,压敏胶的润湿性得到改善,粘合力增强。
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