一種具有超微粘剝離強度的丙烯酸壓敏膠的制備

李鋼東

(上海英諾威新材料科技有限公司，上海 201508)

丙烯酸壓敏膠(pressure sensitive adhesives,PSA，簡稱壓敏膠)是指采用指能壓力就能使膠黏劑立即達到粘結任何被粘物光潔表面的目的；與此同時，如果破壞被粘物粘結表面時，膠黏劑不污染被粘物表面，此類膠黏劑稱為壓敏膠。從學術角度而言，壓敏膠是一種具備液體的黏性性質和固體的彈性性質的黏彈性體。這種黏彈性體同時具備能夠承受粘結的接觸過程和破壞過程兩方面的影響因素和性質[1]。

壓敏膠按膠黏劑主體成分、按壓敏膠的形態、按壓敏膠主體聚合物是否交聯等有多種分類方法。近20年，丙烯酸酯類壓敏膠黏劑發展非常迅速，已經取代天然橡膠壓敏膠的霸主地位，是用得最多的壓敏膠黏劑[2]。文章主要討論丙烯酸脂類壓敏膠。

壓敏膠的重要評價指標是其力學性能，包括初黏性、持黏性、180°剝離強度等，好的壓敏膠能很好地平衡這三大力學性能。超微粘剝離強度丙烯酸壓敏膠是指在180°，時其剝離強度低于3.92×10-4N/mm，很容易進行剝離且無殘膠的丙烯酸壓敏膠。剝離強度只有在相同條件下才能進行比較，所以引入剝離強度，測試時材料取同樣的寬度，才可有可比性[1]。文章中所指的剝離強度均使用寬度為25 mm的樣品進行測試。

1 現有丙烯酸酯類壓敏膠的不足

目前，市面上的丙烯酸酯類壓敏膠剝離強度大多在7.84×10-4N/mm(180°)以上，有個別產品可以達到3.92×10-4N/mm(180°)，但不穩定，且3.92×10-4N/mm(180°)以內的壓敏膠大多采用有機硅壓敏膠或者在8.62×10-4N/mm(180°)以上的膠水中添加增塑劑而達到目的[3]。有機硅壓敏膠生產成本比較高昂，受產品價格所限應用范圍有限[4]；而添加增塑劑則不可避免的造成鬼影、增塑劑遷移從而污染被貼物等諸多問題[5]。

2 超微粘剝離強度丙烯酸壓敏膠制備方案

超微粘剝離強度丙烯酸壓敏膠的工藝制備方案包括原料的選擇、配比、合成工藝以及交聯劑的使用。

2.1 原料準備

所需原料包括丙烯酸異辛脂、丙烯酸十八烷基酯、丙烯酸、丙烯酸羥乙酯以及引發劑和溶劑等。原料的質量配比詳見表1。

表1 超微粘剝離強度丙烯酸壓敏膠原料質量配比

2.2 預聚體的制備

將前述按照配方制備的1/4～1/3的原料投入到反應釜中，在溫度為70 ℃的條件下，反應30 min后得到預聚體。

2.3 聚合物鏈進一步增長

在前述所制得的預聚體中，在90 min內勻速滴加剩余的3/4～2/3原料，將反應溫度控制在70 ℃。滴加結束后繼續保溫90 min，使聚合物鏈進一步增長。

聚合物鏈進一步增長后，繼續滴加過量引發劑(偶氮二異丁腈溶液)，滴加溫度為70 ℃，滴加時間60 min，引發劑滴加結束后保溫90 min。所滴加的過量引發劑是指質量為原料配比中引發劑的1.5～2.5倍。

2.4 丙烯酸酯膠黏劑

使用乙酸乙酯將前述產物進行兌稀，方法是直接加料，加完后繼續攪拌60 min，確保溶劑分散均勻，最后降溫至45～55 ℃出料，即獲得丙烯酸酯膠黏劑。

2.5 成品超微粘剝離強度丙烯酸酯壓敏膠

將前述所制得的丙烯酸酯膠黏劑按照3.0%的質量比添加交聯劑(異氰酸酯類)，攪拌均勻，涂布在經過電暈處理的耐高溫聚酯薄膜上，經120 ℃、2 min的交聯固化后，25 ℃熟成7 d或者40～55 ℃熟成3 d，即制得超微粘剝離強度丙烯酸酯壓敏膠。

根據前述工藝制備方案，所制得PET保護膜的剝離強度為(3.13～3.92)×10-4N/mm(180°剝離)，黏度(25 ℃)為200～400 mPa·s。

3 實施案例

在前述工藝技術制備的基礎上，列舉兩個案例，其原料配比詳見表2。

表2 實施案例原料配比 g

3.1 實施案例一

將1號料全部單體的30%(即丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸十八烷基酯、丙烯酸羥乙酯、丙烯酸、引發劑、溶劑)按照配方投入反應釜中，在溫度為68 ℃的條件下反應20 min得到預聚體；然后在90 min內勻速滴加剩余原料，反應溫度控制在70 ℃。滴加結束后，繼續保溫60 min，使聚合物鏈進一步增長，水浴溫度設定為80 ℃，保溫后將3號料混合均勻后緩慢滴加進反應裝置中，滴加時間控制在60 min，溫度70 ℃；3號料滴加完后同樣攪拌保溫90 min；保溫之后將4號料一次性加入到反應裝置中，攪拌保溫60 min,保證物料混合均勻，關閉保溫設施；待物料溫度降低到40～50 ℃時出料。

按照上述步驟制得的超微粘剝離強度丙烯酸酯壓敏膠，其固含量為27.9%，黏度為250 mPa·s。在添加質量分數為3.0%的交聯劑后，采用25 μm 聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)基材，在干膠厚度為7 μm的條件下，經過熟成后，180°時的剝離強度為(3.14～3.92)×10-4N/mm，30 d后再次測試，剝離強度仍在規定范圍內。

3.2 實施案例二

將2號料的全部單體的30%(即丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸十八烷基酯、丙烯酸羥乙酯、丙烯酸、引發劑、溶劑)按照配方配比，投入反應釜中，在溫度為68 ℃的條件下，反應30 min得到預聚體；然后在90 min內勻速滴加剩余的2號料，反應溫度控制在70 ℃。滴加結束后，繼續保持溫度60 min,使聚合物鏈進一步增長，水浴溫度設定為80 ℃，保溫之后將引發劑(3號料)混合均勻后，緩慢滴加進反應裝置中，滴加時間控制在60 min，溫度70 ℃；3號料滴加完成后，攪拌并保溫90 min。保溫之后將引發劑 (4號料)一次性加入到反應裝置中，然后攪拌保溫60 min，以保證物料混合均勻，關閉保溫設施；待物料溫度降低到40～50 ℃時出料。

按照此步驟制得的超微粘剝離強度丙烯酸酯壓敏膠，其固含量為28%，黏度為240 mPa·s。在添加質量分數為3.0%的交聯劑后，采用25 μm 的PET基材，干膠厚度為7 μm的條件下，180°時的剝離強度為(2.74～3.92)×10-4N/mm，30 d后再次進行測試，剝離強度仍在規定范圍內。

4 結語

通過對丙烯酸單體的配比及制備工藝進行改進而合成出具有超微粘剝離強度壓敏膠。采用多步反應、分級滴加的方法進行制備；通過引入比丙烯酸異辛脂有更長側鏈的長鏈烷基酯，增加鏈的柔軟性，并通過溶劑組合且對合成工藝進行調整，從而獲得剝離強度低于3.92×10-4N/mm即超微粘剝離強度丙烯酸壓敏膠。

與現有生產中廣泛采用的工藝技術相比，本工藝技術生產的超微粘剝離強度丙烯酸壓敏膠不僅具有低于3.92×10-4N/mm(180°)的剝離強度，且剝離強度很穩定；同時，生產成本遠低于有機硅壓敏膠，且無鬼影，不污染被貼物，克服了現有需超微粘剝離強度丙烯酸壓敏膠的不足。