溶剂型丙烯酸酯压敏胶聚酯表面保护膜的制备和性能研究

郭玉英，王浩，张坤台，时茜

（1. 温州大学 化学与材料工程学院，浙江 温州 325035；2. 老河口市食品药品监督管理局，湖北 襄阳 441800；3. 则富纸制品（深圳）有限公司，广东 深圳 518104）

表面保护膜是一种对其他材料表面具有保护功能的特殊膜状材料[1]。广泛粘贴在不锈钢板、有机玻璃、塑料板材、电子产品等各种高光洁度的材料表面，使其在搬运、加工、贮存和使用等过程中，避免表面被划伤、磨损和污染等[2,3]。一款高品质的表面保护膜，除本身没有任何不良气味外，对特定的被保护材料表面，还必须易粘贴、易剥离、无任何污染[4-6]。表面保护膜的基本结构包括胶粘层和基材[7]。目前，通过对胶粘剂的研究而获得特定性能保护膜的报道较多[8-11]，但对工业化生产中其他影响保护膜性能的报道几乎没有[12]。在实际生产中，在保证产品等级的前提下，应尽可能地降低原材料的损耗，实现企业效益最大化。本文根据胶水供应商提供的溶剂型丙烯酸酯压敏胶和配套的固化剂，从胶粘剂配方、干胶厚度和基材厚度对保护膜性能的影响进行研究，为企业开发出有实用价值的聚酯表面保护膜。

1 实验部分

1.1 试验原料与仪器

溶剂型丙烯酸酯压敏胶粘剂 A、B（外观，无色透明；固含量，30%；粘度，12 P / 25 ℃），丙烯酸酯类共聚物固化剂C（固含量，30%），常州艾卡新材料科技有限公司；乙酸乙酯，工业级；PET原膜（膜厚，38 / 50 / 75 µm；达因值，42 ～ 48），PET离型膜（膜厚，25 µm），市售。

旋桨式搅拌器，实验室小型涂布机，薄膜厚度规，热风循环烘箱，初粘性测试仪，保持力测试仪，180o剥离力测试仪，恒温恒湿机等。

1.2 聚酯表面保护膜的制备

在环境温/湿度（23 ℃ / 65% R.H.）条件下，按配方准确称量压敏胶粘剂和固化剂，依次放入套有一次性塑料袋的钢桶中，缓慢匀速搅拌5 min，此时，可根据需要加入适量的稀释剂（乙酸乙酯），继续搅拌2 min，待溶液混合均匀后，静置1 min消泡。以PET原膜为基材，对其进行涂布（线速度，1.2 m／min；烘箱温度，130 ℃），制备时，对其干胶厚度进行监测，并贴合面材（PET离型膜），制得的双层保护膜需高温熟化（45 ℃/3 d），最后冷却放置在阴凉处，待检验。其制备工艺流程如图1所示。

图1 聚酯表面保护膜的制备工艺流程

1.2.1 胶粘剂A的PET保护膜的制备

按上述制备工艺流程，以配方（A : C = 100 : 0.5/ 0.7 / 1.0 / 1.2 / 1.5），分别对PET原膜（膜厚，38 / 50/ 75 µm）进行涂布，制备干胶厚10µm的保护膜。

1.2.2 胶粘剂B的PET保护膜的制备

按上述制备工艺流程，以配方（B : C = 100 : 0.5/ 1.0 / 1.5 / 2.0 / 2.5 / 3.0），对50#PET原膜进行涂布，分别制备干胶厚10 / 12 / 15 µm的保护膜。

1.3 聚酯表面保护膜的性能测试

按配方制备的保护膜，高温熟化完毕后，须对其进行三力（初粘力、持粘力、剥离强度）和老化性能测试。

1.3.1 初粘力

按照GB/T 4852-2002，在保护膜熟化完毕后的第3天及第60天对其进行测试。

1.3.2 持粘力

按照GB/T 4851-1998，在保护膜熟化完毕后的第3天及第60天对其进行测试。

1.3.3 180o剥离强度

按照GB/T 2792-1998，在保护膜熟化完毕后的第N天（N = 3、5、7、11、15、19、26、33、40、45、60），对其剥离强度进行连续监测，其中，每种保护膜每次测试四次，取平均值，以此平均值确定每种保护膜的最终剥离强度。

1.3.4 耐热老化性能测试

将贴好保护膜的SUS 304#不锈钢镜面钢板放置在温/湿度为65 ℃ / 65% R.H.的恒温恒湿机内连续3天后取出, 在室温下放置30 min后，快速剥离，观察钢板表面有无胶粘剂残留、起雾等脱胶现象。

2 结果与讨论

2.1 聚酯表面保护膜的主要性能

由表1可知，所制备的保护膜均具备较低的初粘力（3#钢球）、类似的持粘力（0.0 ～ 0.2 Hr/kg/inch2）和良好的耐老化性能，并具备低（中）剥离强度[10]。

表1 聚酯表面保护膜的主要性能

2.2 基材厚度对保护膜剥离强度的影响

对于（A+C）保护膜而言，在使用相同的固化剂配比（A : C = 100 : 0.5 / 0.7 / 1.0 / 1.2 / 1.5）和干胶厚（10 µm）的情况下，其剥离强度随着基材厚度的增加（38 ＜ 50 ＜ 75 µm），逐渐地降低（38#＞ 50#＞ 75#）（图2）。此类现象可归因于：当基材厚度增加时，其弯曲的形状逐渐发生变化，曲率增大，从而使测试所得的剥离力强度值下降[13]。

图2 基材厚度对保护膜剥离强度的影响

2.3 干胶厚度对保护膜剥离强度的影响

对于（B+C）保护膜而言，在使用相同的固化剂配比（B : C = 100 : 0.5 / 1.0 / 1.5 / 2.0 / 2.5 / 3.0）和基材（50#PET原膜）的情况下，其剥离强度随着干胶厚度的增加（10 ＜ 12 ＜ 15 µm），逐渐地增加（10＜ 12 ＜ 15 µm）（图 3）。此类现象，可用 D. H. Kaeble剥离强度理论表达式来进行解释，很明显，180o剥离强度（P / b）与干胶厚度（a）成正比关系[13]，而实验中保护膜的剥离强度与干胶厚度几乎成线性关系，与此理论式较相符。

图3 干胶厚度对保护膜剥离强度的影响

2.4 固化剂对保护膜剥离强度的影响

正如图2和3中的折线所示，在基材和干胶厚度相同的情况下，保护膜的剥离强度会随着固化剂配比的增加而逐渐下降。此类现象，可归因于：随着固化剂配比的增加，压敏胶聚合物分子发生交联反应，使其相对分子量迅速增大，并形成一定程度的网络结构，从而增加了压敏胶的内聚强度和本体黏度，使得其对被保护材料表面的润湿性变弱，降低了界面粘合力，剥离强度值减小[10,11,13]。

3 结 语

总之，通过调整胶粘剂（A、B）与固化剂（C）的配比、干胶厚度和基材厚度，制备了两类压敏胶聚酯表面保护膜。研究发现，这些保护膜具备较好的综合性能（初粘性较低，易粘贴；低（中）剥离强度，易剥离；可耐老化性，耐用），并且在生产中，可根据固化剂用量、干胶厚度和基材厚度对剥离强度的影响，获取不同剥离强度的保护膜。在客户指定的剥离强度条件下，我们尽可能优化生产工艺，使用较薄的基材和干胶厚度，以达到企业利益最大化，现有成品已得到客户认证，并大量采购。

[1]卢秀萍, 张明珠，李树材. 双组分固化型保护膜体系的研究 [J]. 中国胶粘剂, 1996, 5(3): 21-23.

[2]何明. 乳液型透明表面保护膜制作初探 [J]. 通信与广播电视, 1999,（1）: 68-71.

[3]胡元结, 柯跃虎. 保护膜特性及其在铝材行业中的应用 [J]. 粘接,2014，35（11）: 92-94.

[4]毛胜华, 姚小龙, 冯小平，等.保护膜用高剥离力丙烯酸酯乳液压敏胶的研制 [J]. 化学与黏合, 2009, 3l(4): 47-50.

[5]何敏, 张秋禹,程金奎,等. 保护膜用耐高温溶剂型丙烯酸酯压敏胶的研究 [J]. 中国胶粘剂, 2006, 15(12): 35-38.

[6]施法宽. 压敏保护膜及其在现代工业中的应用 [J]. 中国胶粘剂,2003, 12(3): 58-61.

[7]林仲强. 表面保护胶粘带 [J]. 粘接, 1989: 14-17.

[8]肖建伟, 刘大娟，严 辉，等. FPC用丙烯酸酯耐高温保护膜的制备和性能研究 [J]. 中国胶粘剂, 2013, 22(3): 26-30.

[9]冯小平, 姚小龙，姜云刚，等. 保护膜用丙烯酸酯乳液压敏胶的研制[J]. 化学与黏合, 2010, 32(3): 24-27，41.

[10]杨华新, 王鹏，林中祥. 交联剂对保护膜用溶剂型丙烯酸酯压敏胶性能的影响 [J]. 化学与黏合, 2009, 31(1): 14-17.

[11]冯小平, 李胜华，何伟，等. 交联剂对保护膜用丙烯酸酯乳液压敏胶性能的影响 [J]. 粘接, 2010，（9）: 59-62.

[12]何敏, 张秋禹, ;李延锋，等. 压敏胶（带）的可剥离性能的研究进展[J]. 中国胶粘剂, 2008, 17(1): 44-49.

[13]杨玉昆, 吕凤亭. 压敏胶制品技术手册 [M]. 化学工业出版社,2004.