一种具有超微粘剥离强度的丙烯酸压敏胶的制备

李钢东

(上海英诺威新材料科技有限公司，上海 201508)

丙烯酸压敏胶(pressure sensitive adhesives,PSA，简称压敏胶)是指采用指能压力就能使胶黏剂立即达到粘结任何被粘物光洁表面的目的；与此同时，如果破坏被粘物粘结表面时，胶黏剂不污染被粘物表面，此类胶黏剂称为压敏胶。从学术角度而言，压敏胶是一种具备液体的黏性性质和固体的弹性性质的黏弹性体。这种黏弹性体同时具备能够承受粘结的接触过程和破坏过程两方面的影响因素和性质[1]。

压敏胶按胶黏剂主体成分、按压敏胶的形态、按压敏胶主体聚合物是否交联等有多种分类方法。近20年，丙烯酸酯类压敏胶黏剂发展非常迅速，已经取代天然橡胶压敏胶的霸主地位，是用得最多的压敏胶黏剂[2]。文章主要讨论丙烯酸脂类压敏胶。

压敏胶的重要评价指标是其力学性能，包括初黏性、持黏性、180°剥离强度等，好的压敏胶能很好地平衡这三大力学性能。超微粘剥离强度丙烯酸压敏胶是指在180°，时其剥离强度低于3.92×10-4N/mm，很容易进行剥离且无残胶的丙烯酸压敏胶。剥离强度只有在相同条件下才能进行比较，所以引入剥离强度，测试时材料取同样的宽度，才可有可比性[1]。文章中所指的剥离强度均使用宽度为25 mm的样品进行测试。

1 现有丙烯酸酯类压敏胶的不足

目前，市面上的丙烯酸酯类压敏胶剥离强度大多在7.84×10-4N/mm(180°)以上，有个别产品可以达到3.92×10-4N/mm(180°)，但不稳定，且3.92×10-4N/mm(180°)以内的压敏胶大多采用有机硅压敏胶或者在8.62×10-4N/mm(180°)以上的胶水中添加增塑剂而达到目的[3]。有机硅压敏胶生产成本比较高昂，受产品价格所限应用范围有限[4]；而添加增塑剂则不可避免的造成鬼影、增塑剂迁移从而污染被贴物等诸多问题[5]。

2 超微粘剥离强度丙烯酸压敏胶制备方案

超微粘剥离强度丙烯酸压敏胶的工艺制备方案包括原料的选择、配比、合成工艺以及交联剂的使用。

2.1 原料准备

所需原料包括丙烯酸异辛脂、丙烯酸十八烷基酯、丙烯酸、丙烯酸羟乙酯以及引发剂和溶剂等。原料的质量配比详见表1。

表1 超微粘剥离强度丙烯酸压敏胶原料质量配比

2.2 预聚体的制备

将前述按照配方制备的1/4～1/3的原料投入到反应釜中，在温度为70 ℃的条件下，反应30 min后得到预聚体。

2.3 聚合物链进一步增长

在前述所制得的预聚体中，在90 min内匀速滴加剩余的3/4～2/3原料，将反应温度控制在70 ℃。滴加结束后继续保温90 min，使聚合物链进一步增长。

聚合物链进一步增长后，继续滴加过量引发剂(偶氮二异丁腈溶液)，滴加温度为70 ℃，滴加时间60 min，引发剂滴加结束后保温90 min。所滴加的过量引发剂是指质量为原料配比中引发剂的1.5～2.5倍。

2.4 丙烯酸酯胶黏剂

使用乙酸乙酯将前述产物进行兑稀，方法是直接加料，加完后继续搅拌60 min，确保溶剂分散均匀，最后降温至45～55 ℃出料，即获得丙烯酸酯胶黏剂。

2.5 成品超微粘剥离强度丙烯酸酯压敏胶

将前述所制得的丙烯酸酯胶黏剂按照3.0%的质量比添加交联剂(异氰酸酯类)，搅拌均匀，涂布在经过电晕处理的耐高温聚酯薄膜上，经120 ℃、2 min的交联固化后，25 ℃熟成7 d或者40～55 ℃熟成3 d，即制得超微粘剥离强度丙烯酸酯压敏胶。

根据前述工艺制备方案，所制得PET保护膜的剥离强度为(3.13～3.92)×10-4N/mm(180°剥离)，黏度(25 ℃)为200～400 mPa·s。

3 实施案例

在前述工艺技术制备的基础上，列举两个案例，其原料配比详见表2。

表2 实施案例原料配比 g

3.1 实施案例一

将1号料全部单体的30%(即丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸十八烷基酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸、引发剂、溶剂)按照配方投入反应釜中，在温度为68 ℃的条件下反应20 min得到预聚体；然后在90 min内匀速滴加剩余原料，反应温度控制在70 ℃。滴加结束后，继续保温60 min，使聚合物链进一步增长，水浴温度设定为80 ℃，保温后将3号料混合均匀后缓慢滴加进反应装置中，滴加时间控制在60 min，温度70 ℃；3号料滴加完后同样搅拌保温90 min；保温之后将4号料一次性加入到反应装置中，搅拌保温60 min,保证物料混合均匀，关闭保温设施；待物料温度降低到40～50 ℃时出料。

按照上述步骤制得的超微粘剥离强度丙烯酸酯压敏胶，其固含量为27.9%，黏度为250 mPa·s。在添加质量分数为3.0%的交联剂后，采用25 μm 聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)基材，在干胶厚度为7 μm的条件下，经过熟成后，180°时的剥离强度为(3.14～3.92)×10-4N/mm，30 d后再次测试，剥离强度仍在规定范围内。

3.2 实施案例二

将2号料的全部单体的30%(即丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸十八烷基酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸、引发剂、溶剂)按照配方配比，投入反应釜中，在温度为68 ℃的条件下，反应30 min得到预聚体；然后在90 min内匀速滴加剩余的2号料，反应温度控制在70 ℃。滴加结束后，继续保持温度60 min,使聚合物链进一步增长，水浴温度设定为80 ℃，保温之后将引发剂(3号料)混合均匀后，缓慢滴加进反应装置中，滴加时间控制在60 min，温度70 ℃；3号料滴加完成后，搅拌并保温90 min。保温之后将引发剂 (4号料)一次性加入到反应装置中，然后搅拌保温60 min，以保证物料混合均匀，关闭保温设施；待物料温度降低到40～50 ℃时出料。

按照此步骤制得的超微粘剥离强度丙烯酸酯压敏胶，其固含量为28%，黏度为240 mPa·s。在添加质量分数为3.0%的交联剂后，采用25 μm 的PET基材，干胶厚度为7 μm的条件下，180°时的剥离强度为(2.74～3.92)×10-4N/mm，30 d后再次进行测试，剥离强度仍在规定范围内。

4 结语

通过对丙烯酸单体的配比及制备工艺进行改进而合成出具有超微粘剥离强度压敏胶。采用多步反应、分级滴加的方法进行制备；通过引入比丙烯酸异辛脂有更长侧链的长链烷基酯，增加链的柔软性，并通过溶剂组合且对合成工艺进行调整，从而获得剥离强度低于3.92×10-4N/mm即超微粘剥离强度丙烯酸压敏胶。

与现有生产中广泛采用的工艺技术相比，本工艺技术生产的超微粘剥离强度丙烯酸压敏胶不仅具有低于3.92×10-4N/mm(180°)的剥离强度，且剥离强度很稳定；同时，生产成本远低于有机硅压敏胶，且无鬼影，不污染被贴物，克服了现有需超微粘剥离强度丙烯酸压敏胶的不足。