空调机用丙烯酸型压敏胶粘性随时间变化的可靠性研究

郭 艳 王妍丽 姚晶晶 郭玉红

格力电器(合肥)有限公司 安徽 合肥 230088

1 事件背景

H 空调公司生产过程中员工反馈：直接粘贴上的丙烯酸型压敏胶会存在不粘现象,经过气压后粘性增强。在同等实验条件下主要研究丙烯酸型压敏胶是否随时间越长粘性越大,在空调产品中凡属带玻璃面板机型,其丙烯酸型压敏胶的粘合力尤为重要,一旦出现粘性不强,将导致空调上的面板直接脱落,存在安全隐患。

2 丙烯酸型压敏胶粘结与破坏机理

2.1 粘接机理分析

丙烯酸型压敏胶是一种自粘性物质,在较小的作用力下,就能形成比较牢固的粘结力。丙烯酸型压敏胶必须渗入被粘物表面的空隙里,并排除其界面上吸附的空气,才能产生粘接的作用。丙烯酸型压敏胶粘剂与被粘物连续接触的过程叫湿润,要使粘结剂湿润固体表面,胶黏剂的表面张力应小于固体的临界表面张力,胶粘剂浸入固体表面的凹陷与空隙就形成良好的湿润。粘结力的主要来源是分子间作用力包括氢键力和范德华力。而丙烯酸型压敏胶在两个物体表面形成的粘结力主要是范德华力。在粘接表面形成后,粘接表面的结构没有被破坏。通常,在粘接过程中丙烯酸型压敏胶对压力是敏感的,而粘结面形成以后,丙烯酸型压敏胶对压力不敏感。

2.2 破坏机理分析

如下图,在没有经过处理的样品通常上面会留有杂质,从而形成“弱边界层”,丙烯酸型压敏胶都有着自己的粘度,在大多数情况下都需要固化,粘度随着时间而迅速增大。因此,空隙底部不可能填满,会留下空洞,导致界面的粘结产生空穴,而空学都会产生应力集中点。在施加相同的载荷时,由于缺陷的存在,作用线不可能连续,如果是必须连续化,就会在缺陷边缘集中,增大作用强度。因此获得良好湿润性的表面就是为了消除界面缺陷,是粘结强度尽可能的接近理论值。

图1 粘结示意图

3 丙烯酸型压敏胶粘性随时间变化的分析及验证

以上说明了丙烯酸型压敏胶粘粘结与破坏机理,以下针对粘性随时间的变化进行验证与分析。

3.1 丙烯酸型压敏胶粘合力试验方法

粘合力实验

对A、B、C三个厂家的丙烯酸型压敏胶(规格15×1.1)按照不同时间进行粘合试验力,具体试验方法为：

3.1.1 在温度23℃±2℃,相对湿度50%±5%环境中进行试验。实验工具：指定钢板(规格250 mm×25 mm×0.8 mm)、拉力试验机、5 kg压辊、砂纸P600、酒精、计时钟,测试样品规格：长度50mm,宽度以胶实际宽度为准。

3.2 丙烯酸型压敏胶粘贴时间设定

将粘贴好的测试样品在实验室环境下静置,静置时间分别为：开始、10min、20min、30min、1h、6h、12h、24h、48h、72h,在拉力试验机上进行拉伸测试,拉伸速度：50 mm/min。

3.3 丙烯酸型压敏胶粘贴后粘合力分析

3.3.1 剪切粘合力数值。经过不同时间段的测试,A、B、C三个厂家剪切粘合力测试数值具体如下

表1 各个厂家剪切粘合力测试数值(单位：N)

从上图表格可以看出：剪切粘合力随粘合后放置时间越长,剪切粘合力越大,且呈直线上升,到48H 趋于稳定。粘合后粘结力随着胶层的流动性逐渐增强,按压后无放置时间,粘结力只有本来应有粘结力的45%左右,30分钟后,粘结力上升到本来粘结力的70%,48H 后粘结力才能实现基本稳定。

3.4 丙烯酸型压敏胶粘合原理

丙烯酸的粘合特性来自其组成成分中的有机高分子弹性体、增粘剂等的结构特性。图6表面,丙烯酸型压敏胶与被粘表面接触并被压平整,获得粘附效果的原理。图6是丙烯酸型压敏胶粘合强度与时间的的关系曲线,可以看出丙烯酸型压敏胶粘合强度逐步达到最佳强度。

4 丙烯酸型压敏胶粘性随时间变化总结及意义

空调机用丙烯酸型压敏胶若达到最佳贴合与很多因素有关,比如：碾压力、使用环境温度、粘结时间等,结合上述数据在相同环境条件及滚压压力情况下可以得出：

丙烯酸型压敏胶在操作环境温度20℃-38℃,湿度在70%RH 以下,各个厂家丙烯酸型压敏胶,30分钟,粘结力上升到本来粘结力的70%,处于最高点,48小时后基本达到稳定;在空调实际使用中,丙烯酸型压敏胶与注塑件粘帖后需放置一段时间后粘结效果最佳。