抗潮湿功能性聚丙烯型压敏胶的合成与工艺改进文献综述

 2022-12-24 15:52:39

1 前言

    1. 压敏胶的概念与性质

压敏胶（pressure sensitive adhesive, PSA）是一种自胶黏物质，在较小的作用力下就能形成比较牢固的粘结力。压敏胶在两固体表面产生的黏接力主要是范德华力[1]。压敏胶具有特殊的黏弹性质和对粘合材料表面良好的润湿能力，这是压力敏感黏合特性产生的主要原因。一方面，压敏胶的特殊黏弹性质可以使得压敏胶能够在缓慢而适当的外压中产生黏性流动，从而实现与被黏物表面的紧密接触；另一方面，压敏胶黏剂对被黏物表面的润湿性能使其与被黏物表面充分接近（5times;10－10m以内），形成分子间的相互作用力，并产生足够的界面黏合力[2]。

压敏胶具有四个黏附力指标，分别为初黏力（Tack, T）、黏合力（Adhesion, A）、内聚力（Cohesive, C）和黏基力（Keying, K）[3]。这四个参数表征了压敏胶的黏合性能，初黏力又被成为手感黏性，是指压敏胶与被黏物轻轻的接触时所表现出的对被黏物的黏接能力；黏合力是指用适当的时间和压力黏贴后，压敏胶与被黏合表面之间抵抗界面分离的能力，其大小用胶黏制品的180 °剥离强度（注：剥离强度是指在规定的剥离条件下，使胶接试样分离时单位宽度所能承受的载荷，用kN/m表示）来表示；内聚力是指胶黏剂层本身的内聚力，其大小可以用压敏胶黏贴后抵抗剪切蠕变和破坏的能力（即持黏力）来衡量；黏基力是胶黏剂和背衬材料的黏合力。一般情况下，压敏胶的四个黏附力指标是有一定的大小关系的：初黏力＜黏合力＜内聚力＜黏基力。黏合力决定了压敏胶的压力敏感性，如果初黏力比黏合力大就会造成压敏胶压力敏感性的丢失。内聚力是胶层内部相邻各部分之间的相互吸引力，如果其值小于黏合力就会造成揭除时的胶层破坏，会污染被黏表面，出现拉丝、黏附等情况。同样，黏基力应大于内聚力，否则会造成胶层脱离基材，给药不稳定等后果。总之，理想的压敏胶应该做到“粘之容易，揭之不难，剥而不损[4]。”

    1. 聚丙烯酸酯类压敏胶的简介

按照化学成分来区分，压敏胶可以分为橡胶型和树脂型两大类。丙烯酸酯压敏胶是树脂型压敏胶中重要的一个分支，主要是由丙烯酸酯类单体共聚而成。丙烯酸酯型压敏胶与传统的树脂类的压敏胶相比，具有优良的压敏性、黏合性、抗氧化性、耐光性和耐老化性等优点[5]。丙烯酸酯型压敏胶可以通过改变共聚单体和控制最后阶段的交联来改变其性能。丙烯酸酯类压敏胶又可以分为乳液型、溶剂型、热熔型和辐射固化型。乳液型压敏胶因其具有安全环保、无毒、无污染、低成本的特点被广泛生产和应用。

乳液型丙烯酸压敏胶由三个部分组成，分别为黏附成分、内聚成分和官能团成分。三种成分也被称为第一单体、第二单体和官能团单体。黏附成分主要是4 ~ 12个碳原子的丙烯酸烷基醇，例如丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸丁酯等。在物质配比的原料中，黏附成分的含量大，玻璃化温度低，能够提高成品丙烯酸酯压敏胶的黏附性；内聚成分则是主要是由丙烯酸烷基酯、甲基丙烯酸烷基酯、丙烯腈、苯乙烯和醋酸乙烯等低烷基团组成，具有刚性、用量少的特点，其作用是提高压敏胶的内聚力，增强压敏胶的稳定性；官能团成分主要作用是用于化学的交联，改进内聚力，提高黏附性、耐水性、工艺性和透明度，常用的官能团成分有丙烯酸、甲基丙烯酸和N-羟甲基丙烯酰胺等。除了丙烯酸压敏胶的组成成分之外，在制备过程中还需要有乳化剂、缓冲剂、链转移剂（CTA）和分散介质。乳化剂是乳液型丙烯酸酯压敏胶制备的关键物质，一方面，它能使单体在乳液聚合的过程中更容易的分散在水中，能够使有机相和水相之间的表面张力降低，促进体系中稳定乳状液的形成；另一方面，乳化剂还能通过影响聚合物分子质量和分子质量分布来影响乳液的粒径和粘度[6]。值得一提的是乳化剂的用量和成分也会影响到产物的合成：少量的乳化剂对乳液聚合反应具有促进作用，用量过多则会导致耐水性的缺陷。有研究表明，使用一定比例的阴离子乳化剂和非离子乳化剂组成的复合乳化剂可以提高成品的稳定性和单体的转化率[7]。由于加入的单体多为酸性，可能会影响到乳液的聚合过程，所以加入一定的缓冲液来保持一定的酸碱性，一般用NaHCO3和CaCO3。链转移剂一般用来调节乳液分子的分子量，一般使用去离子水作为分散介质。

    1. 压敏胶的应用与现状

压敏胶由于不需加热、对压力具有敏感性、具有在较长时间内不会变干、粘附过程简单、剥离过程不难和剥离后不损坏被粘物表面的特点，已经广泛地应用于广告工程、印刷工程、家用电器、车辆制造、商务办公甚至是医疗用品等诸多领域[8]。迄今为止，在压敏胶的研究和生产方面，美国、日本及一些西欧国家一直处于领先地位。美国和日本压敏胶制品每年规模可超过百亿美元，同时还在不断的发展[9]。

丙烯酸酯类压敏胶的聚合方式有很多种，其中以乳液型的优势最为出众，聚合所需时间较短、聚合方法简单、成本较低、安全、对环境无污染等优良特点，尤其是对环境无污染，受到了研究者的广泛关注和重视。但是乳液型丙烯酸酯压敏胶依旧存在耐水性差、高温持粘性差、可剥离性差和涂布干燥慢等缺点[10]。为解决这些缺点，经过不懈的研究，研究人员取得了较好的进展。主要包括以下几个方法：(1)引入增粘树脂提高粘接强度：通过加入分子极性较低、分子量较小而玻璃化温度较高的增粘树脂来降低基体聚合物与被粘表面的界面张力，增强压敏胶的180°剥离强度和初粘力。常用的增粘树脂有松香树脂、萜烯类树脂和石油树脂。(2) 有机硅改性：把有机硅单体与丙烯酸酯乳液共混，或用含双键的有机硅单体与丙烯酸酯单体进行乳液共聚合。常用的有机硅单体有甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、三甲氧基硅烷、四甲氧基硅烷等。(3)反应性乳化剂提高耐水性：反应性乳化剂又称聚合性乳化剂，分子结构中含有反应性的基团如双键、羟基、羧基、磺酸基等，可作为单体加入到反应体系中与其他单体进行共聚反应[11]。(4)无机纳米材料改性：近年来，无机纳米材料以其独特的耐热性、增强增韧性、光电磁性质、微观量子尺寸效应和表面效应等优势而得到迅速发展。将无机纳米材料掺入到聚丙烯酸酯中，可结合两者各自优点制备改性丙烯酸压敏胶[12]。

    1. 实验目的

本实验将对乳液型丙烯酸酯压敏胶的合成方法进行探索，确定合成的工艺，采用传统的乳液聚合方法，完成压敏胶的合成，通过测定合成压敏胶的初粘力、持粘性和180°剥离强度等参数，寻找更为合适的促进剂，从而改善乳液型丙烯酸酯压敏胶的耐水性，拓宽压敏胶的应用范围。

2 实验部分

  1. 仪器与药品

2.1.1仪器

剩余内容已隐藏，您需要先支付 10元 才能查看该篇文章全部内容！立即支付

以上是毕业论文文献综述，课题毕业论文、任务书、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。

您可能感兴趣的文章