Transcript 08-4 特种黏合剂1
第八章 黏合剂 Chapter 8 Adhesives 第四节 特种黏合剂 Chemical Engineering Department 第四节 特种黏合剂 一、压敏胶 二、热熔胶 三、厌氧胶 一、压敏胶 Pressure Sensitive Adhesives 主要参考阅读书目 张爱清编著.压敏胶粘剂/实用胶粘剂制备与应用丛 书.北京:化学工业出版社，2002.9 杨玉崑.压敏胶粘剂. 北京：科学出版社，1994.6 杨玉昆,吕凤亭主编.压敏胶制品技术手册.北京:化学 工业出版社，2004.9 张军营.丙烯酸酯胶黏剂.北京:化学工业出版社， 2006.4 程时远，李盛彪，黄世强编著.胶粘剂/新领域精细 化工丛书.北京:化学工业出版社，2001.1 4 （一）基本概念 1、压敏胶定义 压敏胶是一种对压力敏感的胶粘剂,俗称不干 胶。在常温下，通过适当的接触压力来实现 胶接，常制成压敏胶粘带和胶粘片使用。 电气绝缘胶带 5 （一）基本概念 2、压敏胶粘制品的构成 压敏胶带的组成 ①压敏胶粘剂， ②基材 ③底层处理剂 ④背面处理剂 ⑤隔离纸 压敏胶的主要成分包括橡胶型和树脂型，如聚丙烯酸酯或聚乙 烯基醚两类，基材要求均匀，伸缩性小而且对溶剂浸润性好，包括， (1)织物类的如棉布，玻璃布或无纺布等，（2）塑料薄膜类如PE， PP，PVC和聚酯薄膜，（3）纸类如牛皮纸，玻璃透明纸等，基材 厚度在0.1-0.5mm之间. 底层处理剂的作用是增加胶粘剂与基材间的粘附强度,以便揭除 胶粘带时不会导致胶粘剂与基材脱开而玷污被粘表面,并使胶粘带具 有复用性。常用的底层处理剂是用异氰酸酯部分硫化的氯丁橡胶,改 性的氯化橡胶等. 背面处理剂一般由聚丙烯酸酯,PVC,纤维素衍生物或有机硅化 合物等材料配制而成的.可以起到隔离剂作用.双面胶粘带还须加一 层隔离纸如半硬PVC薄膜,PP薄膜或牛皮纸. 6 压敏胶粘制品构成示意图 单面胶粘带 胶粘片材 双面胶粘带 4 3 2 1 3 3 2 2 1 1 5 5 压敏胶粘制品构成示意图 1-压敏胶 2-底层处理剂 3-基材 4-背面处理剂 5-隔离纸 Peel & Stick PSA 7 （一）基本概念 3、压敏胶粘制品应用实例 数据：压敏胶粘剂及其制品是胶粘剂领域内一个重要独立 分支。在一些发达国家中，压敏胶粘剂及其制品工业产值 超过其余胶粘剂产值总和。 8 工业用压敏胶粘制品-防腐胶带 9 工业用压敏胶粘制品-包装用压敏垫片 压敏垫片可以使用在玻璃瓶、 各种塑料瓶和软管上。在使用 时不需要增加任何设备。它具 有工艺简单，价格低廉，使用 方便和良好的密封性能。其无 毒、无味的特点适用于医药、 食品和化妆品及某些化工产品 的密封包装 使用时，用户只需要把密封片 放于瓶盖底部（印字的一面向 着瓶盖底部），然后旋紧瓶盖 即可。经过120分钟左右，当取 下瓶盖时，压敏材料已经紧密 地粘贴在瓶口上，达到了密封 的目的。 10 工业用压敏胶粘制品-安全警示胶带 11 压敏不干胶标签 不干胶标签 防伪标签 12 医用压敏胶 创可贴 医用透气胶带 自粘弹性固位绷带 13 （一）基本概念 4、压敏胶粘制品的分类 （1）按制品构成形式 单面胶粘带 双面胶粘带 胶粘片材（含压敏胶粘标签） Peel & Stick PSA （2）按用途分类（产值比例,1983-美国） 工业用压敏胶粘制品（59%） 包装(48%)、固定(6.9%)和办公事务用(1.7%)压 敏胶粘制品 表面保护和装饰用压敏胶粘片材（12.2%） 电气绝缘用压敏胶粘带（14.0%） 胶接粘合用双面压敏胶粘制品（13.1%） 其他特殊用途压敏胶粘制品（4.1%） 压敏胶粘标签（21%） 医用压敏胶粘制品（20%） 14 压敏胶粘制品需要量（1983年） 美国 日本 产值（亿美元） 所占比例 产值（亿美元）所占比例 工业用压敏胶制品 58.7 59% 17.9 56.2 压敏胶粘标签 20.6 21% 6.8 21.3 医用压敏胶制品及其他 19.7 20% 7.2 22.5 98.0 100% 31.9 100% 总 计 全球压敏胶带 (PSA)市场预计 2008年，产值达到220亿美元 深度阅读链接：世界压敏胶制品工业的沿革与发展概况 15 （二）丙烯酸酯压敏胶 压敏胶的主要成分包括橡胶型和树脂型 项 目 粘 丙烯酸酯压敏胶 料 丙烯酸酯 橡胶类压敏胶 橡 胶 增粘剂 不 加 必须加 防老剂 不 加 必须加 耐光性 优 差 耐热性 优 差 耐油性 优 差 耐寒性 差 优 有残留单体臭味 有增粘剂臭味 嗅 味 颜 色 无 色 黄色—褐色 改性方法 改变共聚单体组成 改变橡胶与增粘剂种类 导入官能基团 易 难 价 格 较 高 低 廉 16 黏附力和内聚力 Adhesion & Cohesion 黏附力Adhesion 17 １、丙烯酸酯压敏胶的基本配方组成 （１）单体基本成分：黏附、内聚和改性 三种 ①黏附成分：丙烯酸压敏胶的主单体，C4～ 12的丙烯酸长侧链烷基酯，如丙烯酸异辛 酯和丙烯酸丁酯、丙烯酸２-乙基己酯等。 可单一使用也可复合使用。 比例：50%以上 作用：提供润湿性和黏附性，提高剥离强 度。 18 １、丙烯酸酯压敏胶的基本配方组成（续） （１）单体基本成分： ②内聚成分：C1～4的短侧链烷基酯、甲基丙 烯酸烷基酯、乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、偏 氯乙烯、苯乙烯及丙烯腈等以及可进行共聚 的玻璃化温度高的单体。可单一也可复合单 体。 比例：20～40% 作用：与黏附单体共聚，提高玻璃化温度， 提高内聚性能，对黏附性、耐水性、透明度 及工艺性的提高有特殊作用 19 １、丙烯酸酯压敏胶的基本配方组成（续） （１）单体基本成分 ③改性成分：能与黏附成分及内聚成分共聚的 带有官能团（羧基、羟基、氨基、环氧基、 羟甲基、酰胺基等）的单体。如丙烯酸、 甲基丙烯酸、衣康酸、巴豆酸、马来酸酐、 丙烯酸 -羟乙酯、氨基乙基丙烯酸酯、丙 烯酸缩水甘油酯、羟甲基丙烯酰胺等。可 单一也可复合单体。 比例：5～20% 作用：交联作用，提高内聚强度及黏附性，促 进聚合反应速度，提高聚合稳定性。 20 １、丙烯酸酯压敏胶的基本配方组成（续） （２）丙烯酸酯压敏胶的基本配方组成 ①上述三种成分的单体制成； ②单一的黏附成分制成； ③黏附成分与另外两种成分之一制成。 配方特点：黏附成分必不可少 21 ２、丙烯酸酯压敏胶的合成 丙烯酸酯压敏胶剂型：溶剂型、乳液型、热 熔型、液态固化型。 （１）溶剂型丙烯酸酯压敏胶的合成实 例 溶剂型丙烯酸酯压敏胶是将单体和引发剂溶解在 酯类、芳香族烃类及酮类等有机溶剂中进行聚合 反应而制得的。 ①配方：见下页 22 溶剂型丙烯酸酯压敏胶合成实例配方 原 料 名 称 用 丙烯酸丁酯 量 60 份重 甲基丙烯酸甲酯 10 份重 丙烯酰胺 1 份重 丙烯酸2-乙基己酯 26 份重 丙烯酸 3 份重 过氧化苯甲酰 0.5 份重 23 ２、丙烯酸酯压敏胶的合成 （１）溶剂型丙烯酸酯压敏胶的合成实 例（续） ②操作工艺 将以上配方的单体、溶剂、引发剂加入反应釜中， 通入氮气，于74℃反应6小时，则可制得共聚物 溶液。再添加1.48当量的丁醚化羟甲基氨基树脂， 溶解后就成压敏胶。 若欲制造压敏胶带，则可按100g/m2的涂布量涂于 聚酯薄膜上，于150℃处理10min，即制得粘接力 强、耐热老化与耐溶剂好的压敏胶带。 24 ２、丙烯酸酯压敏胶的合成 丙烯酸酯压敏胶剂型：溶剂型、乳液型、热 熔型、液态固化型。 （２）乳液型丙烯酸酯压敏胶的合成实 例 乳液型丙烯酸酯压敏胶是将单体借助乳化剂分散 在水中进行乳液聚合而制得的。 ①配方：见下页 25 乳液型丙烯酸酯压敏胶合成实例配方 原 料 名 称 用 量 丙烯酸2-乙基己酯 90 份重 丙烯酸 7 份重 甲基丙烯酸 2 份重 邻苯二甲酸二丙烯酯 1 份重 过硫酸铵 0.2 份重 去离子水 100 份重 聚氧乙烯烷基芳基醚硫酸酯 4 份重 26 ２、丙烯酸酯压敏胶的合成 （２）乳液型丙烯酸酯压敏胶的合成实例（续） ②操作工艺 将配方中1/4量的单体、水、乳化剂加入反应釜中，搅拌， 加热至70℃后，加入10%的过硫酸铵溶液1份，聚合开始后 把剩下的单体于1h内连续加入，反应温度控制在70～75℃， 再添加过硫酸铵溶液1份，保持在75～80℃，继续搅拌， 聚合反应进行2h后结束，冷却、过滤，即得乳液胶。 如欲制成压敏胶纸板，可在以上制得的乳液胶100份中， 加入25%醋酸铅10份，10%聚乙烯醇20份，搅拌均匀后，把 胶粘剂涂于厚度为1mm的优等纸上，涂布量为40g/m2，于 90℃热风干燥机上干燥2min，即可除去水分，制得压敏胶 纸板。 27 ３、丙烯酸酯压敏胶的应用 （１）溶剂型丙烯酸酯压敏胶 ①制作以塑料薄膜作为背材的压敏胶片、 压敏胶带、双面压敏胶带以及泡沫材料的压 敏胶加工产品。 28 ３、丙烯酸酯压敏胶的应用 （１）溶剂型丙烯酸酯压敏胶（续） ②直接涂胶粘贴——各种塑料薄膜与金属 箔、金属与非金属材料的粘贴、金属或塑料 铭牌的粘贴、标签的粘贴等。 29 ３、丙烯酸酯压敏胶的应用 （２）乳液型丙烯酸酯压敏胶 制作以纸为背材的标签及压敏胶片、压敏胶纸带、 贴花等产品。 缺点：与溶液型压敏胶相比，具有耐水性、耐湿 性、耐热性差，对塑料薄膜的润湿性差等 30 （三）橡胶型压敏胶 １、主要组分 （1）橡胶：压敏胶的粘料 作用：给胶层以足够的内聚强度。 种类：常用天然橡胶、改性天然橡胶和合成橡 胶（如丁苯橡胶、丁基橡胶、聚异丁烯、丁腈 橡胶等）。为提高胶层的耐老化性，也常将合 成橡胶与天然橡胶并用。 31 （三）橡胶型压敏胶 １、主要组分（续） （2）增粘树脂 作用：用于提高对被胶接物的黏附力及 胶对胶粘带基材的黏附力。 种类： ◆天然树脂：松香及其衍生物、萜烯树 脂、蒎烯树脂、古马隆树脂 ◆合成树脂：酚醛树脂、醇酸树脂、石 油树脂 32 （三）橡胶型压敏胶 １、主要组分（续） （3）增塑剂 作用：提高胶层的耐寒性，增加胶的 接触粘性，但会降低黏附力和内聚力。 种类： ◆邻苯二甲酸酯、磷酸三甲酚酯、 癸二酸酯或低分子量的聚异丁烯、 聚异戊二烯、聚乙烯基醚等。 33 （三）橡胶型压敏胶 １、主要组分（续） （4）填料 作用：提高胶层的内聚强度和粘附 力，降低成本。 种类： ◆氧化锌、二氧化钛、二氧化硅、 氢氧化铝、碳酸钙、粘土、陶瓷粉 等。 34 （三）橡胶型压敏胶 １、主要组分（续） （5）黏度调整剂 作用：增加胶的接触黏性，调整胶 的黏度，以满足使用要求，但会降 低黏附力和内聚力。 种类： ◆蓖麻油、大豆油、液体石蜡、氯 化石蜡、甘油、机油等。 35 （三）橡胶型压敏胶 １、主要组分（续） （6）硫化剂 作用：提高胶层的内聚强度、耐热、耐溶剂、耐 老化性。 种类： ◆硫黄、各种硫载体、氧化物、酚醛树脂等。 （7）溶剂 作用：调节黏度、改善操作性能。 种类： ◆汽油、甲苯、二甲苯、醋酸乙酯、甲乙酮等有 机溶剂。 36 （三）橡胶型压敏胶（续） 2、橡胶型压敏胶配方实例 组分 配方1 （重量份） 配方2 （重量份） 天然橡胶 100 100 丁苯橡胶 -- 64 古马隆树脂 蒎烯树脂 30-150 -- -150 氧化锌 30-150 -- 防老剂 1.5 3 松香 -- 适量 甘油 -- 适量 适当 适量 汽油-甲苯混合溶剂 37 （三）橡胶型压敏胶（续） 3、橡胶型压敏胶粘带制造工艺流程 38 小 结 summary