耐水性压敏胶的工艺研究

耐水性压敏胶的工艺研究

1,张梓恒,2,林克波3,林克华

1.工作单位：福建友谊胶粘带集团有限公司  福建福清 350300  2工作单位：福建友谊胶粘带集团有限公司 福建省福州市福清市 350300  3工作单位：福建友谊胶粘带集团有限公司 福建省福州市福清市 350300

摘要：耐水性（丙烯酸酯乳液）压敏胶对比其他类型压敏胶无论在成本还是环保方面都具备较强的优势，对其工艺性能的各项影响因素进行系统研究具有重要的现实意义。本次实验采用了丙烯酸和丙烯酸酯类单体聚合的工艺，制备出稳定的无皂丙烯酸乳液。对其形态结构和相关性能进行了分析与表征，对丙烯酸的转化率、固含量、化学稳定性、机械稳定性、耐水性、初粘性和持粘性以及180°的剥离强度进行了测试分析，对不同乳化剂用量、催化剂用量、玻璃化温度对丙烯酸乳液性能产生的影响进行考察，进而确定出制备工艺的最佳条件。为压敏胶的生产和应用提供有效参考。

关键词：耐水性；压敏胶；工艺研究

压敏胶为通过施加压力即可让表面湿润并与被粘物进行牢固粘连，同时能够产生一定粘接强度的胶粘剂。丙烯酸酯压敏胶具备透明性、耐油性、耐候性、耐水性等特点。丙烯酸酯类压敏胶分为溶剂型和水乳型两种，溶剂型的初粘力较大、耐水性较好，耐低温性较差。对比常规的乳液压敏胶，无皂乳液压敏胶的耐水性更好，是上世纪末期到如今我国发展最快最好的聚合物乳液胶粘剂。本次实验采用了丙烯酸和丙烯脂类单体作为原料，引发剂采用了过硫酸铵，通过预乳化聚合的工艺制备出具有稳定性的无皂丙烯酸乳液。对搅拌速度、反应温度对反应的影响进行了探讨，对采用不同的引发剂用量、乳化剂用量和玻璃化温度的丙烯酸乳液的性能进行了测定和分析。

1、实验部分

1.1实验仪器

在线光谱仪，变速控制器，恒温磁力搅拌器，星海旋转蒸发器，微控电子万能试验机，电热恒温鼓风干燥箱，初粘力测定仪，电子剥离机。

1.2实验材料

（丙烯酸），（丙烯酸正丁酯），（甲基丙烯酸甲酯），丙烯酸-2-羟基乙酯，丙烯酸-2-乙基己酯，反应性乳化剂458，（过硫酸铵），（亚硫酸氢钠），（对苯二酚），（氨水），去离子水。

1.3压敏胶的制备工艺

将需要的去离子水的总量一半与适量的乳化剂共同导入到搅拌器烧瓶中，通过搅拌来确保其充分的溶解。在500~600r/mim的搅拌条件下将所有单体投入后进行30min的搅拌，制成预乳化液备用。准备500mL的三口烧瓶连接搅拌器、滴液漏斗以及回流冷凝管，将剩余的去离子水、乳化剂以及10%的预乳化液加入其中并隔水加热。采用规定量的引发剂与适量的水配制出引发剂水溶液，在75℃条件下加入1/4的引发剂水溶液，待蓝相出现且反应趋于平稳后，滴加剩下的引发剂和预乳化液。反应温度控制在75-78℃，滴加实践控制在2.5-3h，滴加结束后进行1h保温。待温度降到45℃后用氨水对PH值进行调节，PH值=7.5时冷却到室温后进行装评。将制备好的乳液均匀地涂抹于BOPP膜上，烘干到透明就能够得到压敏胶带，将胶带与PVC薄膜进行复合后，对各项指标进行测定。

2、性能分析及测试

2.1软、硬单体配比

通过表1能够看出软硬单体配比对压敏胶的性能影响，软硬单体的配比对单体转化率及聚合稳定性并没有较大的影响。

表1软、硬单体对压敏胶乳液物理性能及转化率的影响

对各玻璃化温度对压敏胶的性能影响进行综合分析，从实际应用的角度结合各项粘接性能的平衡来进行考虑，对不同玻璃化温度状态下的耐老化性能进行参考，可以得出在玻璃化温度为-39.9℃条件下，采用丙烯酸-2-乙基己酯20:甲基丙烯酸甲酯16的单体比制备的压敏胶性能更好。

2.2不同乳化剂用量对压敏胶性能的影响

表2乳化剂用量对压敏胶乳液的物理性能及转化率的影响*

主体成份：20g2-EHA；16gMMA；4gMMA；0.625gAPS

通过表2能够得出乳化剂的用量与转化率呈正比，凝胶量与转化率呈反比，乳液的外观主要为蓝色。

表3乳化剂用量对压敏胶粘接性能的影响*

主体成份：20g2-EHA；16gMMA；4gMMA；0.625gAPS

通过表3能够得出，增加乳化剂的用量会造成压敏胶乳液的各项性能下降，但能够提升其耐水性能。

表4引发剂用量对压敏胶粘接性的影响*

主体成份：20g2-EHA；16gMMA；4gMMA

通过表4能够得出单体的转化率与引发剂的用量呈正比，但引发剂的用量达到0.5%后，单体的转化率就会逐渐平缓。引发剂的用量逐渐增大，压敏胶的耐水性和180°剥离强度也会逐渐增加，达到一定程度后开始逐渐下降，通过实验能够得出引发剂的用量在0.5%为最佳。

3、结论

压敏胶粘剂为一种对压力较为敏感的胶粘剂，并不需要添加其他助剂或者加温，只需要适当压力就能够与基材进行牢固的粘接，揭开后也不会对基材的表现产生撕裂或者摩擦等影响，广泛应用在电器电子、汽车、建筑材料、包装、航空航天、家庭用品以及医疗卫生等行业，能够起到捆扎、保护、密封、固定、识别以及绝缘等作用。按照化学成分组成可以将压敏胶分为橡胶型与树脂型，树脂型压敏胶因其功能优异得到了快速的发展和广泛的应用。丙烯酸酯压敏胶也可以分为溶剂型和乳液型两种。通过实验能够得出，无皂丙烯酸乳液的最佳制备工艺条件为：反应温度设置在75-80℃、搅拌器速度为150-250rad/min、软硬单体分别为丙烯酸-2-乙基己酯与甲基丙烯酸甲酯，比例为20 : 16、玻璃化温度设置为-39.9℃、乳化机容量为2%、引发剂用量为0.5%左右。通过功能的测定和分析，在以上条件下能够制备出最佳的耐水性压敏胶。

参考文献：

[1]袁亚东,徐明磊,张斌,等.一种耐增塑剂的胶带用水性压敏胶乳液及其制备方法.CN202011307358.0[2023-08-01].

[2]吴海波,刘珠,肖定书,等.塑胶用水性压敏胶的研制[J].广东化工,2021,48(24):5.

[3]杜振勇,胡丽梅,雷振宇,等.压敏胶涂布复合设备[J].创新世界周刊,2023(3):3.

[4]蓝卢,陈春生,向廷干,etal.水性压敏胶复合不干胶材料制备设备:CN202122817187.2[P].CN216224003U[2023-08-01].

1、张梓恒（工作单位：福建友谊胶粘带集团有限公司  福建福清 350300）

张梓恒（1983.3），男 汉族 广东中山人，大专 ，从事溶剂型丙烯酸酯胶粘剂及胶带的研发

2、林克波（工作单位：福建友谊胶粘带集团有限公司福建省福州市福清市350300）

林克波（1988.06），男 汉族 福建省福州市福清市人，学士，有从事胶粘带制品、橡胶制品相关技术研究、产品开发等多年的工作经验

3、林克华（工作单位：福建友谊胶粘带集团有限公司 福建省福州市福清市 350300）

林克华（1996.08），男 汉族 福建省福州市福清市人，硕士，从事高分子材料和复合材料的研究，包括对材料化学成分和组织结构的分析方法、材料制造过程的质量监控、材料的改进技术等的研究