压敏胶表面张力对保护膜性能有什么影响?

发布时间:2016-10-15

保护膜生产厂家

摘要:研究了丙烯酸酯PSA(压敏胶)乳液及本体表面张力对保护膜性能的影响,讨论了固含量、乳化剂含量、消泡剂含量和共聚单体等因素对PSA乳液及本体表面张力的影响。结果表明:PSA乳液的表面张力过大时,其对基材的润湿性较差,保护膜的表面质量和耐高温高湿老化性能变差;PSA本体表面张力对保护膜与被保护材料之间的粘接强度、初粘力有一定影响,当PSA本体表面张力与被保护材料相近时,两者间的粘接强度相对最大。

  
  关键词:表面张力;丙烯酸酯;压敏胶;乳液;保护膜
  
  中图分类号:TQ436.3:TQ433.436文献标志码:A文章编号:1004-2849(2011)11-0026-04
  
  0·前言
  
  保护膜是一种具有表面保护功能的膜状材料,也是压敏胶(PSA)中最重要的产品之一。通常,保护膜是以聚烯烃塑料膜为基材,以橡胶或丙烯酸酯类聚合物为PSA的基体树脂,经涂布机加工制成的。
  
  在保护膜的加工和使用过程中PSA的表面张力对保护膜性能的影响主要表现在两个方面:①PSA乳液表面张力的影响。保护膜所用基材通常是表面张力较低的非极性[如聚乙烯(PE)等]塑料薄膜,当PSA乳液表面张力过大时,其对基材表面的润湿性较差,即其易在基材表面形成缩孔,故基材表面局部区域出现缺胶或胶层过厚等现象,导致PSA的粘接性能因施胶均匀性欠佳而变差。②PSA本体表面张力的影响。当PSA本体表面张力过大时,其对基材的润湿性较差,致使PSA与基材间的结合力变差,被保护材料表面易留下残胶痕迹;另外,PSA本体表面张力也是影响其与被保护材料之间粘接强度的主要因素。
  
  因此,在PSA的研制过程中应根据需要调整PSA的表面张力,使其满足不同场合的使用要求。
  
  1·试验部分
  
  1.1试验原料
  
  丙烯酸丁酯(BA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、苯乙烯(St)、丙烯酸(AA)、丙烯酸羟丙酯(HPA),工业级,北京东方化工厂;丙烯酸-2-乙基己酯(2-EHA),工业级,上海高桥石化企业;γ-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷(KH-570),工业级,山东万达化工澳门新葡萄京所有网站;氮丙啶,工业级,上海尤恩化工澳门新葡萄京所有网站;乳化剂,自制;过硫酸铵(APS),工业级,爱建德固赛(上海)澳门新葡萄京所有网站;碳酸氢钠(SCB),工业级,湖北省双环化工集团企业;氨水,分析纯,广东光华化学厂。
  
  1.2试验仪器
  
  CZY-G型初粘力测试仪、BLD-200S型电子剥离试验机,济南兰光机电技术发展中心;JYW-200A型全自动界面张力仪,承德普惠检测设备制造有限责任企业;JTH-80P型恒温恒湿试验机,上海简户仪器设备澳门新葡萄京所有网站。
  
  1.3试验制备
  
  1.3.1预乳化液的制备
  
  在预乳化器中加入一定量的去离子水、乳化剂和引发剂(APS),搅拌均匀后加入全部单体混合液,乳化15 min即可。
  
  1.3.2保护膜用PSA乳液的合成
  
  将一定量的去离子水、乳化剂、引发剂和缓冲剂(SCB)等加入到带有冷凝器、温度计和恒压蛋拿判缕咸丫┧型竞漏斗的反应器中,边搅拌边升温至80~86℃;然后滴加预乳化液(3 h内滴毕),保温0.5 h;补加少量引发剂(以消除残余单体),再保温2 h;结束反应,冷却至室温,加入适量氨水即可。
  
  1.3.3保护膜的制作
  
  将PSA乳液和适量交联剂(氮丙啶)充分混合后,均匀涂布在PE薄膜上,制成干胶厚度为8μm的保护膜胶带;室温放置3 d后,测定其相关性能。
  
  1.4测试与表征
  
  (1)初粘力:按照GB/T 4852—2002(方法A)标准,采用初粘力测试仪进行测定。
  
  (2)180°剥离强度:按照GB/T 2792—1998标准进行测定(剥离速率为300 mm/min)。
  
  (3)耐高温高湿老化性能:将PSA保护膜贴于铝塑板上,然后将其在65℃、80%RH恒温恒湿试验机中处理72 h;室温静置30 min后快速剥离,检测铝塑板上是否留有残胶痕迹。
  
  (4)液体表面张力:按照GB/T 5549—1990标准,采用全自动界面张力仪进行测定进行。
  
  (5)固含量:按照GB/T 2793—1995标准测定。
  
  2·结果与讨论
  
  2.1 PSA乳液表面张力对涂布性能的影响
  
  在其他条件保持不变的前提下,将不同PSA乳液涂布在PE薄膜(表面张力39.0 mN/m)上,则PSA乳液表面张力对涂布性能的影响如表1所示。
  
  由表1可知:PSA乳液对基材(PE薄膜)的润湿性随乳液表面张力增加而变差;当PSA乳液的表面张力低于基材时,其对基材的润湿性较好;当PSA乳液的表面张力超过基材时,其对基材的浸润性较差,表现为PSA乳液在基材表面形成缩孔,造成基材表面胶层厚度不均匀,从而严重影响了PSA保护膜的外观质量和粘接性能。
  
  2.2乳液表面张力对保护膜耐老化性能的影响
  
  在其他条件保持不变的前提下,PSA乳液的表面张力对保护膜耐老化性能的影响如表2所示。由表2可知:PSA保护膜的耐高温高湿老化性能随PSA乳液表面张力增加而变差;当PSA乳液的表面张力低于基材时,PSA保护膜的耐高温高湿老化性能相对较好;当PSA乳液的表面张力高于基材时,PSA保护膜的耐高温高湿老化性能相对较差(出现掉胶现象)。
  
  这是由于PSA乳液表面张力较小时,其对基材的润湿性较好(即PSA与基材间的结合力较大),故保护膜剥离后,被保护材料表面不会出现残胶痕迹;反之,当PSA乳液表面张力较大时,其对基材的润湿性较差(即PSA与基材间的结合力较小),同时PSA乳液易在基材表面形成缩孔(使基材局部胶层过厚),故保护膜被剥离后,被保护材料表面易出现残胶痕迹。
  
  2.3 PSA本体表面张力对基材粘接性能的影响
  
  PSA本体表面张力是指PSA乳液经烘干后,丙烯酸酯聚合物黏弹体本身的表面张力。PSA与被保护材料表面的粘接机制主要以润湿性为主[1],因此PSA本体的表面张力对粘接强度、初粘力等影响较大。在其他条件保持不变的前提下[将不同PSA保护膜粘贴在不锈钢板(表面张力30.0 mN/m)上],则PSA本体的表面张力对保护膜剥离强度和初粘力的影响如表3所示。同一保护膜与不同被保护材料之间剥离强度的关系如表4所示,不同PSA本体表面张力与同一被保护材料之间剥离强度的关系如图1所示。
  
  由表3可知:在测试条件范围内,随着PSA本体表面张力的不断降低,保护膜与不锈钢板之间的剥离强度和初粘力均逐渐增大。这是由于根据润湿、黏合功理论,聚合物表面张力越低,PSA对不锈钢表面的润湿越充分、润湿速率越快,故两者间的粘接强度(包括剥离强度和初粘力)也就越大。
  
  由表4可知:对同一PSA而言,随着被保护材料表面张力的增加,两者间的剥离强度呈先升后降态势。这是由于PSA对被保护材料的表面润湿性与两者表面张力有关,当被保护材料的表面张力大于PSA本体表面张力时,两者间的剥离强度相对较大;当被保护材料的临界表面张力接近PSA时,两者间的剥离强度趋于最大值。
  
  由图1可知:当PSA本体表面张力较大时,保护膜对被保护材料的剥离强度增幅也相对较大(这是由于PSA本体表面张力越大,其润湿被保护材料表面并达到热力学上的平衡需要一定时间[1],即润湿程度随放置时间延长而增大,故两者间的界面黏合力逐渐上升,相应的剥离强度增幅也就越来越大);当PSA本体表面张力较小时,PSA对被保护材料的润湿速率较快,两者间的剥离强度很快达到平衡,故剥离强度增幅随放置时间延长而趋于稳定。
  
  2.4不同因素对PSA乳液及本体表面张力的影响
  
  2.4.1乳液固含量和乳化剂的影响
  
  在其他条件保持不变的前提下,乳液固含量、乳化剂含量(相对于乳液总质量而言)对PSA乳液表面张力的影响如图2、图3所示。
  
  由图2可知:PSA乳液的表面张力随乳液固含量增加而降低。这是由于PSA乳液中固体成分主要是乳化剂和丙烯酸酯聚合物,两者表面能均低于水,故乳液固含量越高表面张力也就越低。
  
  由图3可知:PSA乳液的表面张力随乳化剂含量增加而降低。这是由于PSA乳液中溶剂水的表面张力相对较高,而乳化剂能显著降低水的表面张力[2]。
  
  2.4.2消泡剂含量的影响
  
  乳化剂在显著降低乳液表面张力的同时使体系产生大量气泡[3],从而影响了PSA乳液的涂布及后序操作。为满足PSA乳液的涂布工艺要求,需加入适量的消泡剂。在其他条件保持不变的前提下,不同消泡剂含量对PSA乳液表面张力的影响如表5所示。由表5可知:随着消泡剂含量的不断增加,PSA乳液的表面张力降低,但PSA的润湿性和耐高温高湿老化性能变差。
  
  这是由于消泡剂虽能降低PSA乳液的表面张力,但消泡剂与PSA乳液的相容性较差(分散不均匀),故消泡剂含量越多,这些与体系不相容的消泡剂液滴在PSA乳液涂布过程中易形成低表面张力点(即消泡剂与周围PSA乳液之间会产生表面张力梯度);另外,表面张力较高的湿膜因不能润湿这些张力点而造成缩孔,故PSA的耐高温高湿老化性能变差。
  
  2.4.3单体种类的影响
  
  影响丙烯酸酯PSA本体表面张力的主要因素是合成PSA基体树脂的各种丙烯酸酯单体。在其他条件保持不变的前提下,不同单体对PSA本体表面张力的影响如表6所示[3]。
  
  由表6可知:PSA本体表面张力因单体种类不同而异,并且单体种类和含量对最终PSA性能的影响较大。另外,在丙烯酸酯单体中加入一定量的有机硅单体(如KH-570等)能显著降低PSA的本体表面张力[4]。因此,PSA合成过程中应根据实际需要选择适当的丙烯酸酯单体,以得到综合性能最优的PSA产品。
  
  3·结语
  
  (1)PSA乳液的表面张力对涂布操作性能影响较大。PSA乳液表面张力大于基材时,其对基材的润湿性较差,PSA保护膜的表面质量和耐高温高湿老化性能变差。
  
  (2)PSA本体表面张力对保护膜与被保护材料之间的粘接强度、初粘力等影响较大。当PSA本体表面张力接近于被保护材料时,保护膜与被保护材料之间的粘接强度相对最大。影响PSA本体表面张力的主要因素是各种共聚单体。
  
  (3)PSA乳液中固含量、乳化剂含量、消泡剂含量和共聚单体等都是影响PSA乳液表面张力的主要因素,也是影响PSA保护膜最终性能的重要因素,楷膜保护膜4006666322,各种保护膜一站式配齐。