UV固化丙烯酸酯压敏胶的制备及性能研究

1、DOI：10.13909/ki.1009-1815.2014.03.003UV 固化丙烯酸酯压敏胶的制备及性能研究余 双，张群朝，蒋涛 *(湖北大学材料科学与工程学院，武汉 430062）摘要：以线性丙烯酸酯共聚物及聚合单体丙烯酸酯为原料，采用光聚合技术，制备了 UV 固化丙烯酸酯压敏胶。通过红外光谱（FT- IR）分析了产物的结构；对压敏胶的粘接性能进行了研究。结果表明：光引发剂含量为0.40.8phr，官能单体含量为 13phr，软 / 硬单体配比为 8:2 时，压敏胶的综合性能最佳。关键词：UV 固化，丙烯酸酯，压敏胶中图分类号：TQ436.3文献标志码：A文章编号：1009-1815(

2、2014)03-106-03丙烯酸酯压敏胶（Pressure-Sensitive Adhesive，PSA）因对多种基材(陶瓷、金属、水泥、纸张、木材 等） 具有优异的粘结性能而得到广泛的应用，按 照不同类型，丙烯酸酯压敏胶可分为溶剂型、乳 液型、热熔型和光固化型1。近年来，学者们对溶剂型丙烯酸酯 PSA 作了 大量研究。张翼等2用溶液聚合法制备了溶剂型 丙烯酸酯 PSA。日本东洋油墨制造株式会社发明 了一种新型防静电丙烯酸系胶粘剂3。但是随着 人们对环保的日益重视，此类技术的应用发展受 到限制。乳液型丙烯酸酯 PSA，因工艺简单和使 用安全等优点发展迅速。宋亦兰等4制备了乳液 型 PSA。H

3、wang 等5合成了可用于胶片光敏成分 的有机硅改性丙烯酸酯 PSA。Kajtna 等6合成了丙烯酸酯 /nano-MMT 基 PSA。热熔型 PSA 是继 溶剂型 PSA 和乳液型 PSA 之后的第 3 代 PSA 产 品。张欣等7研究了 DOP 对 SIS 型热熔 PSA 软化 温度的影响。荆鹏等8制备了环保型热熔 PSA。但 热熔型 PSA 仍存在着使用温度高、耗能大、涂布 机使用寿命短和受热老化等缺点。UV 固化 PSA 具有无任何溶剂存在，可挥发成分几乎为零，良 好的耐水性，很高的强度和较好的耐热性等优 点。陈榕珍等9制备了 UV 固化 PSA。然而，目前 零 VOC 的 UV 固化

4、丙烯酸酯 PSA 研究较少，因此，研究和开发 UV 固化技术具有重要的学术意 义和广阔的前景。本文通过调控软 / 硬单体的配比、活性稀释 单体和光引发剂的用量等制备了不同系列的 UV 固化丙烯酸酯 PSA。利用 FTIR 对 UV 固化丙烯 酸酯 PSA 结构进行了表征，并研究了聚合单体及光引发剂等对压敏胶性能的影响。1实验部分1.1 实验原料丙烯酸 -2- 乙基己酯（2-EHA），工业级，武汉 金诺化工有限公司；丙烯酸十二烷基酯（LA），工 业级，武汉金诺化工有限公司；甲基丙烯酸甲酯（MMA），分析纯，国药集团化学试剂有限公司； 丙烯酸异冰片酯（IBOA），分析纯，广州五行材料 科技有限公司

5、；1,6- 己二醇二丙烯酸酯（HDDA）， 分析纯，长兴化学材料有限公司；苯甲酰基二苯 基磷（TPO），分析纯，上海金津贸易有限公司；线 性丙烯酸共聚物（ACM），工业级，常州海霸橡胶有限公司。1.2 压敏胶的制备称取一定量的 2-EHA、LA、MMA 超声混合 后加入装有 ACM 的宽口搅拌微型釜中溶胀 3h， 捏合至 ACM 均匀的分散于混合单体中得到基体 树脂。取适量的基体树脂，在其中加入 IBOA、 HDDA、TPO，混合均匀后涂布于聚酯薄膜（PET） 上，另覆上 PET 膜片，置于自制的紫外光照装置 下进行辐照。1.3 测试与表征傅立叶红外光谱仪（FT-IR），NICOLET IS1

6、0， 美国热电集团分子光谱部；初粘性测定按照 GB/T4852-2002；持粘性测定按照 GB/T 4851-收稿日期：2014.03.05通讯作者：蒋涛（1963-），男，教授，博士生导师，研究 方向：新能源材料，医用高分子材料等.E-mail:jiangtao第 3 期余双，张群朝，蒋涛.UV 固化丙烯酸酯压敏胶的制备及性能研究1071988；180°剥离强度测定按照 GB/T 2792-1998。2.3 官能单体对压敏胶性能的影响官能单体的种类和用量影响体系的粘度和 施工性能，还影响着体系固化速率。单官能单体 IBOA 和双官能单体 HDDA 的用量对压敏胶性 能的影响分别见图

7、 3、图 4 及表 2、表 3。图 3 及表 2 结果表明，随着 IBOA 用量的增 加，压敏胶的初粘力和 180°剥离强度逐步减小，其 持粘力随着 IBOA 用量的增加先增大后减小。这 是因为胶粘剂交联点密度降低，体系内聚强度降 低，导致内聚能破坏的产生，所以剥离强度下降。 图 4 及表 3 结果表明，随着 HDDA 用量的增 加，压敏胶粘剂的固化时间先减少后增加。压敏胶的持粘性能随着 HDDA 用量的增加逐步增大， 而其初粘性能以及 180°剥离强度都随着双官能单体 HDDA 的用量增加而逐渐降低。这是因为随 着双键的含量增长，在双键固化的过程中，胶层 的固化收缩率较高

8、，而且 HDDA 的单体活性很 高，固化速率非常快，体系因体积收缩产生的内 聚应力来不及释放，这也是造成胶层的剥离强度 迅速降低的原因。2 结果与讨论2.1 红外（FT-IR)分析图 1 为压敏胶固化前后的 FTIR 图。比较两 图可知，a 图中位于 1636cm -1 和 1620cm -1 处的 C=C 双键的特征吸收峰在材料完全固化后（图 b）消失；a 图中 907cm-1 处的 =CH2 的面外摇摆振动 峰也在材料固化后消失，由此可推出，此时紫外 光固化胶层中所有的双键已完全交联固化。图 1 压敏胶固化前后的 FT-IR 谱图(a- 固化前，b- 固化后)2.2 光引发剂用量对压敏胶性

9、能的影响光引发剂 TPO 用量对压敏胶性能的影响结 果如图 2 及表 1 所示。由图 2 可知，随着 TPO 用 量的增加，压敏胶的完全固化所需时间逐渐减 少，180°剥离强度先增大后减小；在相同固化时间（180s）下，在 TPO 用量为 0.2phr 时，由于固化不 完全，其初粘力与持粘力都较小；随着 TPO 用量的增加，持粘力逐渐增加，初粘力和 180°剥离强 度都是先增大后减小。综合考虑，光引发剂用量 在 0.40.8phr 时综合性能较佳。图 3 IBOA 用量对 180°剥离强度的影响图 2 TPO 用量与压敏胶完全固化时间及180°剥离强度的

10、关系表 1 TPO 用量对压敏胶的初粘、持粘及残胶情况的影响图 4 HDDA 用量对 180°剥离强度的影响表 2 IBOA 用量对压敏胶的初粘、持粘及破坏类型的影响 TPO 用量 /phr IBOA 用量 /phr 项目项目 0 0.5 1.0 1.5 2.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 初粘力 /#初粘力 /#持粘力 /min残胶情况3311较多残胶251.3微量残胶324.6无残胶306.38无残胶2716.0无残胶334.0内聚力破坏324.6内聚力破坏305.9混合破坏276.7混合破坏持粘力 /min 3.6破坏类型内聚力破坏 108 胶 体 与 聚 合 物第

11、 32 卷表 3 HDDA 用量对压敏胶的初粘、持粘及外观情况的影响得到 UV 固化丙烯酸酯压敏胶；压敏胶粘剂的综合性能受到软、硬单体、官能单体、光引发剂的影 响较大。软 / 硬单体比例为 8:2，官能单体用量在13phr，光引发剂用量在 0.40.8phr 时，胶粘剂的 综合性能最佳。参考文献1 杨玉琴，李亚宁.丙烯酸酯压敏胶的研究进展J.信息记 录材料，2011,12（2）：39-442 张翼,齐暑华,段国晨,等.溶剂型聚丙烯酸酯压敏胶合成 工艺的研究J.中国胶粘剂,2011,20(4):44-473 中秋尚稔,小岛登,桑原泰人,等.防静电丙烯酸系胶粘 剂: CN 101208403AP.

12、2008-06-254 宋亦兰,陈建,吴召洪,等.耐热性乳液型丙烯酸酯压敏胶 的合成J.弹性体,2012,22(6):24-275 HWANG Y H, CHUNG C B, SONG G S, et al. Photocurable composition for the Formation of pressure-sensitive adhesive layer and dicing tape produced Using the same: US, 2009 075 008P.2009-03-196 KAJTNA J, SEBENIK U. Microsphere pressure se

13、nsitive adhesive-acrylic polymer/montmorillonite clay nano- composite materialsJ. International Journal of Adhesion and Adhesives, 2009, 29(5):543-5507 张欣,孙玉明,汪晴,等.DOP 对 SIS 型热熔压敏胶软化温度及体外释药性能的影响 J. 中国医药工业杂志,2011,42(1)37-418 荆鹏,刘峰,王晓蕾,等.环保型熔压敏胶的制备J.化学 与黏合,2011,33(1):67-709 陈榕珍,成荣明,李国庆,等.UV 固化聚丙烯酸酯压敏胶

14、 的制备及其性能研究J.中国胶粘剂，2006,15（8）：28-30 HDDA 用量 /phr 项目 0 0.5 1.0 1.5 2.0 初粘力 /#33持粘力 /min 1.8324.6295.3257.2249.1较多絮状纹路胶粘剂外观 气泡较多 较少气泡 没有气泡 没有气泡2.4 软/硬单体的配比对压敏胶性能的影响以 2-EHA 及 LA 为软单体，MMA 为硬单 体，研究软 / 硬单体的配比对压敏胶性能的影响。 结果见表 4。由表 4 可知，随着软单体用量降低， 胶粘剂的初粘性和 180°剥离强度逐渐减小，持粘 力则随软单体用量降低逐渐增大。 这是因为2-EHA 和 LA 分

15、子链比较柔顺，当软单体较多时， 体系的玻璃化转变温度（Tg）较低，浸润性好，有足够的流动性及流平性，因而初粘力和剥离强度 较好；当 Tg 较高的硬单体用量增加时，压敏胶的 内聚力增加，对粘附物表面的浸润性降低，初粘 力和剥离强度呈现下降。表 4 软/硬单体配比对压敏胶性能的影响m(2-EHA+LA)/ m 初粘力 /# 持粘力 /min 180°剥离强度 (MMA) /KN/m 9:18:27:36:45:533322823152.14.66.98.311.40.460.320.270.210.13结论采用连续溶胀分散法得到聚丙烯酸基体树 脂后，加入光引发剂 TPO，利用光聚合技术制

16、备3Preparation and Properties of UV-cured AcrylicPressure Sensitive AdhesivesYU Shuang，ZHANG Qun-chao，JIANG Tao*(Materials Science and Engineering College of Hubei University, Wuchang 430062)Abstract: Selecting the acrylic copolymer and polymerizable monomer as polymer materials and usingphoto-polyme

17、rization technique, to prepare the UV-curable acrylic pressure sensitive adhesive. Characterizing the productsstructure by the Fourier transform infrared analyses and having studied its adhesive properties. The result show that the preferably comprehensive performance of pressure sensitive adhesive is achieved when the content