聚氨酯类低粘压敏胶用于手机保护膜

NEWS聚氨酯在智能手机中的应用PART/1近年来，智能手机产品迅速普及到广大人民的生活中，彻底地改变了人们的生活、工作和娱乐方式。而在智能手机制造环节中，盖板玻璃及下游的触控屏是非常重要的一环，对手机产品的外观和使用体验有非常重要的作用。由于显示屏幕具有很高的光学级要求，因此在制造过程和运输过程中，都需要全程贴合保护膜，以防止外界的划伤和落尘。尤其是在制造过程中诸如加工一些油墨和其他特殊镀层（如防指纹、防雾防反射）的制程，可能会出现各种高温的制造工艺，这对于保护膜的配方和工艺设计提出了更高的要求。传统的保护膜用的低粘压敏胶包括亚克力和硅胶，但其各自有一些缺点[1]。低粘亚克力胶比较脆，在模切的时候边缘容易产生胶粉，从而产生颗粒状的污染物，对盖板玻璃的光学性能有很大的负面影响；而硅胶中存在易转移的小分子，且硅类小分子的表面能低，在后续贴合光学透明胶时容易产生贴合不牢并产生彩虹纹的风险。自从2010年来，聚氨酯类低粘压敏胶开始兴起，在解决亚克力和硅胶的传统问题上表现优异。聚氨酯的发展PART02聚氨酯树脂作为一种具有高强度、抗撕裂、耐磨等特性的高分子材料，在日常生活、工农业生产、医学等领域广泛应用[2]。德国化学家拜尔于1937年发现了异氰酸酯与活泼氢的反应，开始了聚氨酯(PU)树脂的研究和应用。二战期间,德国已经建立起了具有一定生产能力的聚氨酯实验厂。战后，美英等国从德国引进了制造方法。日本于1955年从德国的拜尔公司和美国的杜邦公司引进技术开始了聚氨酯的生产与开发。自此聚氨酯树脂的研究与应用在世界范围内发展起来，相继发明了聚氨酯混炼胶、浇注胶、泡沫塑料等品种，聚氨酯树脂的应用日渐广泛，生产规模不断扩大。我国自60年代开始独立研制和发展聚氨酯树脂，到目前为止，工业化生产已初具规模，但生产工艺和技术与发达国家相比还有较大差距。进入90年代以来，聚氨酯树脂对人们的生产、生活更加重要。技术的发展、生产工艺的改进使新型聚氨酯不断出现，未来的聚氨酯材料将向应用和环保方向发展。Part.3/

水性聚氨酯材料普通的溶剂型聚氨酯材料采用了大量有机溶剂，其挥发后易污染环境，且成本较高，不符合可持续发展原则。水性聚氨酯（WPU）是以水作为分散剂的聚氨酯产品[3]。相较于溶剂型聚氨酯，水性聚氨酯在兼顾柔韧性、耐候性、耐磨性、耐化学药品等特性外，常温下即可成膜，而且对多种材料具有较好的附着力，易于改性，同时其黏度更低，操作方便。此外，水性聚氨酯几乎不使用有机溶剂，具有绿色环保，低VOCs排放等特点。根据原料的性质，聚氨酯的结构可分为聚合物多元醇软段和异氰酸酯与小分子多元醇硬段。软段与硬段之间交替排列存在多种组合，进而造成材料性能的差异，可应用在不同的使用场景。软段一般由聚酯或聚醚组成，主链上以C—C键或C—O键为主，玻璃转化温度远低于使用温度或环境温度，常温下分子链体自由旋转度较高，软段链段具有很好的柔韧性。硬段的氨基甲酸酯基团极性较强，易形成分子间与分子内的氢键，限制分子链的内旋转运动体现为刚性，硬段区间在常温下呈玻璃态，对机械性能有重要的影响。软段与硬段之间存在一定的相容性，但软硬段区间的极性差异大，不是一个完整的热力学稳定体系。因此其宏观上均匀，但微观上不相容，造成了聚氨酯分子的微相分离。聚氨酯分子中硬段区间的众多氢键使其出现类似交联的作用，使硬段在常温下非常稳定，作为物理交联点分散在软段中，使聚氨酯有一定的黏弹性，其特殊的结构使聚氨酯材料在兼具柔韧性与弹性的同时，还具有较高的力学强度。WPU合成的原料主要包括多异氰酸酯、低聚物多元醇、小分子扩链剂、亲水扩链剂和成盐剂。WPU的合成主要分为两步，首先是异氰酸酯与多元醇逐步聚合，体系中的单体会迅速消失形成预聚体，再经扩链剂增大分子量，亲水扩链剂改善体系的亲水性得到高分子聚合物，成盐剂中和亲水扩链剂的离子基团，然后在高速剪切力的作用下完成相转变的过程分散于水中。丙烯酸酯改性水溶性聚氨酯单一成分的WPU存在耐水性差、固体含量低、固化时间长、高温稳定性差等缺点，很难满足人们对于材料功能多样性的要求[4]。针对WPU的缺点，目前常见的改性方法有：丙烯酸酯、有机硅、环氧树脂、纳米、生物质改性等。制得的低粘压敏胶可以用于手机保护膜。以下仅介绍丙烯酸酯改性水溶性聚氨酯。丙烯酸酯（PA）是丙烯酸及其同系物脂类的总称，PA单体种类众多。聚丙烯酸酯类材料具有优秀的耐水性与热稳定性，且机械强度较好。然而PA有热黏冷脆的缺点，将其与聚氨酯结合可弥补两种树脂的缺点，使WPU优秀的柔韧性与PA较好的机械强度相结合，同时还能降低成本。将水性聚氨酯乳液和丙烯酸酯乳液以不同的配比物理共混，得到不同配比的丙烯酸酯聚氨酯乳液，发现PU与PA存在某种相互作用，两者部分互溶，存在一定的相分离。当PA添加量不超过20%时，膜的力学性能得到改善，且热稳定性得到提