Devcon(得复康)



接触型胶粘剂研发进展及应用

  接触胶粘剂是一种特殊的压敏胶,其最大特点是“接触”后产生粘结作用,即将同一种胶粘剂涂覆在两个被粘物的表面上,通过两个涂覆面的相互接触发生粘结。被粘面在涂覆接触胶粘剂后,首先需要干燥形成透明的、不粘连的聚合物膜,这也是接触胶粘剂与普通压敏胶的主要区别所在。

1.水性聚氨酯转移接触胶粘剂

水性聚氨酯主要用于转移型接触胶粘剂的制备。转移型胶粘剂与普通胶粘剂略有不同,两个被粘表面所涂覆的胶粘剂可以是同一种聚合物,也可以是同一类聚合物,但分别与基材的粘结强度不同。当两个被粘表面接触时,两种胶粘剂会粘合在一起;一旦两个粘结件被剥离开,通常会使一种胶粘剂涂膜与基材分离而转移到另一种胶粘剂涂层的表面,因此这类胶粘剂通常是一次性的。

Krampe等人首先将15%的水性聚酰胺分散液涂覆于纸质上并立即在120℃下干燥,使分散液在基材上形成隔离层,然后在隔离层表面涂覆35%的水性聚氨酯分散液,形成可转移的聚氨酯涂层;另外在电晕处理过的高密度聚乙烯膜上涂覆一层水性聚氨酯涂层(固含量为35%),80℃干燥5min.以上两种涂层材料的聚氨酯在室温下便可以进行粘结。

水性聚氨酯转移接触胶粘剂可以用于多种封口带的制作,且封口为一次性。通过选择不同的隔离剂和涂覆工艺,还可以将转移涂层和结合层分别涂覆于其他多种聚合物膜基材上,形成转移型接触胶粘剂制品。

2.天然胶乳型接触胶粘剂

天然胶乳本身即可作接触胶粘剂,如NationalStarch生产的KL系列“冷密封胶”实际就是接触胶粘剂。将此种胶粘剂涂覆在基材或基膜上,干燥后可以将其卷起堆放也不会发生粘连,但在一定的压力下,胶粘剂涂膜会发生牢固的粘结作用。

天然胶乳最大的特点是粘结快,适合作“快攻”型胶粘剂。这主要因为在压力与快速剪切作用下,乳胶粒表面的保护胶体容易被破坏,使天然胶乳的橡胶分子链暴露出来,形成致密良好的聚异戊二烯膜,因此表现出良好的粘结性能。

在将天然胶乳作为接触胶粘剂时,一般需要对其进行改性,主要分为化学改性与共混改性。泰国是最早对天然胶乳进行化学改性并工业化的国家,目前,其产品添加胶乳占化学改性产品的绝大部分市场份额。我国对天然胶乳用作接触胶粘剂的化学改性研究工作也有了很大进展,但截至目前还没有工业化产品面世。

与其他水性产品共混是天然胶乳作为接触胶粘剂最常用的方式,例如与丙烯酸系乳液聚合物共混。目前市场上有许多可用于天然胶乳共混改性的商用乳液产品,如BFGoodrich的Hycar系列乳液,该乳液采用丙烯酸丁酯、苯乙烯、丙烯酰胺、丁二烯、衣康酸等共聚制得;还有用丁二烯与苯乙烯进行聚合,然后对天然胶乳进行改性所得的接触胶粘剂产品。

3.氯丁胶乳与氯偏乳液接触胶粘剂

在胶粘剂领域,氯丁胶乳与天然胶乳的作用及性能相近,接触胶粘剂除了大量使用天然胶乳外,氯丁胶乳在该领域也得到广泛的应用。Brath于1975年就采用氯丁胶乳为基料,以碱催化剂制备的对叔丁基苯酚甲醛树脂作增粘树脂,再加入少量氧化锌,可制得高剥离强度的接触胶粘剂。另外,也可以采用天然增粘树脂对氯丁胶乳进行改性,并用金属氧化物进行交联。

日本专利将氯丁胶乳用羧基和赋予其乳化能力的一种树脂乳液进行改性,得到水分散型的接触胶粘剂,其接触粘性在低压、低温、高湿以及干燥后的共聚力、耐热性均得到较好改善。

由偏二氯乙烯和丙烯酸酯进行共聚制备的不同玻璃化温度(Tg)的氯偏乳液共混,可以得到接触粘性好、粘结强度高,高温抗蠕变性能好的接触胶粘剂。Padget采用偏二氯乙烯与丙烯酸酯为单体,制备了低Tg为-50~0℃、高Tg为0~30℃的两种乳液,凭借低Tg聚合物的接触粘性与高Tg提供的抗蠕变性能(即持粘性),通过不同Tg聚合物的共混同时提高胶粘剂的接触粘性与持粘性。

4.乙烯基酯聚合物接触胶粘剂

聚醋酸乙烯酯的Tg为27℃,对各种基材的粘结性能良好,一般可采用内增塑型单体(如乙烯)与其共聚,其粘结性能可得到很大提高。适当乙烯含量的乙烯-醋酸乙烯共聚乳液(EVA)也可以作为接触胶粘剂使用,与聚丙烯酸酯和橡胶类接触胶粘剂相比,EVA接触胶粘剂常常表现出接触粘性(初粘性)和粘结强度差的缺点,可以通过增加增塑剂用量进行改善。

Tam等人采用乙烯含量为23%~27%、固含量为40%~70%的EVA乳液,其中除乙烯与醋酸乙烯酯单体外,还加入3%其他共聚单体,最终制得接触粘性好、粘结强度高,尤其与非极性表面之间的粘结牢度高的接触胶粘剂。

采用N-羟甲基丙烯酰胺(NMA)参与共聚的EVA乳液是一种特殊的聚合物乳液(EVA/NMA乳液),该乳液的Tg可以控制在-30~30℃之间,通常作为接触胶粘剂的聚合物乳液的Tg为-16~5℃。加入NMA后,体系的粘结强度得到显著提高,同时还可以改善乳液对基材的润湿作用。

采用乙烯基酯与丙烯酸酯共聚,通过选择其他适当的共聚单体以及调节单体的配比,所得到的水乳型胶粘剂不需要添加其他助剂,便可直接应用于地板、装饰性层压等材料的接触粘结。另外,还可以将醋酸乙烯酯与氯丁胶乳在增粘树脂中直接共混,可以得到初粘力好、耐热和耐水性优异的水分散型接触胶粘剂。

5.丙烯酸酯聚合物接触粘合剂

和普通的压敏胶一样,接触型胶粘剂也可以用丙烯酸酯聚合物来配制。丙烯酸系单体种类繁多,不同的丙烯酸系聚合物Tg差异较大,而且丙烯酸系单体与各种乙烯基不饱和单体的共聚特性也有所不同,使该系列产品的物理性质可设计性很强。普通压敏胶与接触型胶粘剂的差别主要表现在聚合物的Tg设计上,接触胶粘剂的Tg需更高一些,以满足其在常温下涂膜不发粘的要求。因此,通过选择软硬单体的最佳配比,控制聚合物的Tg,便可采用丙烯酸系单体制备出性能优异的水乳型接触胶粘剂。

信封封口胶、食品袋的密封胶等冷密封胶也是典型的接触胶粘剂,这类胶粘剂以前常采用天然胶乳作为主要粘料,而目前采用苯丙乳液制得的产品性能更佳。Duct通过对该类型的接触胶粘剂与天然胶乳类密封胶进行对比发现,所合成密封胶的密封强度、粘结力、机械强度、稳定性、氧化稳定性、适用时间等性能参数更优异。

Sanderson等人通过一定的聚合工艺制备出分子量分布较宽的丙烯酸酯聚合物乳液型接触胶粘剂。他们采用多种丙烯酸酯单体制备出高分子量(5×102~1×105)的乳液聚合物,然后在聚合反应后期加入链转移剂制备低分子量(1×105~2×106)的聚合物,使二者有机的混合在一起。接触胶粘剂由5%~70%的低分子量聚合物与30%~95%的高分子量聚合物组成,聚合单体主要包括丙烯酸丁酯、丙烯酸-2-乙基己酯等软单体,甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、甲基丙烯酸和衣康酸等不饱和羧基单体以及丁二醇双丙烯酸酯、N-羟甲基丙烯酰胺等交联单体与功能单体。


Tags: ,,