CN101824280B - 一种可紫外光固化的压敏胶及压敏胶带的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可紫外光固化的压敏胶以及制备方法，和使用该压敏胶制备胶带的方法，该压敏胶由选自天然橡胶、丁苯橡胶等的柔性聚合物中加入丙烯酸酯类单体混合物，常温搅拌，然后加入选自纳米二氧化硅、纳米二氧化钛或纳米碳酸钙中粒径为10-300纳米的无机纳米粒子和选自芳香酮类或芳香族羰基化合物的自由基型光引发剂；搅拌均匀，即得。将制得的可紫外光固化的压敏胶涂布于基材上，并在压敏胶上覆盖一层离型聚丙烯膜或聚酯膜，置于紫外光下辐照，固化后去除覆盖膜，即得压敏胶带。本发明的优点是：压敏胶内不含挥发性的有机溶剂，固化工艺更安全稳定，涂布于基材后在紫外光辐照下可固化制得高性能压敏胶制品，制备工艺简化，环保节能。
Description
技术领域
本发明涉及一种压敏胶及压敏胶带的制备，尤其是涉及可紫外光固化的压敏胶组合物及其胶带制品的制备方法。
背景技术
随着人们环保意识的不断增强，压敏胶及其产品的制备技术也经历了从传统的溶剂型压敏胶到乳液型和热熔型压敏胶的交叉转变。虽然乳液型和热熔型压敏胶具有良好的环保特色，但乳液型压敏胶烘干时能耗高，胶带的耐水性差；热熔型压敏胶须加热涂布，胶带的耐热性较差，二者的综合性能与溶剂型压敏胶相比还存在一定的差距，难以满足一些高性能应用领域的要求。因此，研制既具有环保节能特点，又具有良好的压敏胶粘性能的压敏胶成为当前颇受关注的研究课题。
目前，国内外对UV固化压敏胶及其制品已经做了相当多的研究工作，出现了许多UV固化压敏胶的专利和文献报道。
例如，Decker等人提出了以环氧化液体橡胶为功能性组分，加入增粘树脂，采用阳离子型光引发剂进行固化交联，从而得到UV辐照固化压敏胶体系。(参见Photocrosslinking of functionalized rubbers：Butadiene-acrylonitrilecopolymers.Journal of Applied Polymer Science.2001(82)：2204-2216)但由于阳离子型光引发剂价格昂贵，从而使该体系在工业上的应用受到限制。类似的报道还有美国专利US7163968，US 6512022等。
Zbigniew Czech等人将先采用溶液聚合的方法制备了丙烯酸酯聚合物，然后将光引发剂接枝到聚丙烯酸酯的大分子链上，在UV辐照下，可以实现聚丙烯酸酯大分子之间的交联，制得一种可紫外光交联固化的丙烯酸酯压敏胶体系。(参见Photoreactivity adjustment of acrylic PSA.Reviews on AdvancedMaterials Science.2007(14)：141-150)类似体系的报道还有美国专利US2007/0191503 A1，美国专利US5073611等。但这种体系仍然要用的大量的有机溶剂，此外，相关胶带及其它压敏胶制品的制备还需要加热固化和UV辐照两个过程，工艺较为复杂，生产成本较高。
梅雪锋等在中国专利CN01120215中先采用本体聚合或溶液聚合制备了丙烯酸酯预聚体，然后在加入光引发剂和丙烯酸酯单体稀释剂，形成了一种可UV固化的丙烯酸酯压敏胶体系。但本体聚合时体系的反应热难以及时排散，极易引起爆聚，很难实现工业化。
发明内容
本发明的目的是提供一种可紫外光固化的压敏胶及其制备方法。该压敏胶不含任何挥发性有机溶剂，在紫外光辐照下快速发生聚合、交联反应而固化。
本发明的另一目的是提供一种可紫外光固化的压敏胶带制备方法。
本发明的技术解决方案是：一种可紫外光固化的压敏胶，它由以下成分组成：
a、重量份为2-30份的选自天然橡胶、丁苯橡胶、丁基橡胶、丁腈橡胶、顺丁橡胶、乙丙橡胶、丙烯酸橡胶、SBS弹性体、SIS弹性体、不饱和聚酯树脂、丙烯酸树脂、脲醛树脂、醇酸树脂、聚氯乙烯树脂、EVA树脂中的一种或一种以上的柔性聚合物；
b、重量份为70-98份的丙烯酸酯类单体混合物，且该丙烯酸酯类单体由重量份为20-50份的丙烯酸丁酯、10-60份的丙烯酸异辛酯、0-30份的丙烯酸乙酯和0-30份的丙烯酸；
c、重量份为0.2-20份的选自纳米二氧化硅、纳米二氧化钛或纳米碳酸钙中的一种或一种以上的粒径为10-300纳米的无机纳米粒子；
d、重量份为0.1-5份的选自芳香酮类或芳香族羰基化合物的自由基型光引发剂。
柔性聚合物为高分子量的橡胶、弹性体及树脂，一方面用于调节胶液的粘度，以满足胶带制品生产时的涂布工艺要求，另一方面还可以增强压敏胶的内聚力，提高压敏胶的剥离强度，因此本发明使用柔性聚合物和丙烯酸酯混合单体浆料为基础胶水，加入无机纳米粒子和自由基型光引发剂组成可紫外光固化的压敏胶体系，用紫外光便可以安全稳定的实现固化，能更好的实现工业化生产。
所述光引发剂选自2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮、1-羟基环己基苯基甲酮、2，4，6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化磷、2-异丙基硫杂蒽酮、二苯甲酮、2-甲基-2-吗啉基-1-(4-(甲硫基)苯基)-1-丙酮、安息香甲醚、安息香乙醚、安息香丁醚和安息香异丙醚。
本发明的另一技术解决方案是：一种制备可紫外光固化的压敏胶的方法，在柔性聚合物内加入丙烯酸酯类单体混合物，常温搅拌，使柔性聚合物完全溶解，然后加入无机纳米粒子和光引发剂，继续搅拌均匀，既得可紫外光固化的压敏胶。
搅拌方式为机械搅拌同时使用超声波辅助搅拌。可以提高无机纳米粒子在胶液中的分散程度，防止团聚。所述机械搅拌转速大于100转/分钟；超声波频率大于40KHz。
本发明的又一技术解决方案是：一种可紫外光固化的压敏胶带的制备方法，将制得的可紫外光固化的压敏胶涂布于基材上，并在压敏胶上覆盖一层离型聚丙烯膜或聚酯膜，置于紫外光下辐照，固化后去除覆盖膜，即得压敏胶带。
其中紫外光可以由多种光源提供，只要能够输出波长为200-500nm的紫外线均可。合适的光源有碳弧灯、汞蒸气灯、金属卤素灯、氙气灯以及特定波长的激光器等。优选的灯是Fusion System的无电极汞灯或工业上惯用的高压汞灯或中压汞灯。输出功率800至6000W。
覆盖离型聚丙烯膜或聚酯膜具有两方面的作用，一方面由于压敏胶组合物中含有一定量的丙烯酸酯类单体，覆盖离型聚丙烯膜或聚酯膜可以防止单体的挥发；另一方面，本发明的压敏胶组合物是通过丙烯酸酯类单体在紫外光辐照下发生自由基聚合反应而固化的，而空气中的氧气会对这种自由基聚合反应产生一定程度的阻聚作用，覆盖具有良好紫外线透过性的聚丙烯膜或聚酯膜可以隔绝空气，有利于固化反应的进行。
所述基材为纸、塑料膜、玻璃纤维布或金属膜。
本发明的优点是：可紫外光固化的压敏胶内不含挥发性的有机溶剂，固化工艺更安全稳定，涂布于基材后在紫外光辐照下可固化制得高性能压敏胶制品，制备工艺简化，环保节能。
具体实施方式
实施例1：
在反应釜中加入200g丁腈橡胶(瑞翁公司DN4050，丙烯腈含量35％)，再加入由1.2Kg丙烯酸丁酯，480g丙烯酸-2-乙基己酯，220g丙烯酸乙酯和100g丙烯酸组成的丙烯酸酯类混合单体，室温搅拌3h使丁腈橡胶完全溶解。再加入30g纳米二氧化硅(德固赛A200，平均粒径12nm)，以800转/分钟的转速搅拌30min，再超声分散10min，然后加入12g二苯甲酮，继续以800转/分钟的转速搅拌10min，即得可紫外光固化的压敏胶组合物。该压敏胶组合物的粘度为500cp.
将所得的压敏胶组合物用涂布机均匀涂布于聚酯(PET)膜上，控制胶层厚度为20μm，覆盖一层离型聚酯膜，然后置于2000W高压汞灯下20cm处辐照100s，去除覆盖的离型聚酯膜，即得压敏胶带。该胶带的性能为：180°剥离强度为5.3N/25mm，初粘性为12#，持粘性为＞24h.
实施例2：
将上述实施例1中压敏胶组合物的组分更改如下：
苯乙烯-丁二烯-苯乙烯聚合物弹性体(岳阳巴陵石化公司YH-792)300g，丙烯酸丁酯700g，丙烯酸-2-乙基己酯700g，150g丙烯酸乙酯和150g丙烯酸。其它组分和条件不变。制得压敏胶组合物粘度为415cp.
将所得的压敏胶组合物用涂布机均匀涂布于聚丙烯(BOPP)膜上，控制胶层厚度为25μm，覆盖一层离型聚酯膜，然后置于2000W高压汞灯下20cm处辐照60s。制得压敏胶带的性能为：180°剥离强度为6.5N/25mm，初粘性为19#，持粘性为＞24h。
实施例3：
在反应釜中加入200g丁腈橡胶(瑞翁公司DN4050，丙烯腈含量35％)，再加入由1.2Kg丙烯酸丁酯，400g丙烯酸-2-乙基己酯，200g丙烯酸-2-羟基乙酯和200g丙烯酸组成的丙烯酸酯类混合单体，室温搅拌3h使丁腈橡胶完全溶解。再加入15g纳米二氧化钛(德固赛AEROXIDE TiO2 P25，平均粒径21nm)，以800转/分钟的转速分散30min，再以频率大于40KHz的超声分散10min，然后加入20g 1-羟基环己基苯基甲酮(汽巴精化公司I-184)，继续搅拌10min，即得可紫外光固化的压敏胶组合物。该压敏胶组合物的粘度为460cp.
将所得的压敏胶组合物用涂布机均匀涂布于聚酯(PET)膜上，控制胶层厚度为25μm，覆盖一层离型聚酯膜，然后置于2000W高压汞灯下20cm处辐照60s，即得压敏胶带。该胶带的性能为：180°剥离强度为6.3N/25mm，初粘性为17#，持粘性为＞24h.
实施例4：
采用实施例2制得的压敏胶组合物，将其用涂布机均匀涂布于铝箔上，控制胶层厚度为25μm，覆盖一层离型聚丙烯膜，然后置于2000W高压汞灯下20cm处辐照40s。制得压敏胶带的性能为：180□剥离强度为7.8N/25mm，初粘性为16#，持粘性为＞24h.
对比实验例1：
实施例1中，去掉30g纳米二氧化硅(德固赛A200，平均粒径12nm)和超声分散的步骤，其余不变。所得压敏胶组合物的粘度为410cp.所得胶带的性能为：180□剥离强度为4.1N/25mm，初粘性为12#，持粘性为＞24h.
对比实验例2：
实施例3中，去掉15g纳米二氧化钛(德固赛AEROXIDE TiO2 P25，平均粒径21nm)和超声分散的步骤，其余不变。所得压敏胶组合物的粘度为430cp.所得胶带的性能为：180□剥离强度为5.3N/25mm，初粘性为13#，持粘性为＞24h.
上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。
Claims (8)
1.一种可紫外光固化的压敏胶，其特征在于：它由以下成分组成：
a、重量份为2-30份的选自丁腈橡胶或SIS弹性体中的一种以上的柔性聚合物；
b、重量份为70-98份的丙烯酸酯类单体混合物，且该丙烯酸酯类单体由重量份为20-50份的丙烯酸丁酯、10-60份的丙烯酸异辛酯、0-30份的丙烯酸乙酯和0-30份的丙烯酸组成；
c、重量份为0.2-20份的选自纳米二氧化硅、纳米二氧化钛或纳米碳酸钙中的一种以上的粒径为10-300纳米的无机纳米粒子；
d、重量份为0.1-5份的选自芳香酮类的自由基型光引发剂。
2.根据权利要求1所述的一种可紫外光固化的压敏胶，其特征在于：所述光引发剂选自2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮、1-羟基环己基苯基甲酮、2，4，6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化磷、2-异丙基硫杂蒽酮、二苯甲酮、2-甲基-2-吗啉基-1-(4-(甲硫基)苯基)-1-丙酮、安息香甲醚、安息香乙醚、安息香丁醚和安息香异丙醚。
3.一种制备如权利要求1所述的可紫外光固化的压敏胶的方法，其特征在于：在柔性聚合物内加入丙烯酸酯类单体混合物，常温搅拌，使柔性聚合物完全溶解，然后加入无机纳米粒子和光引发剂，继续搅拌均匀，即得可紫外光固化的压敏胶。
4.根据权利要求3所述的一种可紫外光固化的压敏胶的制备方法，其特征在于：纳米粒子的分散方式为机械搅拌同时使用超声波辅助分散。
5.根据权利要求4所述的一种可紫外光固化的压敏胶的制备方法，其特征在于：所述机械搅拌转速大于100转/分钟；超声波频率大于40KHz。
6.一种可紫外光固化的压敏胶带的制备方法，其特征在于：将权利要求1中制得的可紫外光固化的压敏胶涂布于基材上，并在压敏胶上覆盖一层离型聚丙烯膜或聚酯膜，置于紫外光下辐照，固化后去除覆盖膜，即得压敏胶带。
7.根据权利要求6所述的一种可紫外光固化的压敏胶带的制备方法，其特征在于：其中紫外光的波长为200-500nm。
8.根据权利要求6所述的一种可紫外光固化的压敏胶带的制备方法，其特征在于：所述基材为纸、塑料膜、玻璃纤维布或金属膜。
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