CN104194688B - 一种多次可移水性丙烯酸酯压敏胶及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多次可移水性丙烯酸酯压敏胶及其制备方法和应用，该压敏胶采用多组分星形高分子聚合物为耦合剂，与软单体，硬单体，官能单体，阴离子型乳化剂，引发剂，交联剂，水，pH调节剂乳化聚合而成。本发明将星形聚合物应用于水性压敏胶的配方中，改善了胶体的粘着力，增强了胶体的稳定性以及不同介质的附着力，使胶体及其应用产品具备长期可移的特点，有利于环保节约和降低使用成本。
Description
【技术领域】
本发明涉及一种压敏胶及其制备方法，尤其涉及一种含有星形高分子聚合物的多次可移水性丙烯酸酯压敏胶及其制备方法和应用，属于高分子材料技术领域。
【背景技术】
压敏胶(PressureSensitiveAdhesive,PSA)是指不需添加固化剂或溶剂，也不需加热，只需稍微施加一点儿接触压力就能实现粘接的胶粘剂。压敏胶粘剂是一种自胶粘物质，在较小的作用力下就能形成比较牢固的粘接力，它在两物体表面之间形成的粘接力主要是范德华力，因此，粘接面形成后，粘接表面的结构没有被破坏。压敏胶最常见的使用形式是将压敏胶涂于塑料薄膜、织物、纸张或金属箔上制成胶粘带。我国功能性压敏胶粘带品种主要有医用胶粘带、阻燃胶粘带、导电胶粘带、防腐胶粘带和表面保护胶粘带等。市场上压敏胶产品分为溶剂型和水性两种，前者在制备成终端产品后难免含有甲苯，乙酸乙酯等有机溶剂，不宜在室内和无通风的场合使用；后者则以水为溶剂，制成终端产品后可以在室内和无通风的场所使用。目前市面上只有很少量水性可移胶产品，其它绝大多数为永久性胶，后者使用后会遗留残胶在粘贴表面，因而只能一次性使用，多数时候会造成二次污染。由于现有少量水性可移胶产品存在诸如持粘力稳定性差，难以达到多次可移，且在涂布过程中流体粘度不宜控制，涂料内聚力差，对各种界面附着力差等，造成普及应用受影响。因此，研制具有内聚力好、高可控剥离强度、乳液流变稳定性好，可多次可移以及性能稳定的压敏胶就成为当今重要的课题。
水性丙烯酸酯类压敏胶是目前应用最为广泛的压敏胶之一，它是丙烯酸酯单体和其它乙烯类单体的共聚物，其特点是分子结构中不含不饱和键而具有耐老化、耐光、粘接强度好，无色透明的优点，并且具有材料来源广泛，易合成，耐久性好，低温性能好，毒性小，粘接面广等综合性能。但聚丙烯酸酯压敏胶普遍存在内聚力不足、剥离强度可控性低、粘着力不够，流体年度不宜控制，用后留有残胶，无法重复使用等缺点。
【发明内容】
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种胶体粘着力强，稳定性提高以及对不同介质的附着力增强的多次可移水性丙烯酸酯压敏胶。
本发明的另一目的是提供上述压敏胶的制备方法。
本发明为了实现上述目的，采用以下技术方案：
一种多次可移水性丙烯酸酯压敏胶，其特征在于采用多组分星形高分子聚合物为耦合剂，所述的多组分星形高分子聚合物的结构通式(I)为：
其中n1＝2～20，n2＝3～39，R选自C1～C12直链烷基、C1～C12支链烷基，取代或未取代的C6～C10芳基，卤素取代C1～C10烷基，COO-、SO3H-、H2PO4 -取代C1～C10烷基。本发明中的卤素指的是氯、溴和/或碘，不包括氟，卤素取代是指被一个或多个卤素基团取代，例如一卤代或二卤代等；本发明中COO-、SO3H-、H2PO4 -取代C1～C10烷基是指被COO-、SO3H-、H2PO4 -中的一个或多个取代。
当n1＝4时，所述的多组分星形高分子为下列结构式(II)，结构式(III)，结构式(IV)中的一种或几种：
结构式(II)
结构式(III)
结构式(IV)
当n1＝5时，所述的多组分星形高分子聚合物为下列结构式(V)，结构式(VI)中的一种或两种：
结构式(V)
结构式(VI)
本发明一种多次可移水性丙烯酸酯压敏胶，其特征在于包括以下重量份组分：
组分1：软单体3.5～4.9份，硬单体0.4～0.8份，
官能单体0.5～0.8份，阴离子型乳化剂0.05份，
水17.1～21.1份，pH调节剂0.05～0.10份
组分2：引发剂0.1份，水4～5.6份，
组分3：引发剂0.1份，水3.0～5.0份，
组分4：交联剂1.9～2.9份，
组分5：耦合剂1.0～8.0份，
其中的耦合剂选自上述多组分星形高分子聚合物。
本发明中的软单体为丙烯酸丁酯和丙烯酸异辛酯按质量比1：1混合的混合物。
本发明中的硬单体为甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯按质量比4：5混合的混合物。
本发明中的阴离子型乳化剂优选为十二烷基硫酸钠。
本发明中的官能单体优选为丙烯酸。
本发明中的pH调节剂优选为碳酸氢钠，本发明中的引发剂为过硫酸钾，本发明中的交联剂为三羟基丙烷。
一种制备上述的多次可移水性丙烯酸酯压敏胶的方法，其特征在于包括以下具体步骤：
a、预乳化：将组分1中的阴离子型乳化剂与水混合溶解，充分搅拌并加热溶解，在搅拌状态下，依次加入软单体、硬单体、官能单体，搅拌期间，搅拌速度缓慢增加至500转/min，再恒速搅拌25～35min制得预乳化液；
b、乳液聚合：在反应器中加入组分2，加热使温度提高至82±2℃，待反应器中出现蓝光后半小时，滴加步骤a制得的预乳化液，控制3小时滴完，然后加入组分3，于86±2℃下恒温1小时为半成品；
c、调和：对步骤b得到的半成品停止加热，当温度降至40～50℃时，用组分1中的pH调节剂调节pH值至9，加入组分4和组分5，搅拌均匀后即可。
本发明步骤a中的非离子型乳化剂于60±5℃烘箱内加速溶解。
本发明多次可移水性丙烯酸酯压敏胶的应用。
本发明将多组分星形高分子聚合物作为耦合剂加入到水性丙烯酸共聚物乳液中，获得多次可移水性压敏胶，多组分星形高分子聚合物耦合剂是一种以多官能团硅氧环状类化合物为核体，以多组分长链聚合物为支链的的两性高分子聚合物，将其应用于胶体乳液的配方中，其星形高分子耦合剂长臂末端的功能性基团可以与聚丙烯酸酯类乳胶粒相互作用，形成多种可逆的物理耦合网络，从而增强流体的流变稳定性，改变了胶体乳液随固含量少量改变而大起大落的特性；在胶体水分大部分去除后，星形高分子上亲油性核心和外臂功能性基团占据压敏胶的表面，改善了胶体在各种惰性介质表面(如聚乙烯，聚丙烯，聚氯乙烯等)的粘着力，又可减少胶体表面极性基团的单位数量从而调节胶体对粘贴表面(家具，各种塑料平面，玻璃，皮革，涂过乳胶漆的墙面，等等)的剥离强度，使胶体具备了稳定又多次可移的特点。所制成的产品(如PP，PET，satinfabrics等等，见实例)即可以反复使用，减少浪费，又避免了大量使用含有化学有害物质的溶剂型可移胶，进而保护了环境。
本发明相对于现有技术，有以下优点：
本发明将星形聚合物应用于水性压敏胶的配方中，改善了胶体的粘着力，增强了胶体的稳定性以及不同介质的附着力，使胶体具备长期可移的特点，有利于环保节约和降低使用成本。
【具体实施方式】
本发明一种多次可移水性丙烯酸酯压敏胶，包括以下重量份组分：
组分1：软单体3.5～4.9份，硬单体0.4～0.8份，
官能单体0.5～0.8份，阴离子型乳化剂0.05份，
水17.1～21.1份，pH调节剂0.05～0.1份
组分2：引发剂0.1份，水4～5.6份，
组分3：引发剂0.1份，水3.0～5.0份，
组分4：交联剂1.9～2.9份，
组分5：耦合剂1.0～8.0份；
其中的多组分星形高分子聚合物的结构通式(I)如上述发明内容中的式(I)；优选n1＝4时的结构式(II)，结构式(III)和结构式(IV)中的一种或几种；优选n1＝5时的结构式(V)，结构式(VI)中的一种或两种。
本发明的制备方法为：
a、预乳化：将组分1中的阴离子型乳化剂与水混合溶解，充分搅拌并加热至60±5℃溶解，在搅拌状态下，依次加入软单体、硬单体、官能单体，搅拌时间控制在25～35min制得预乳化液，搅拌期间，搅拌速度缓慢增加至500转/min；
b、乳液聚合：在反应器中加入组分2，加热使温度提高至82±2℃，待反应器中出现蓝光后半小时，滴加步骤a制得的预乳化液，控制3小时滴完，然后加入组分3，于86±2℃下恒温1小时为半成品；
c、调和：对步骤b得到的半成品停止加热，当温度降至40～50℃时，用组分1中的pH调节剂调节pH值至9，加入组分4和组分5，搅拌均匀后即可。
为便于理解，下面结合具体实施例对本发明作进一步说明：
对比例1：
1、压敏胶重量份组份：
组分1：软单体3.5份，硬单体0.4份，
官能单体0.5份，阴离子型乳化剂0.05份，
水17.1份，pH调节剂0.05～0.1份，
组分2：引发剂0.1份，水4份，
组分3：引发剂0.1份，水3.0份，
组分4：交联剂1.9份，
2、压敏胶的制备
a、按组分1的配料先称取组分1中的阴离子型乳化剂，置于烧杯中，加入水，用搅拌器搅拌并加热到60±5℃至全部溶解；在上述搅拌状态下，依次加入组分1如数份量的单体，加入顺序为：软单体、硬单体、官能单体，期间，搅拌速度缓慢增加至500转/min，并恒速搅拌25～35min,制得预乳化液；
b、在反应器中加入组分2，加热使温度提高至82±2℃，待反应器中出现蓝光后半小时，滴加步骤a制得的预乳化液，控制3小时滴完，然后加入组分3，于86±2℃下恒温1小时为半成品；
c、将上述半成品停止加热，当温度降至40～50℃时，用组分1中的pH调节剂调节pH值至9，加入组分4，搅拌均匀后即得多次可移水性压敏胶产品。
3、压敏胶胶带的制作
用80um线棒涂布器将制得的压敏胶涂于PE膜上，室温下晾干90分钟，于90℃烘箱中烘90秒，取出降温。
对比例2：
压敏胶重量份组份：
组分1：软单体4.2份，硬单体0.6份，
官能单体0.7份，阴离子型乳化剂0.05份，
水19份，pH调节剂0.05～0.1份，
组分2：引发剂0.1份，水4.8份，
组分3：引发剂0.1份，水4.0份，
组分4：交联剂2.4份；
对比例2的制备方法同对比例1并同方法制备成压敏胶胶带。
对比例3：
压敏胶重量份组份：
组分1：软单体4.9份，硬单体0.8份，
官能单体0.8份，阴离子型乳化剂0.05份，
水21.1份，pH调节剂0.05～0.1份，
组分2：引发剂0.1份，水5.6份，
组分3：引发剂0.1份，水5.0份，
组分4：交联剂2.9份；
对比例3的制备方法同对比例1并同方法制备成压敏胶胶带。
实施例1a：组分1-4和制备实施方法同对比例1，在压敏胶的制备c步骤中，同组分4一起加入组分5多组分星形高分子聚合物(II)1.0份。
实施例1b：组分1-4和制备实施方法同对比例2，在压敏胶的制备c步骤中，同组分4一起加入组分5多组分星形高分子聚合物(II)5.0份。
实施例1c：组分1-4和制备实施方法同对比例3，在压敏胶的制备c步骤中，同组分4一起加入组分5多组分星形高分子聚合物(II)8.0份。
实施例2a：组分1-4和制备实施方法同对比例1，在压敏胶的制备c步骤中，同组分4一起加入组分5多组分星形高分子聚合物(III)1.0份。
实施例2b：组分1-4和制备实施方法同对比例2，在压敏胶的制备c步骤中，同组分4一起加入组分5多组分星形高分子聚合物(III)5.0份。
实施例2c：组分1-4和制备实施方法同对比例3，在压敏胶的制备c步骤中，同组分4一起加入组分5多组分星形高分子聚合物(III)8.0份。
实施例3a：组分1-4和制备实施方法同对比例1，在压敏胶的制备c步骤中，同组分4一起加入组分5多组分星形高分子聚合物(IV)1.0份。
实施例3b：组分1-4和制备实施方法同对比例2，在压敏胶的制备c步骤中，同组分4一起加入组分5多组分星形高分子聚合物(IV)5.0份。
实施例3c：组分1-4和制备实施方法同对比例3，在压敏胶的制备c步骤中，同组分4一起加入组分5多组分星形高分子聚合物(IV)8.0份。
实施例4a：组分1-4和制备实施方法同对比例1，在压敏胶的制备c步骤中，同组分4一起加入组分5多组分星形高分子聚合物(V)1.0份。
实施例4b：组分1-4和制备实施方法同对比例2，在压敏胶的制备c步骤中，同组分4一起加入组分5多组分星形高分子聚合物(V)5.0份。
实施例4c：组分1-4和制备实施方法同对比例3，在压敏胶的制备c步骤中，同组分4一起加入组分5多组分星形高分子聚合物(V)8.0份。
实施例5a：组分1-4和制备实施方法同对比例1，在压敏胶的制备c步骤中，同组分4一起加入组分5多组分星形高分子聚合物(VI)1.0份。
实施例5b：组分1-4和制备实施方法同对比例2，在压敏胶的制备c步骤中，同组分4一起加入组分5多组分星形高分子聚合物(VI)5.0份。
实施例5c：组分1-4和制备实施方法同对比例3，在压敏胶的制备c步骤中，同组分4一起加入组分5多组分星形高分子聚合物(VI)8.0份。
实施例6a:组分1-4和制备实施方法同对比例2，在压敏胶的制备c步骤中，同组分4一起加入组分5：多组分星形高分子聚合物(II)2份和聚合物(III)3.0份的混合物。
实施例6b:组分1-4和制备实施方法同对比例2，在压敏胶的制备c步骤中，同组分4一起加入组分5：多组分星形高分子聚合物(II)2份、聚合物(III)3.0份和聚合物(IV)的混合物。
实施例6c组分1-4和制备实施方法同对比例2，在压敏胶的制备c步骤中，同组分4一起加入组分5：多组分星形高分子聚合物(V)2份和(VI)3.0份的混合物。
对比例1-3和实施例1-5所制备压敏胶带的性能测试如表1所示：
表1：
| 初粘性(球号) | 持粘性 | 残胶 | 可移次数(次) | |
| 对比例1 | 8 | 48h | 钢板上大量残胶 | 5 |
| 对比例2 | 9 | 48h | 钢板上大量残胶 | 5 |
| 对比例3 | 10 | 48h | 钢板上大量残胶 | 5 |
| 实施例1a | 15 | 6周 | 无残胶 | ≥100 |
| 实施例1b | 18 | 7周 | 无残胶 | ≥100 |
| 实施例1c | 16 | 6周 | 无残胶 | ≥100 |
| 实施例2a | 17 | 5周 | 无残胶 | ≥100 |
| 实施例2b | 18 | 6周 | 无残胶 | ≥100 |
| 实施例2c | 18 | 6周 | 无残胶 | ≥100 |
| 实施例3a | 16 | 6周 | 无残胶 | ≥100 |
| 实施例3b | 17 | 8周 | 无残胶 | ≥100 |
| 实施例3c | 18 | 7周 | 无残胶 | ≥100 |
| 实施例4a | 17 | 8周 | 无残胶 | ≥100 |
| 实施例4b | 16 | 8周 | 无残胶 | ≥100 |
| 实施例4c | 18 | 7周 | 无残胶 | ≥100 |
| 实施例5a | 18 | 7周 | 无残胶 | ≥100 |
| 实施例5b | 15 | 9周 | 无残胶 | ≥100 |
| 实施例5c | 17 | 7周 | 无残胶 | ≥100 |
| 实施例6a | 16 | 9周 | 无残胶 | ≥100 |
| 实施例6b | 18 | 6周 | 无残胶 | ≥100 |
| 实施例6c | 17 | 7周 | 无残胶 | ≥100 |
本发明涉及的其它未说明部分与现有技术相同。
Claims (10)
1.一种多次可移水性丙烯酸酯压敏胶，其特征在于采用多组分星形高分子聚合物为耦合剂，所述的多组分星形高分子聚合物的结构通式(I)为：
其中n1＝4～5，n＝3～39，R选自C1～C12直链烷基、C1～C12支链烷基，取代或未取代的C6～C10芳基，卤素取代C1～C10烷基，COO-、SO3H-、H2PO4 -取代C1～C10烷基。
2.根据权利要求1所述的一种多次可移水性丙烯酸酯压敏胶，其特征在于当n1＝4时，所述的多组分星形高分子聚合物为下列结构式(II)，结构式(III)，结构式(IV)中的一种或几种：
结构式(II)
结构式(III)
结构式(IV)
3.根据权利要求1所述的一种多次可移水性丙烯酸酯压敏胶，其特征在于当n1＝5时，所述的多组分星形高分子聚合物为下列结构式(V)，结构式(VI)中的一种或两种：
结构式(V)
结构式(VI)
4.根据权利要求1或2或3所述的一种多次可移水性丙烯酸酯压敏胶，其特征在于包括以下重量份组分：
组分1：软单体3.5～4.9份，硬单体0.4～0.8份，
官能单体0.5～0.8份，阴离子型乳化剂0.05份，
水17.1～21.1份，pH调节剂0.05～0.1份
组分2：引发剂0.1份，水4～5.6份，
组分3：引发剂0.1份，水3.0～5.0份，
组分4：交联剂1.9～2.9份，
组分5：耦合剂1.0～8.0份，
其中的耦合剂为多组分星形高分子聚合物。
5.根据权利要求4所述的一种多次可移水性丙烯酸酯压敏胶，其特征在于所述的软单体为丙烯酸丁酯和丙烯酸异辛酯按质量比1：1混合的混合物。
6.根据权利要求4所述的一种多次可移水性丙烯酸酯压敏胶，其特征在于所述的硬单体为甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯按质量比4:5混合的混合物。
7.根据权利要求4所述的一种多次可移水性丙烯酸酯压敏胶，其特征在于所述的阴离子型乳化剂为十二烷基硫酸钠，所述的官能单体为丙烯酸。
8.根据权利要求4所述的一种多次可移水性丙烯酸酯压敏胶，其特征在于所述的pH调节剂为碳酸氢钠，所述的引发剂为过硫酸钾，所述的交联剂为三羟基丙烷。
9.一种制备权利要求4所述的多次可移水性丙烯酸酯压敏胶的方法，其特征在于包括以下具体步骤：
a、预乳化：将组分1中的阴离子型乳化剂与水混合溶解，充分搅拌并加热溶解，在搅拌状态下，依次加入软单体、硬单体、官能单体，搅拌期间，搅拌速度缓慢增加至500转/min，再恒速搅拌25～35min制得预乳化液；
b、乳液聚合：在反应器中加入组分2，加热使温度提高至82±2℃，待反应器中出现蓝光后半小时，滴加步骤a制得的预乳化液，控制3小时滴完，然后加入组分3，于86±2℃下恒温1小时为半成品；
c、调和：对步骤b得到的半成品停止加热，当温度降至40～50℃时，用组分1中的pH调节剂调节pH值至9，加入组分4和组分5，搅拌均匀后即可。
10.一种权利要求1所述多次可移水性丙烯酸酯压敏胶的应用。
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