单组分自交联型耐高温乳液压敏胶及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及压敏胶领域,具体涉及一种单组分自交联型耐高温乳液压敏胶及其制备方法和应用。
背景技术
压敏胶是一种对压力敏感的胶黏剂,俗称不干胶,可分为乳液型和溶剂型两大类,主要应用于包装、电子、电器、汽车、光电产业、广告及标签等广泛领域。
乳液型压敏胶具有无毒无污染、操作简便、聚合物分子量较高等优点,但也存在初粘力、持粘力、180°剥离强度之间的平衡略差的综合性能不高,耐湿热性能较差等应用缺陷。针对这些问题,进行交联改性研究具有重要的现实意义。N-羟甲基丙烯酰胺(NMA)为目前普遍采用的交联单体(CN1730547),但其交联温度较高,在高温烘焙过程中会释放甲醛,不利于环保和人体健康。在现有技术中,生产压敏胶时,大多采用加入交联剂的外交联方法,如CN101597355中采用外加氮丙啶与羧基反应实现交联,CN101580682中以异氰酸(NCO)基团与丙烯酸酯乳液中的活泼氢反应,因此贮存期比较短,过时则报废。为了避免以上情况的发生,只能以双组分形式贮存与运输,使用前混合,给贮存与运输带来了很大的麻烦。
发明内容
基于此,本发明提供了一种自交联型耐高温乳液压敏胶,该乳液压敏胶稳定性好,满足储存与运输的需要。
具体技术方案如下:
一种自交联型耐高温乳液压敏胶,由以下重量份的原料制备而成:
所述的软单体为丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯中的一种或两种;
所述的硬单体为苯乙烯、醋酸乙烯酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯中的一种或几种;
所述的功能单体为丙烯酸;
所述的自交联单体为甲基丙烯酸缩水甘油酯;
所述的乳化剂为壬基酚聚氧乙烯醚硫酸钠;
所述的引发剂为过硫酸钾或过硫酸铵中的一种;
所述的缓冲剂为碳酸氢钠或碳酸钠中的一种;
所述的催化剂为四甲基氢氧化铵。
在其中一些实施例中,所述乳液压敏胶由以下重量份的原料制备而成:
在其中一个实施例中,所述乳液压敏胶由以下重量份的原料制备而成:
本发明还提供了上述自交联型耐高温乳液压敏胶的制备方法。
具体技术方案如下:
一种上述自交联型耐高温乳液压敏胶的制备方法,包括以下步骤:
(1)预乳液的制备:按配比将全部软单体、硬单体、功能单体、自交联单体、乳化剂、缓冲剂与部分去离子水以及部分引发剂混合,搅拌均匀,得到预乳液;
(2)乳液聚合:在反应釜中加入剩余去离子水,加热到75~80℃,搅拌下,加入剩余引发剂、缓冲剂以及15~25份步骤(1)制得的预乳液,待体系出现蓝相后,开始滴加剩余的步骤(1)制得的预乳液,滴加完毕后,保温反应0.8-1.2h,升温至85~90℃,继续保温反应0.8-1.2h后,降温至40~50℃,调节pH至7~9,加入催化剂,搅拌均匀,过滤,出料,得自交联型耐高温乳液压敏胶;
步骤(1)与步骤(2)中加入去离子水的重量比为3:1;
步骤(1)与步骤(2)中加入引发剂的重量比为2~3:1。
在其中一些实施例中,步骤(1)与步骤(2)中加入引发剂的重量比为5:2。
在其中一些实施例中,步骤(2)所述搅拌速度为150~250r/min,滴加剩余的步骤(1)制得的预乳液的时间为2~3h,所述降温为降至45℃,所述调节pH为用质量分数25~35%的氨水调节乳液pH至8;所述催化剂为质量分数25%的四甲基氢氧化铵水溶液。
本发明还提供了上述乳液压敏胶的应用。
具体技术方案如下:
上述乳液压敏胶在制备压敏胶制品中的应用。
本发明还提供了一种压敏胶带。
具体技术方案如下:
一种压敏胶带,由上述自交联型耐高温乳液压敏胶制备而成。
本发明还提供了上述压敏胶带的制备方法。
具体技术方案如下:
上述压敏胶带的制备方法,包括以下步骤:将上述自交联型耐高温乳液压敏胶涂布在薄膜上,在100~110℃的温度下烘干,即得压敏胶带。
在其中一些实施例中,所述薄膜为聚对苯二甲酸乙二醇酯,烘干温度为105℃。
本发明的反应产物体系中,由于加入的甲基丙烯酸缩水甘油酯与丙烯酸在室温下不发生交联反应,仅在涂布加热作用下才能发生进一步的交联反应,这使得单组分交联型乳液压敏胶在室温下贮存时间更长且性能稳定;通过加热进行交联反应后的压敏胶的初粘力、持粘力、180°剥离强度综合性能的平衡进一步得到提高且还能具有优良的耐热性能和耐水性能。
与现有的技术相比,本发明具有如下优点和有益效果:
(1)本发明提供的单组分自交联型耐高温乳液压敏胶稳定性好,使用时无需配料,使用方便,生产效率高,生产过程稳定,储存与运输过程稳定,易于控制。
(2)本发明提供的单组分自交联型耐高温乳液压敏胶环保安全,交联度大,具有较好的初粘力、持粘力及180°剥离强度,并且具有较好的耐高温、耐水性能。
(3)本发明所用的制备原料简单易得,制备成本较低,适用于工业化生产。
具体实施方式
下面结合实施例和对比例对本发明做进一步的说明,但本发明的保护范围并不局限于实施例表达的范围。
实施例1
本实施例的自交联型耐高温乳液压敏胶由以下原料制备而成:
90g丙烯酸丁酯、10g甲基丙烯酸甲酯、2g丙烯酸、0.8g壬基酚聚氧乙烯醚硫酸钠、6g甲基丙烯酸缩水甘油酯、0.5g过硫酸钾、0.5g四甲基氢氧化铵、100g去离子水。
本实施例的乳液压敏胶及其压敏胶带的制备方法如下:
(1)预乳液的制备
将90g丙烯酸丁酯、10g甲基丙烯酸甲酯、2g丙烯酸、0.8g壬基酚聚氧乙烯醚硫酸钠、6g甲基丙烯酸缩水甘油酯、75g去离子水以及0.35g过硫酸钾混合,机械搅拌均匀后,得到乳白色的预乳液。
(2)乳液聚合
将装备有机械搅拌器、回流冷凝管、温度计以及恒压滴液漏斗的四口反应瓶中加入25g去离子水后置于水浴中加热到80℃,在150r/min的转速搅拌下,往反应瓶中加入0.15g过硫酸钾、0.15g碳酸氢钠以及35g步骤(1)制得的预乳液。待体系出现蓝相后,开始滴加剩余的步骤(1)所得的预乳液,在2~3h内滴加完毕,保温反应1h后升温至85~90℃,继续保温反应1h后,降至45℃,用质量分数30%的氨水调节pH至8,加入0.5g四甲基氢氧化铵(质量分数为25%的水溶液),搅拌均匀,过滤,出料,得压敏胶乳液1。
(3)自交联型耐高温乳液压敏胶带的制备
将步骤(2)制得的压敏胶乳液涂布在PET薄膜上,在105℃烘干,得到压敏胶厚度约为20μm的自交联型耐高温乳液压敏胶带1。
实施例2
本实施例的自交联型耐高温乳液压敏胶由以下原料制备而成:
80g丙烯酸异辛酯、20g醋酸乙烯酯、2g丙烯酸、0.8g壬基酚聚氧乙烯醚硫酸钠、8g甲基丙烯酸缩水甘油酯、0.9g过硫酸钾、0.7g四甲基氢氧化铵、100g去离子水。
本实施例的乳液压敏胶及其压敏胶带的制备方法如下:
(1)预乳液的制备
将80g丙烯酸异辛酯、20g醋酸乙烯酯、2g丙烯酸、0.8g壬基酚聚氧乙烯醚硫酸钠、8g甲基丙烯酸缩水甘油酯、75g去离子水以及0.64g过硫酸钾混合,机械搅拌均匀后,得到乳白色的预乳液。
(2)乳液聚合
将装备有机械搅拌器、回流冷凝管、温度计以及恒压滴液漏斗的四口反应瓶中加入25g去离子水后置于水浴中加热到80℃,150r/min转速搅拌下,往反应瓶中加入0.26g过硫酸钾、0.15g碳酸氢钠以及35g步骤(1)制得的预乳液。待体系出现蓝相后,开始滴加剩余的步骤(1)所得的预乳液,在2~3h内滴加完毕,保温反应1h后升温至85~90℃,继续保温反应1h后,降至45℃,用质量分数30%的氨水调节pH至8,加入0.7g四甲基氢氧化铵(质量分数为25%的水溶液),搅拌均匀,过滤,出料,得压敏胶乳液2。
(3)自交联型耐高温乳液压敏胶带的制备
将步骤(2)制得的压敏胶乳液涂布在PET薄膜上,在105℃烘干,得到压敏胶厚度约为20μm的自交联型耐高温乳液压敏胶带2。
实施例3
本实施例的自交联型耐高温乳液压敏胶由以下原料制备而成:
将85g丙烯酸丁酯、15g醋酸乙烯酯、2g丙烯酸、0.8g壬基酚聚氧乙烯醚硫酸钠、2g甲基丙烯酸缩水甘油酯、0.9g过硫酸钾、0.5g四甲基氢氧化铵、100g去离子水。
本实施例的乳液压敏胶及其压敏胶带的制备方法如下:
(1)预乳液的制备
将85g丙烯酸丁酯、15g醋酸乙烯酯、2g丙烯酸、0.8g壬基酚聚氧乙烯醚硫酸钠、2g甲基丙烯酸缩水甘油酯、75g去离子水以及0.64g过硫酸钾混合,机械搅拌均匀后,得到乳白色的预乳液。
(2)乳液聚合
将装备有机械搅拌器、回流冷凝管、温度计以及恒压滴液漏斗的四口反应瓶中加入25g去离子水后置于水浴中加热到80℃,150r/min转速搅拌下,往反应瓶中加入0.26g过硫酸钾、0.15g碳酸氢钠以及35g步骤(1)制得的预乳液。待体系出现蓝相后,开始滴加剩余的步骤(1)所得的预乳液,在2~3h内滴加完毕,保温反应1h后升温至85~90℃,继续保温反应1h后,降至45℃,用质量分数30%的氨水调节pH至8,加入0.5g四甲基氢氧化铵(质量分数为25%的水溶液),搅拌均匀,过滤,出料,得压敏胶乳液3。
(3)自交联型耐高温乳液压敏胶带的制备
将步骤(2)制得的压敏胶乳液涂布在PET薄膜上,在105℃烘干,得到压敏胶厚度约为20μm的自交联型耐高温乳液压敏胶带3。
实施例4
本实施例的自交联型耐高温乳液压敏胶由以下原料制备而成:
将85g丙烯酸丁酯、15g醋酸乙烯酯、2g丙烯酸、0.8g壬基酚聚氧乙烯醚硫酸钠、4g甲基丙烯酸缩水甘油酯、0.9g过硫酸钾、0.5g四甲基氢氧化铵、100g去离子水。
本实施例的乳液压敏胶及其压敏胶带的制备方法如下:
(1)预乳液的制备
将85g丙烯酸丁酯、15g醋酸乙烯酯、2g丙烯酸、0.8g壬基酚聚氧乙烯醚硫酸钠、4g甲基丙烯酸缩水甘油酯、75g去离子水以及0.64g过硫酸钾混合,机械搅拌均匀后,得到乳白色的预乳液。
(2)乳液聚合
将装备有机械搅拌器、回流冷凝管、温度计以及恒压滴液漏斗的四口反应瓶中加入25g去离子水后置于水浴中加热到80℃,150r/min转速搅拌下,往反应瓶中加入0.26g过硫酸钾、0.15g碳酸氢钠以及35g步骤(1)制得的预乳液。待体系出现蓝相后,开始滴加剩余的步骤(1)所得的预乳液,在2~3h内滴加完毕,保温反应1h后升温至85~90℃,继续保温反应1h后,降至45℃,用质量分数30%的氨水调节pH至8,加入0.5g四甲基氢氧化铵(质量分数为25%的水溶液),搅拌均匀,过滤,出料,得压敏胶乳液4。
(3)自交联型耐高温乳液压敏胶带的制备
将步骤(2)制得的压敏胶乳液涂布在PET薄膜上,在105℃烘干,得到压敏胶厚度约为20μm的自交联型耐高温乳液压敏胶带4。
实施例5
本实施例的自交联型耐高温乳液压敏胶由以下原料制备而成:
将85g丙烯酸丁酯、15g醋酸乙烯酯、2g丙烯酸、0.8g壬基酚聚氧乙烯醚硫酸钠、6g甲基丙烯酸缩水甘油酯、0.9g过硫酸钾、0.5g四甲基氢氧化铵、100g去离子水。
本实施例的乳液压敏胶及其压敏胶带的制备方法如下:
(1)预乳液制备
将85g丙烯酸丁酯、15g醋酸乙烯酯、2g丙烯酸、0.8g壬基酚聚氧乙烯醚硫酸钠、6g甲基丙烯酸缩水甘油酯、75g去离子水以及0.64g过硫酸钾混合,机械搅拌均匀后,得到乳白色的预乳液。
(2)乳液聚合
将装备有机械搅拌器、回流冷凝管、温度计以及恒压滴液漏斗的四口反应瓶中加入25g去离子水后置于水浴中加热到80℃,150r/min转速搅拌下,往反应瓶中加入0.26g过硫酸钾、0.15g碳酸氢钠以及35g步骤(1)制得的预乳液。待体系出现蓝相后,开始滴加剩余的步骤(1)所得的预乳液,在2~3h内滴加完毕,保温反应1h后升温至85~90℃,继续保温反应1h后,降至45℃,用质量分数30%的氨水调节pH至8,加入0.5g四甲基氢氧化铵(质量分数为25%的水溶液),搅拌均匀,过滤,出料,得压敏胶乳液5。
(3)自交联型耐高温乳液压敏胶带的制备
将步骤(2)制得的压敏胶乳液涂布在PET薄膜上,在105℃烘干,得到压敏胶厚度约为20μm的自交联型耐高温乳液压敏胶带5。
实施例6
本实施例的自交联型耐高温乳液压敏胶由以下原料制备而成:
将85g丙烯酸丁酯、15g醋酸乙烯酯、2g丙烯酸、0.8g壬基酚聚氧乙烯醚硫酸钠、8g甲基丙烯酸缩水甘油酯、0.9g过硫酸钾、0.5g四甲基氢氧化铵、100g去离子水。
本实施例的乳液压敏胶及其压敏胶带的制备方法如下:
(1)预乳液的制备
将85g丙烯酸丁酯、15g醋酸乙烯酯、2g丙烯酸、0.8g壬基酚聚氧乙烯醚硫酸钠、8g甲基丙烯酸缩水甘油酯、75g去离子水以及0.64g过硫酸钾混合,机械搅拌均匀后,得到乳白色的预乳液。
(2)乳液聚合
将装备有机械搅拌器、回流冷凝管、温度计以及恒压滴液漏斗的四口反应瓶中加入25g去离子水后置于水浴中加热到80℃,150r/min转速搅拌下,往反应瓶中加入0.26g过硫酸钾、0.15g碳酸氢钠以及35g步骤(1)制得的预乳液。待体系出现蓝相后,开始滴加剩余的步骤(1)所得的预乳液,在2~3h内滴加完毕,保温反应1h后升温至85~90℃,继续保温反应1h后,降至45℃,用质量分数30%的氨水调节pH至8,加入0.5g四甲基氢氧化铵(质量分数为25%的水溶液),搅拌均匀,过滤,出料,得聚合物乳液6。
(3)自交联型耐高温乳液压敏胶带的制备
将步骤(2)制得的压敏胶乳液涂布在PET薄膜上,在105℃烘干,得到压敏胶厚度约为20μm的自交联型耐高温乳液压敏胶带6。
对比实施例7
本对比实施例的压敏胶由以下原料制备而成:
将85g丙烯酸丁酯、15g醋酸乙烯酯、2g丙烯酸、8g甲基丙烯酸缩水甘油酯、0.8g壬基酚聚氧乙烯醚硫酸钠、0.9g过硫酸钾、100g去离子水。
本对比实施例的压敏胶及其压敏胶带的制备方法如下:
(1)预乳液的制备
将85g丙烯酸丁酯、15g醋酸乙烯酯、2g丙烯酸、0.8g壬基酚聚氧乙烯醚硫酸钠、8g甲基丙烯酸缩水甘油酯、75g去离子水以及0.64g过硫酸钾混合,机械搅拌均匀后,得到乳白色的预乳液。
(2)乳液聚合
将装备有机械搅拌器、回流冷凝管、温度计以及恒压滴液漏斗的四口反应瓶中加入25g去离子水后置于水浴中加热到80℃,150r/min转速搅拌下,往反应瓶中加入0.26g过硫酸钾、0.15g碳酸氢钠以及35g步骤(1)制得的预乳液。待体系出现蓝相后,开始滴加剩余的步骤(1)所得的预乳液,在2~3h内滴加完毕,保温反应1h后升温至85~90℃,继续保温反应1h后,降至45℃,用质量分数30%的氨水调节pH至8,过滤,出料,得压敏胶乳液7。
(3)自交联型耐高温乳液压敏胶带的制备
将步骤(2)制得的压敏胶乳液涂布在PET薄膜上,在105℃烘干,得到压敏胶厚度约为20μm的乳液压敏胶带7。
对比实施例8
本对比实施例的压敏胶由以下原料制备而成:
将85g丙烯酸丁酯、15g醋酸乙烯酯、2g丙烯酸、8g甲基丙烯酸缩水甘油酯、0.5gOP-10、0.05g十二烷基苯磺酸钠、0.9g过硫酸钾、0.5g四甲基氢氧化铵、100g去离子水。
本对比实施例的压敏胶及其压敏胶带的制备方法如下:
(1)预乳液的制备
将85g丙烯酸丁酯、15g醋酸乙烯酯、2g丙烯酸、0.5gOP-10、0.05g十二烷基苯磺酸钠、8g甲基丙烯酸缩水甘油酯、75g去离子水以及0.64g过硫酸钾混合,机械搅拌均匀后,得到乳白色的预乳液。
(2)乳液聚合
将装备有机械搅拌器、回流冷凝管、温度计以及恒压滴液漏斗的四口反应瓶中加入25g去离子水后置于水浴中加热到80℃,150r/min转速搅拌下,往反应瓶中加入0.26g过硫酸钾、0.15g碳酸氢钠以及35g步骤(1)制得的预乳液。待体系出现蓝相后,开始滴加剩余的步骤(1)所得的预乳液,在2~3h内滴加完毕,保温反应1h后升温至85~90℃,继续保温反应1h后,降至45℃,调节pH至8,加入0.5g四甲基氢氧化铵(质量分数为25%的水溶液),搅拌均匀,过滤,出料,得压敏胶乳液8。
(3)自交联型耐高温乳液压敏胶带的制备
将步骤(2)制得的压敏胶乳液涂布在PET薄膜上,在105℃烘干,得到压敏胶厚度约为20μm的乳液压敏胶带8。
实施例9性能测试
一、对实施例1~6以及对比实施例7~8制得的压敏胶乳液1~8进行相关性能测试。
压敏胶乳液的测试方法如下所示:
(1)聚合过程及乳液外观:肉眼观察
(2)储存稳定性:将乳液在室温条件下静置,观察有无沉淀产生;
(3)固含量:重量法,取一定质量的乳液(M0),在120℃条件下烘烤至恒重,称量烘干后的质量M1,然后计算出固含量=M1/M0。
压敏胶乳液的性能测试结果如表1所示:
表1压敏胶乳液的性能
注:编号1~8分别对应表示压敏胶乳液1~8。
从表1数据可见,乳液8呈现出乳白色,稳定性仅能贮存1个月;而采用壬基酚聚氧乙烯醚硫酸钠乳化剂制备出压敏胶乳液1~7的外观呈乳白色泛蓝光,且稳定性均超过6个月,可见乳化剂壬基酚聚氧乙烯醚硫酸钠的乳化效果好,使本发明的压敏胶乳液具有更好的稳定性,本发明的生产工艺稳定,制备的压敏胶乳液1~7贮存稳定性均超过半年,满足贮存与运输需要。
二、对自交联型耐高温乳液压敏胶1~6、乳液压敏胶7~8进行相关性能测试
自交联型耐高温乳液压敏胶性能测试,包括压敏胶带的初粘力、持粘力、180°剥离强度、高温持粘力以及耐高温时间和最高耐温,具体测试方法、标准如下所示:
(1)初粘力:按GB-4852-84标准测试;
(2)180°剥离强度:按GB-279-81标准测试;
(3)持粘力:选用温度型胶带保持力试验机(MIDELKJ-6012)。按照GB/T4851-1998进行测试,以胶带掉落的时间来计算持粘力,因25mm×25mm的测试时间较长,粘接面积改为12.5mm×12.5mm。
(4)高温持粘力:选用温度型胶带保持力试验机(MIDELKJ-6012),按照GB/T4851-1998制样标准,在130℃下进行持粘力测试,以此来评估压敏胶带的耐高温性能。
(5)耐高温时间:将待测压敏胶带贴在镜面不锈钢板上,放置于130℃的恒温烘箱中,分隔30min后剥开胶带检查胶层的破损,以剥离后出现残胶暗影的时间来计算耐高温时间。
(6)最高耐温:将待测压敏胶带贴在镜面不锈钢板上,放置于不同温度的烘箱中,放置30min后剥开胶带检查胶层的破损,以剥离后出现残胶暗影所处的温度视为最高耐温。
压敏胶的性能测试结果如表2所示:
表2自交联型耐高温乳液压敏胶的性能
注:a、编号1~8分别对应为自交联型耐高温压敏胶带1~6和对比实施例乳液压敏胶带7~8。
b、持粘力测试,因25mm×25mm的测试时间较长,自交联型耐高温乳液压敏胶带3在25mm×25mm时的持粘力>1个月,因此将持粘力测试的粘接面积改为12.5mm×12.5mm。
由测试结果可知,自交联型耐高温乳液压敏胶带3在25mm×25mm时的持粘力>1个月,可判断本发明的自交联型耐高温乳液压敏胶具有很好的室温持粘力。
与对比实施例乳液压敏胶带7相比,自交联型耐高温乳液压敏胶带1~6均具优良的高温持粘力,其表现为耐高温时间均大于对比实施例7的乳液压敏胶。自交联型耐高温乳液压敏胶带3的耐高温性能比实施例1-2、4-6的压敏胶带差,原因是其自交联单体加入量较少所致。
与对比实施例乳液压敏胶带7相比,自交联型耐高温乳液压敏胶带6具有优良的耐高温性能,其高温持粘力和耐高温时间都远大于对比实施例乳液压敏胶带7,原因是其催化剂导致反应体系交联程度变大所引起的。
与对比实施例乳液压敏胶带8相比,自交联型耐高温乳液压敏胶带6具有优良的耐高温性能,原因是其乳化剂壬基酚聚氧乙烯醚硫酸钠乳化效果优良所致。
本发明制备的压敏胶带1~2、4~6的初粘力>20号钢球,180°剥离强度>8.50N/25mm,持粘力>150min/12.5mm,可耐130℃>8h,最高可耐180℃高温,具有很好的综合性能。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。