CN110157361A - 一种用于低表面能表面粘接的胶黏剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于低表面能表面粘接的胶黏剂，由重量份计的以下组分制成：丙烯酸丁酯30～40份，甲基丙烯酸甲酯10～15份，丙烯酸3～4份，丙烯酸羟乙酯30～40份，N‑羟甲基丙烯酰胺1～3份，氢化改性松香10～15份，乳化剂0.5～1份，引发剂0.1～0.2份，纳米SiO2 0.5～1.5份，不饱和硅烷偶联剂1～2份，水80～120份；先用不饱和硅烷偶联剂对纳米粒子进行表面处理后再进行有机‑无机纳米复合压敏胶乳液的合成而得。以丙烯酸酯为主要成分，通过软硬单体、功能单体的配合，并采用氢化改性松香对黏性进行改性，硅氧烷类偶联剂对纳米SiO2进行改性，使胶黏剂对低能表面材料具有良好的浸润性和黏结性能。

Description

一种用于低表面能表面粘接的胶黏剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及胶黏剂技术领域，尤其涉及一种用于低表面能表面粘接的胶黏剂及其制备方法。
背景技术
表面能是指存在于物体表面相对于物体内部本体的一种过多的能量，即表面分子与周围分子之间的相互作用能。在固体物理理论中，表面原子比物质内部的原子具有更多的能量，因此，根据能量最低原理，原子会自发的趋于物质内部而不是表面。
金属、纸、玻璃、织物等表面具有较高的表面能，易于粘接，聚丙烯、聚乙烯、聚四氟乙烯、硅橡胶制品等属于低表面能，一般的胶黏剂很难粘接，并很难保持长时间的粘合状态。物品的表面能跟室温相关，温度越低物体表面能越低，更不易与胶黏剂粘接。而黏结效果在很大程度上取决于胶黏剂的流动能力、胶黏剂与被粘物表面是否紧密接触或良好浸润等，因此，胶黏剂“浸润”表面的能力十分重要。
因此亟需提供一种可以用于粘接聚四氟乙烯、硅橡胶制品等低表面能物品，并且在低温-10℃仍然保持很好黏接力的低温用胶黏剂。
发明内容
本发明的目的是克服上述现有技术的缺点，提供一种可以用于粘接聚四氟乙烯、硅橡胶制品等低表面能物品，并且在低温-10℃仍能保持较高黏性的压敏胶黏剂，且环保无刺激性，同时提供该胶黏剂的制备方法。
本发明是通过以下技术方案来实现的：
一种用于低表面能表面粘接的胶黏剂，由重量份计的以下组分制成：
丙烯酸丁酯 30～40份；
甲基丙烯酸甲酯 10～15份；
丙烯酸 3～4份；
丙烯酸羟乙酯 30～40份；
N-羟甲基丙烯酰胺 1～3份；
氢化改性松香 10～15份；
乳化剂 0.5～1份；
引发剂 0.1～0.2份；
纳米SiO2 0.5～1.5份；
不饱和硅烷偶联剂 1～2份；
水 80～120份。
进一步地，所述不饱和硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷中的一种或几种的组合物。
进一步地，所述乳化剂为OP-10、SDS、SDBS中的一种或两种的组合物。
进一步地，所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸铵/亚硫酸钠、过硫酸钾/硫代硫酸钠、过硫酸钾/硫酸亚铁。
进一步地，纳米SiO2颗粒具有50m2/g～200m2/g的比表面积，优选具有较窄的粒度分布，分散性优选1.5～2.0。所述二氧化硅纳米颗粒之间的化学键是通过酸催化硅氧烷与纳米颗粒表面的质子化硅醇基团键合在一起而形成。而不饱和硅氧烷进一步将纳米SiO2颗粒均匀键合在网状高分子间，产生的积极效果是能够使胶黏剂具有突出的耐高低温性能，可在-10～190℃之间长期使用，且在高温和低温下仍然保持其粘接强度和柔韧性。
单纯松香类增粘剂只具有一定的黏性，而几乎没有任何黏结力，但是其具有对物品表面良好的浸润性，加入压敏胶中还可以提高胶黏剂的初粘性和黏结性。采用氢化改性松香作为本发明的增粘剂对压敏胶粘性进行改性，在增加本发明胶黏剂初粘性的同时，产生的积极效果是使用时稍微施加压力便可以对高能和低能表面材料具有良好的浸润性。
一种上述用于低表面能表面粘接的胶黏剂的制备方法，包括如下步骤：
S1、纳米SiO2粒子的表面处理：用不饱和硅烷偶联剂对纳米粒子进行表面处理；
S2、有机-无机纳米复合压敏胶乳液的合成：
S2-1、称取全部的反应单体、部分的水和乳化剂在室温下强烈搅拌，预乳化15min制得预乳化单体；
S2-2、将10％左右的预乳化单体置于反应釜内作为种子，边搅拌边加入部分引发剂溶液；
S2-3、升高反应温度到75℃，保温聚合15min生成种子乳液；
S2-4、缓慢滴加剩余的预乳化单体和引发剂溶液，控制滴加速度在4h内滴完；
S2-5、保温熟化30min；
S2-6、降温至65℃，搅拌下滴加一定浓度的氨水溶液，调节体系的pH值为7以上；
S2-7、冷却室温，过滤出料。
本发明的胶黏剂以丙烯酸酯为主要成分，通过软硬单体、功能单体的配合，并采用氢化改性松香对黏性进行改性，使用时稍微施加压力便可以对高能和低能表面材料具有良好的浸润性，对未处理的难粘材料，如聚四氟乙烯、聚酰亚胺、聚碳酸酯等都有较好的粘接性能；通过添加纳米SiO2进行改性，不饱和硅氧烷类偶联剂不仅可使无机纳米粒子与有机高分子链之间建立起键合力，使纳米粒子均匀分散而不团聚，使纳米粒子发挥其良好的增强功能，还使本发明的胶黏剂具有突出的耐高低温性能，可在-10～190℃之间长期使用，且在高温和低温下仍然保持其粘接强度和柔韧性。本发明的胶黏剂中纳米SiO2粒子、不饱和硅氧烷类偶联剂的存在，以及分子链上羧酸、羟基、胺基等极性活动基团的存在进一步加强了胶黏剂与低表面能材料表面之间的分子间作用力，增强胶黏剂与材料表面间的粘附力。另外，本发明的胶黏剂具有良好的化学惰性，使用寿命长，同时具有突出的耐湿性和电性能，因此在严峻条件下使用具有可靠性。
具体实施方式
一种用于低表面能表面粘接的胶黏剂，由重量份计的以下组分制成：
丙烯酸丁酯30～40份；甲基丙烯酸甲酯10～15份；丙烯酸3～4份；丙烯酸羟乙酯30～40份；N-羟甲基丙烯酰胺1～3份；氢化改性松香10～15份；乳化剂0.5～1份；引发剂0.1～0.2份；纳米SiO20.5～1.5份；不饱和硅烷偶联剂1～2份；水80～120份。纳米SiO2颗粒具有50m2/g～200m2/g的比表面积，优选具有较窄的粒度分布，分散性优选1.5～2.0。
一种上述用于低表面能表面粘接的胶黏剂的制备方法，包括如下步骤：
S1、纳米SiO2粒子的表面处理：用不饱和硅烷偶联剂对纳米粒子进行表面处理；
S2、有机-无机纳米复合压敏胶乳液的合成：
a.称取全部的反应单体、部分的水和乳化剂在室温下强烈搅拌，预乳化15min制得预乳化单体；
b.将10％左右的预乳化单体置于反应釜内作为种子，边搅拌边加入部分引发剂溶液；
c.升高反应温度到75℃，保温聚合15min生成种子乳液；
d.缓慢滴加剩余的预乳化单体和引发剂溶液，控制滴加速度在4h内滴完；
e.保温熟化30min；
f.降温至65℃，搅拌下滴加一定浓度的氨水溶液，调节体系的pH值为7以上；
g.冷却室温，过滤出料。
表1为实施例1至实施例4中各组分及含量。
表1实施例1～4的组分配方(份)
性能测试：
1)表观性能的检测
表2实施例1～4的表观性能测试结果
由表2可知，本发明实施例的产品均具有较好的稳定性，可稳定存放。
2)黏结性能测试：把乳液分别均匀涂布于牛皮卡纸的正面，置于100℃的烘箱中烘干，取出冷却，按照GB/T 4852-2002(滚球法)测试初粘性，采用聚乙烯塑料板按照GB/T2792-2014测试180°剥离强度，按照GB/T4851-2014测试持粘性。测试结果见表3。
表3实施例1～4的黏结性能测试结果
由表3可知，采用本发明制备的胶黏剂均具有较好的初粘性、持粘性和黏结强度，相比于对照例，其初粘性和剥离强度有了大幅度的改善。
3)耐高温性测试：将试样涂布在高温美纹纸上在100℃下烘干后，黏贴在表面平整光滑的钢板上，后置于180℃烘箱中保温1h，取出后趁热立即剥离，钢板上无残留。
4)耐寒性测试：将试样涂布在牛皮纸上在100℃下烘干后，黏贴在表面平整光滑的钢板上，后置于-10℃的无霜冰箱中4h，取出后牛皮纸仍能粘附在钢板上而不脱落，立即用力剥离后胶面仍柔软，不发脆。
由以上测试结果可知，本发明的热熔压敏胶具有较好的黏结性能，且耐高温耐寒性佳。
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 (6)

1.一种用于低表面能表面粘接的胶黏剂，其特征在于，由重量份计的以下组分制成：
丙烯酸丁酯 30～40份；
甲基丙烯酸甲酯 10～15份；
丙烯酸 3～4份；
丙烯酸羟乙酯 30～40份；
N-羟甲基丙烯酰胺 1～3份；
氢化改性松香 10～15份；
乳化剂 0.5～1份；
引发剂 0.1～0.2份；
纳米SiO2 0.5～1.5份；
不饱和硅烷偶联剂 1～2份；
水 80～120份。
2.根据权利要求1所述的一种用于低表面能表面粘接的胶黏剂，其特征在于，所述不饱和硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷中的一种或几种的组合物。
3.根据权利要求1所述的一种用于低表面能表面粘接的胶黏剂，其特征在于，所述乳化剂为OP-10、SDS、SDBS中的一种或两种的组合物。
4.根据权利要求1所述的一种用于低表面能表面粘接的胶黏剂，其特征在于，所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸铵/亚硫酸钠、过硫酸钾/硫代硫酸钠、过硫酸钾/硫酸亚铁。
5.根据权利要求1所述的一种用于低表面能表面粘接的胶黏剂，其特征在于，纳米SiO2颗粒具有50m2/g～200m2/g的比表面积。
6.一种如权利要求1至5任一所述的用于低表面能表面粘接的胶黏剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、纳米SiO2粒子的表面处理：用不饱和硅烷偶联剂对纳米粒子进行表面处理；
S2、有机-无机纳米复合压敏胶乳液的合成：
S2-1、称取全部的反应单体、部分的水和乳化剂在室温下强烈搅拌，预乳化15min制得预乳化单体；
S2-2、将10％左右的预乳化单体置于反应釜内作为种子，边搅拌边加入部分引发剂溶液；
S2-3、升高反应温度到75℃，保温聚合15min生成种子乳液；
S2-4、缓慢滴加剩余的预乳化单体和引发剂溶液，控制滴加速度在4h内滴完；
S2-5、保温熟化30min；
S2-6、降温至65℃，搅拌下滴加一定浓度的氨水溶液，调节体系的pH值为7以上；
S2-7、冷却室温，过滤出料。
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