CN111154420B - 一种耐低温可重工tpu基材压敏胶带 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种耐低温可重工TPU基材压敏胶带，包括TPU基材，和设置在TPU基材两侧的热塑性弹性压敏胶，本发明通过对热塑性压敏胶层进行接枝改性，使TPU双面胶带具有极佳抗冲击性，经过多次（‑40℃*30min~60℃*30min）*200循环，拉伸强度＞50MPa、断裂伸长率＞1000%，通过简单整体拉伸该胶带可从各种材料表面快速无残留的移除，方便快捷，对零部件无污染和损害；在‑30℃下对偏光片、铝板、阳极氧化铝板等各种材料表面有很好的浸润性和高而持久的粘着力，对钢板（SUS）剥离力为2500~3000gf/in；动态剪切强度＞2MPa；尤其适用于高寒地区电池的粘结及电子产品中大尺寸零部件大面积的粘结、组装和快速返工。

Description

一种耐低温可重工TPU基材压敏胶带

技术领域

本发明涉及胶粘剂领域，具体涉及一种耐低温可重工TPU基材压敏胶带。

背景技术

近年来，智能手机、电视等电子产品更新换代速度越来越快，机身也越来越轻薄化，显示屏尺寸越来越大。人们对智能显示图像的清晰度、尺寸、视觉效果的要求提升,大尺寸的液晶显示器越来越多的成为消费者首选。因此，粘结时具有很好的粘结性能，返工时能够快速移除而无残胶可重工胶带应用也越来越广泛。

然而，现有TPU基材和泡棉可重工胶带，在常温下具有很好的粘结性能，但降温时压敏胶层中聚合物分子会严重收缩，分子链段被冻结，胶带对被贴物的浸润性变差，粘结性能急剧降低；此外，这些电子设备在高寒地区运输或搬运过程中如果受到外力撞击，胶带与被贴物很容易开裂，从而造成精密设备和零部件的损坏。

因此，提供一种常温和低温下具有持久粘结强度、且能通过简单整体拉伸胶带从各种材料表面快速无残留的移除，方便快捷，对零部件无污染和损害，工艺简单、成本低廉，低温下抗冲击性和抗剪切性的优异，能够适用于高寒地区的可移除TPU基材胶带的产品，成为该领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

针对上述技术问题，本申请提供一种耐低温可重工TPU基材压敏胶带，该TPU压敏胶具有在经历（-40℃*30min~60℃*30min）*200循环之后，拉伸强度＞50MPa、断裂伸长率＞1000%，拉伸完全移除且无残胶；良好的耐低温性，在低温（-30℃）下对不同被贴物有很好的浸润性和粘结性能，对钢板（SUS）剥离力为2500~3000gf/inch；低温（-30℃）下分子链段仍可部分运动，不会被完全冻结而变硬，良好的抗冲击性，动态剪切强度＞2MPa，可在高寒地区用于手机电池等小部件和大尺寸模组的的粘结、组装和快速无残留返工。

本申请技术方案为：一种耐低温可重工TPU基材压敏胶带，包括TPU基材，设置在基材两侧的压敏胶，该压敏胶为热塑性弹性体压敏胶，由以下质量份原料制备而成：耐低温型热塑性弹性体75~100份，增粘树脂15~100份，抗氧化剂0.15~5份，流平剂0.01~2份，溶剂80~200份。

作为本申请的优选方案，耐低温型热塑性弹性体为接枝改性的热塑性弹性体，接枝率越高材料原来的线性结构越趋近于拓扑的网状结构，同时溶解性会大大降低；此外接枝率对材料的物理性能（如拉伸性能）影响很大，拉伸性能主要由硬单体（硬段）所决定，接枝的为软单体，接枝率过高，相当于弹性体中硬单体PS段减少，材料整体拉伸性能降低。为保证耐低温型热塑性弹性体的溶解性及拉伸性能，耐低温型热塑性弹性体接枝率优选2~5%。

进一步地，为保证耐低温型热塑性弹性体耐低温性能，耐低温型热塑性弹性体优选玻璃化转变温度Tg为-70~-55℃，分子量分布为1.5~2.0。

进一步地，为保证低温下解粘过程中TPU基材压敏胶不发生断裂，耐低温型热塑性弹性体优选拉伸强度＞20MPa，断裂伸长率＞800%。

作为本申请的优选方案，所述增粘树脂为软化点10-100℃松香树脂、软化点90-120℃聚合萜烯树脂、软化点40-150℃石油树脂、软化点60-120℃萜烯酚树脂和软化点60-120℃萜烯酚醛树脂中的至少一种。

增粘树脂的选择主要根据其软化点、含有的基团种类、与橡胶的相容性、相对分子量，空间位阻效应等，本申请优选方案中增粘树脂基本都含有酚羟基、羟甲基、羧基、酯键、醚键等，很容易与树脂、橡胶形成氢键网络结构，从而获得最佳粘性。

改性接枝的橡胶弹性体和增粘树脂在室温下一般都是固体，基本上没有粘性，两者混合后橡胶提供拉伸等力学性能，树脂分散相在粘接界面形成一个很薄的粘性层，该粘性层能够在外力作用下发生粘性流动，从而使混合整体具有粘性，从而赋予压敏胶层很好的性能。

作为本申请的优选方案，所述抗氧化剂为酚类、芳胺类、亚磷酸酯、含硫抗氧化剂、复合抗氧化剂中的至少一种。

作为本申请的优选方案，所述流平剂为聚二甲基硅氧烷、聚醚聚酯改性有机硅氧烷、烷基改性有机硅氧烷、端基改性有机硅、丙烯酸酯聚合物、氟改性丙烯酸酯聚合物流平剂中的至少一种。

作为本申请的优选方案，进一步为加快反应速率降低链转移对接枝效率的影响，所述溶剂选择链转移常数低的溶剂，优选苯、甲苯、二甲苯、丁酮中的至少一种。

作为本申请的优选方案，通过溶液聚合的方式利用改性单体对热塑性弹性体进行接枝改性，反应步骤如下：将热塑性弹性体8-10份，改性单体2-4份，热引发剂0.01-0.2份，溶剂 80-100份（均为质量份）加入到反应容器中，加热至完全溶解，反应至特定时间；停止反应后，冷却到室温，将反应溶液滴加到丙酮中进行沉淀，过滤，真空干燥即得到耐低温型热塑性弹性体。

作为本申请的优选方案，所述热塑性弹性体为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯（SBS）嵌段共聚物。线形SBS相对分子量低，溶解性好，粘度小，内聚强度较低，多用于胶黏剂领域；星型SBS弹性体相对分子量高，内聚强度大，物理交联密度大，溶解性较差，本身拓扑结构的影响，其浸润性弱于线形SBS弹性体，并且难改性，为保证压敏胶有更好的浸润性及良好的溶解度，本方案选择分子量8-10万的线性SBS。

进一步地，为保证低温下解粘过程中TPU基材压敏胶不发生断裂，SBS优选拉伸强度25-30MPa，断裂伸长率800-1000%。

进一步地，为保证压敏胶的缓冲和抗冲击的性能，SBS的硬度邵氏A 70-75,比重为0.9-0.95g/cm³，苯乙烯含量为25-35%，二嵌段含量为1-15%。

进一步地，为保证改性单体中双键与SBS中双键发生自由基聚合反应及接枝后胶水的酯键和TPU基材中氨基等极性基团通过氢键等方式更好的结合，改性单体优选为含有酯键等极性基团及双键的单体；此外，为保证压敏胶的低温下粘结强度和低收缩性，改性优选单体的Tg＜-50℃，在-30℃收缩率为1~1.5%；更进一步地，所述改性单体优选异癸基甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸硬脂酸酯、甲基丙烯酸月桂酯、异十三烷基甲基丙烯酸酯、油酸正丁酯中的至少一种。

进一步地，所述溶液聚合的反应温度为60-90℃，反应时间为1-5h。

进一步地，所述热引发剂包括过氧化二碳酸二乙基己酯、偶氮二异丁酸二甲酯、偶氮异丁氰基甲酰胺、过氧化月桂酰、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化二碳酸二异丙酯、过氧化二碳酸二环己酯中的至少一种。

进一步地，所述溶剂包括苯、甲苯、二甲苯、丁酮中的至少一种。

作为本申请的优选方案，为保证低温下解粘过程中TPU基材压敏胶基材不发生断裂，所述TPU基材的拉伸强度50-100MPa，断裂伸长率800-1500%，进一步地，为保证压敏胶的缓冲和抗冲击的性能，硬度为邵氏A 85±2，比重为1.12-1.22g/cm³，熔点≥120℃，进一步地，优选聚醚型或聚酯型热塑性聚氨酯薄膜。

与现有技术相比，本发明具有的优点如下。

1、本发明通过选用耐低温型的热塑性弹性体作为胶层，在经过多次冷热冲击后，仍具有高的拉伸强度和断裂伸长率（＞50MPa，＞1000%），常温和低温下都拉伸完全移除且无残胶。

2、极佳的低温粘结性能，在低温（-30℃）下对不同被贴物有很好的浸润性和粘结性能，对钢板（SUS）剥离力为2500~3000gf/in。

3、低温下良好的抗冲击性和抗剪切性能，动态剪切强度＞2MPa，在高寒地区运输和搬运过程中受到撞击之后，胶带与被贴物不易开裂。

4、本发明通过简单的拉伸即可实现快速无残留的重工，无需将胶带剖开解粘，避免胶带碎屑对部件的污染；选用TPU作为基材，无需将拉伸型薄膜与泡棉进行复合，成本降低，生产工艺简单。

5、不仅适用于手机、平板电脑电池等小部件的粘结和返工，还可用于大尺寸电视产品边框、模组的粘结、组装和快速返工。

具体实施方式

下面将结合具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的范围并不限于这些实施例。

实施例1。

耐低温型热塑性弹性体的制备：按质量份将8份苯乙烯-丁二烯-苯乙烯（SBS）嵌段共聚物、2份异癸基甲基丙烯酸酯、0.01份过氧化二碳酸二乙基己酯和80份甲苯加入到反应容器中，加热到75℃后，反应1.5h，停止反应后待反应液恢复到室温，将反应溶液滴加到丙酮中进行沉淀，过滤，真空干燥即得到耐低温型热塑性弹性体A1。

所制备的耐低温型热塑性弹性体A1空间构型为线性聚合物，接枝率为3%，玻璃化转变温度Tg为-65℃，分子量分布为1.8，在-30℃下拉伸强度25MPa，断裂伸长率950%。

耐低温可重工TPU基材压敏胶带的制备：按质量份数先将80份耐低温型热塑性弹性体A1、15份软化点10℃松香树脂、60份软化点75℃石油树脂分别加入到150份甲苯中混合搅拌均匀，依次加入0.2份聚二甲基硅氧烷流平剂和0.15份对苯二胺抗氧化剂在上述溶液中溶解分散均匀后，经涂布、干燥、贴合即可。

选用厚度为100μm的TPU基材（拉伸强度55MPa、断裂伸长率1200%），控制胶层干胶厚度为50μm，得到总厚度为200μm耐低温可重工TPU基材压敏胶带。

测试结果：常温（23℃，50%RH）对钢板180°剥离力为3200 gf/inch；低温（-30℃）对钢板180°剥离力为2800 gf/inch，动态剪切强度2.2MPa；在经历（-40℃*30min~60℃*30min）*200循环之后，拉伸强度52MPa、断裂伸长率1050%，两面分别贴合偏光片和铝板，通过拉伸完全解粘无残胶、未断裂。

实施例2。

耐低温型热塑性弹性体的制备：按质量份将9份苯乙烯-丁二烯-苯乙烯（SBS）嵌段共聚物、2份甲基丙烯酸硬脂酸酯、0.01份偶氮二异丁酸二甲酯和80份甲苯加入到反应容器中，加热到70℃后，反应2.0h，停止反应后待反应液恢复到室温，将反应溶液滴加到丙酮中进行沉淀，过滤，真空干燥即得到耐低温型热塑性弹性体A2。

所制备的耐低温型热塑性弹性体A2空间构型为线性聚合物，接枝率为4%，玻璃化转变温度Tg为-60℃，分子量分布为1.9，在-30℃下拉伸强度26MPa，断裂伸长率975%。

耐低温可重工TPU基材压敏胶带的制备：按质量份数先将80份耐低温型热塑性弹性体A2、15份软化点15℃松香树脂、60份软化点95℃聚合萜烯树脂分别加入到150份甲苯中混合搅拌均匀，依次加入0.2份聚醚改性聚二甲基硅氧烷流平剂和0.3份受阻酚类抗氧化剂在上述溶液中溶解分散均匀后，经涂布、干燥、贴合即可。

选用厚度为100μm的TPU基材（拉伸强度55MPa、断裂伸长率1200%），控制胶层干胶厚度为50μm，得到总厚度为200μm耐低温可重工TPU基材压敏胶带。

测试结果：常温（23℃，50%RH）对钢板180°剥离力为3300 gf/inch；低温（-30℃）对钢板180°剥离力为2900 gf/inch，动态剪切强度2.5MPa；在经历（-40℃*30min~60℃*30min）*200循环之后，拉伸强度55MPa、断裂伸长率1100%，两面分别贴合铝板和PC板，通过拉伸完全解粘无残胶、未断裂。

实施例3。

耐低温型热塑性弹性体的制备：按质量份将8份苯乙烯-丁二烯-苯乙烯（SBS）嵌段共聚物、2份甲基丙烯酸月桂酯、0.01份过氧化苯甲酸叔丁酯和80份甲苯加入到反应容器中，加热到80℃后，反应2.0h，停止反应后待反应液恢复到室温，将反应溶液滴加到丙酮中进行沉淀，过滤，真空干燥即得到耐低温型热塑性弹性体A3。

所制备的耐低温型热塑性弹性体A3空间构型为线性聚合物，接枝率为4.5%，玻璃化转变温度Tg为-62℃，分子量分布为1.7，在-30℃下拉伸强度28MPa，断裂伸长率1000%。

耐低温可重工TPU基材压敏胶带的制备：按质量份数先将80份耐低温型热塑性弹性体A3、20份软化点10℃松香树脂、25份软化点80℃萜烯酚树脂、30份软化点100℃萜烯酚醛树脂分别加入到165份甲苯中混合搅拌均匀，依次加入0.3份聚醚改性聚二甲基硅氧烷流平剂、0.15份亚磷酸酯抗氧化剂在上述溶液中溶解分散均匀后在上述溶液中溶解分散均匀后，经涂布、干燥、贴合即可。

选用厚度为100μm的TPU基材（拉伸强度55MPa、断裂伸长率1200%），控制胶层干胶厚度为50μm，得到总厚度为200μm耐低温可重工TPU基材压敏胶带。

测试结果：常温（23℃，50%RH）对钢板180°剥离力为3500 gf/inch；低温（-30℃）对钢板180°剥离力为3000 gf/inch，动态剪切强度2.8MPa；在经历（-40℃*30min~60℃*30min）*200循环之后，拉伸强度60MPa、断裂伸长率1150%，两面分别贴合PC板和PC板，通过拉伸完全解粘无残胶、未断裂。

实施例4。

耐低温型热塑性弹性体的制备：按质量份将8份苯乙烯-丁二烯-苯乙烯（SBS）嵌段共聚物、2份异十三烷基甲基丙烯酸酯、0.01份过氧化二碳酸二乙基己酯和80份甲苯加入到反应容器中，加热到65℃后，反应1.5h，停止反应后待反应液恢复到室温，将反应溶液滴加到丙酮中进行沉淀，过滤，真空干燥即得到耐低温型热塑性弹性体A4。

所制备的耐低温型热塑性弹性体A1空间构型为线性聚合物，接枝率为5%，玻璃化转变温度Tg为-58℃，分子量分布为1.6，在-30℃下拉伸强度30MPa，断裂伸长率1000%。

耐低温可重工TPU基材压敏胶带的制备：按质量份数先将80份耐低温型热塑性弹性体A4、20份软化点10℃松香树脂、55份软化点75℃萜烯酚树脂分别加入到150份甲苯中混合搅拌均匀，依次加入0.2份聚二甲基硅氧烷流平剂和0.15份对苯二胺抗氧化剂在上述溶液中溶解分散均匀后，经涂布、干燥、贴合即可。

选用厚度为100μm的TPU基材（拉伸强度55MPa、断裂伸长率1200%），控制胶层干胶厚度为50μm，得到总厚度为200μm耐低温可重工TPU基材压敏胶带。

测试结果：常温（23℃，50%RH）对钢板180°剥离力为3300 gf/inch；低温（-30℃）对钢板180°剥离力为2750 gf/inch，动态剪切强度2.8MPa；在经历（-40℃*30min~60℃*30min）*200循环之后，拉伸强度52MPa、断裂伸长率1200%，两面分别贴合铝板和PP板，通过拉伸完全解粘无残胶、未断裂。

实施例5。

耐低温型热塑性弹性体的制备：按质量份将8份苯乙烯-丁二烯-苯乙烯（SBS）嵌段共聚物、2份油酸正丁酯、0.01份过氧化二碳酸二环己酯和80份甲苯加入到反应容器中，加热到60℃后，反应1.5h，停止反应后待反应液恢复到室温，将反应溶液滴加到丙酮中进行沉淀，过滤，真空干燥即得到耐低温型热塑性弹性体A5。

所制备的耐低温型热塑性弹性体A5空间构型为线性聚合物，接枝率为3%，玻璃化转变温度Tg为-68℃，分子量分布为1.6，在-30℃下拉伸强度30MPa，断裂伸长率950%。

耐低温可重工TPU基材压敏胶带的制备：按质量份数先将80份耐低温型热塑性弹性体A5、25份软化点10℃松香树脂、55份软化点95℃萜烯酚树脂分别加入到150份甲苯中混合搅拌均匀，依次加入0.0.3份丙烯酸酯类流平剂、0.3份二氢喹啉抗氧化剂和0.15份亚磷酸酯抗氧化剂在上述溶液中溶解分散均匀后，经涂布、干燥、贴合即可。

选用厚度为100μm的TPU基材（拉伸强度55MPa、断裂伸长率1200%），控制胶层干胶厚度为50μm，得到总厚度为200μm耐低温可重工TPU基材压敏胶带。

测试结果：常温（23℃，50%RH）对钢板180°剥离力为3500 gf/inch；低温（-30℃）对钢板180°剥离力为3300 gf/inch，动态剪切强度2.9MPa；在经历（-40℃*30min~60℃*30min）*200循环之后，拉伸强度53MPa、断裂伸长率1150%，两面分别贴合偏光片和偏光片，通过拉伸完全解粘无残胶、未断裂。

以上所述仅为本申请较优的实施例，并非因此限定本申请的保护范围，凡事利用本申请说明书内容所做的等效结构，或直接或间接地运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的保护范围内。

另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是在以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本申请要求的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种耐低温可重工TPU基材压敏胶带，包括TPU基材，和设置在TPU基材两侧的热塑性弹性压敏胶，其特征在于：所述热塑性弹性压敏胶通过如下质量份组分制得：耐低温型热塑性弹性体75~100份，增粘树脂15~100份，抗氧化剂0.15~5份，流平剂0.01~2份，溶剂80~200份；

所述耐低温型热塑性弹性体为接枝改性的热塑性弹性体，接枝率为2~5%，玻璃化转变温度Tg为-70~-55℃，分子量分布为1.5~2.0，在-30℃下拉伸强度＞20MPa，断裂伸长率＞800%；

所述增粘树脂为松香树脂、聚合萜烯树脂、石油树脂、萜烯酚树脂和萜烯酚醛树脂中的至少一种；

所述耐低温型热塑性弹性体由如下质量份的原料通过溶液聚合的方式反应得到：热塑性弹性体8~10份，改性单体2~4份，热引发剂0.01~0.2份，溶剂 80~100份；

所述热塑性弹性体为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，空间构型为线性聚合物，数均分子量在8~10万，拉伸强度25~30MPa，断裂伸长率800~1000%，比重为0.9~0.95g/cm3，苯乙烯含量为25~35%，二嵌段含量为1~10%；

所述改性单体Tg＜-50℃，在-30℃收缩率为1~1.5%；

所述耐低温可重工TPU基材压敏胶带，在经历（-40℃*30min~60℃*30min）*200循环之后，拉伸强度＞50MPa、断裂伸长率＞1000%，拉伸完全移除且无残胶；在-30℃下对SUS钢板剥离力为2500~3000gf/in，动态剪切强度＞2MPa。

2.根据权利要求1所述的一种耐低温可重工TPU基材压敏胶带，其特征在于：所述改性单体为异癸基甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸硬脂酸酯、甲基丙烯酸月桂酯、异十三烷基甲基丙烯酸酯、油酸正丁酯中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的一种耐低温可重工TPU基材压敏胶带，其特征在于所述溶液聚合方式为：将热塑性弹性体、改性单体、热引发剂和溶剂按相应质量份加入到反应容器中，加热60~90℃溶解、反应1~5h，冷却到室温，将反应溶液滴加到丙酮中进行沉淀，过滤，干燥即可。

4.根据权利要求1所述的一种耐低温可重工TPU基材压敏胶带，其特征在于：

所述抗氧化剂为酚类、芳胺类、亚磷酸酯、含硫抗氧化剂、复合抗氧化剂中的至少一种；

所述流平剂为聚二甲基硅氧烷、聚醚聚酯改性有机硅氧烷、烷基改性有机硅氧烷、端基改性有机硅、丙烯酸酯聚合物、氟改性丙烯酸酯聚合物流平剂中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的一种耐低温可重工TPU基材压敏胶带，其特征在于：

所述热引发剂包括过氧化二碳酸二乙基己酯、偶氮二异丁酸二甲酯、偶氮异丁氰基甲酰胺、过氧化月桂酰、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化二碳酸二异丙酯、过氧化二碳酸二环己酯中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的一种耐低温可重工TPU基材压敏胶带，其特征在于：所述溶剂为苯、甲苯、二甲苯、丁酮中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的一种耐低温可重工TPU基材压敏胶带，其特征在于：所述TPU基材的拉伸强度50~100MPa，断裂伸长率800~1500%，硬度为邵氏A 85±2，比重为1.12~1.22g/cm³，熔点≥120℃。