CN115651564A - 一种激光切割保护膜专用压敏胶及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种激光切割保护膜专用压敏胶及其制备方法，属于压敏胶技术领域。该压敏胶按照重量份计包括：共聚丙烯酸酯胶液100份、热交联填料18‑28份、分散剂2‑4份、流平剂1.5‑2.5份、稀释剂20‑35份和活性引发剂0.12‑0.18份；其中，热交联填料接枝有含硫基团与金属基底螯合，形成锚固作用，在激光切割过程中升温，在活性引发剂5‑叔丁基呋喃甲酸铬的作用下，热交联填料表面的环氧基与共聚丙烯酸酯胶液侧链上的羧基反应，形成双向锚固，有效避免激光切割过程中压敏胶热解粘和保护气流冲击起翘产生气泡问题。

Description

一种激光切割保护膜专用压敏胶及其制备方法

技术领域

本发明属于压敏胶技术领域，具体地，涉及一种激光切割保护膜专用压敏胶及其制备方法。

背景技术

激光切割是利用高功率密度激光束照射被切割材料，使材料很快被加热至汽化温度，蒸发形成孔洞，随着光束对材料的移动，孔洞连续形成宽度很窄的切缝，完成对材料的切割，与传统切割方式相比，切割速度快、切口质量好且适用于复杂结构切割，被广泛应用。

为了保证被切割材料的表面光洁度，许多的产品都会进行覆膜，这样就是我们常见的带膜材料，如生活中比较常见的覆膜金属有门窗、厨具等材料，保护膜与基材之间通过压敏胶粘接，所谓压敏胶是一种通过缓慢和适当的外力作用，产生黏性流动，实现与被贴物表面的紧密接触，产生分子间作用力，实现界面粘接的一种胶粘材料。

现在的带膜材料在激光切割难以避免切口膜层翘曲、膜层气泡等膜层分离问题，其主要原因为：激光切割过程中存在热传导，特别是在连续切割过程尤为明显，常见的聚氨酯类、丙烯酸酯类压敏胶易出现热解粘现象，在切口处粘度出现急剧下降，此外，为避免激光切割过程中基材氧化，一般设置强惰性气流保护，加剧膜层的剥离，进而导致膜层翘曲分离。因此，本申请旨在开发带膜切割专用压敏胶。

发明内容

为了解决背景技术中提到的技术问题，本发明的目的在于提供一种易剥离热解粘压敏胶及其制备工艺。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种激光切割保护膜专用压敏胶，按照重量份计包括：

共聚丙烯酸酯胶液100份、热交联填料18-28份、分散剂2-4份、流平剂1.5-2.5份、稀释剂20-35份和活性引发剂0.12-0.18份。

所述热交联填料由以下方法制备：

步骤A1：将硅烷偶联剂KH580和稀盐酸溶液搅拌水解，再向水解液中加入气相二氧化硅超声分散，之后用氢氧化钠调节成弱碱性环境，搅拌8h，之后离心取下层沉淀用乙醇溶液洗涤、干燥，得到填料a；

进一步地，气相二氧化硅和硅烷偶联剂KH580的用量比为10g：（0.8-1.2mL），气相二氧化硅和水解液的固液比优选为1：20-25，硅烷偶联剂KH580在弱酸性条件下充分水解，在弱碱性环境下与气相二氧化硅表面的羟基缩合，减轻偶联剂的自身缩合。

步骤A2：将填料a、二甲基甲酰胺和2，2-二羟甲基丙酸超声分散，施加UV照射，设置搅拌速率为240-480rpm，缓慢加入丁烯二醇，整体加入反应时间为2-3h，反应结束离心、洗涤、干燥，得到填料b；

进一步地，填料a、丁烯二醇、2，2-二羟甲基丙酸和二甲基甲酰胺的用量比为10g：（0.6-0.8g）：（3-5mg）：（45-60mL），UV照射强度为50-70μW/cm²，填料a表面引入的巯基与丁烯二醇分子中双键在2，2-二羟甲基丙酸和UV照射加成。

步骤A3：将填料b、二氧六环和三乙胺超声分散，之后设置搅拌速率为480-600rpm，缓慢滴加环氧氯丙烷，整体加入反应时间为3-4h，之后加入氢氧化钠，升温至65-80℃搅拌30-50min，离心取沉淀用去离子洗涤、干燥，得到热交联填料。

进一步地，填料b、环氧氯丙烷、三乙胺、二氧六环和氢氧化钠的用量比为10g：（1.3-1.8mL）：（0.1-0.15mL）：（60-75mL）：（2.5-3.5g），环氧氯丙烷与填料b表面引入的羟基开环反应，之后在大量氢氧化钠作用下闭环，形成环氧基封端。

所述共聚丙烯酸酯胶液由以下方法制备：

步骤B1：将丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸异辛酯和偶氮二异丁腈混合均匀，加入乙酸乙酯调节固含量为38-45%，设置搅拌速率为120-150rpm，在50-55℃下恒温反应35-42min，得到预聚胶液；

步骤B2：将预聚胶液升温至65-70℃，加入过氧化二苯甲酰混合，提升搅拌速率为200-240rpm，缓慢加入甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸丁酯的混合物，控制滴加反应时间为1.2-1.5h，反应结束冷却至室温，加入松香水调节粘度为750cps，得到共聚丙烯酸酯胶液。

进一步地，丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、偶氮二异丁腈和过氧化二苯甲酰的用量比为0.1mol：（0.2-0.4mol）：（35-50mmol）：（0.12-0.16mol）：（15-25mmol）：（0.4-0.5g）：（0.9-1.1g）。

一种激光切割保护膜专用压敏胶的制备方法，包括如下步骤：

步骤S1：将热交联填料、分散剂、流平剂、活性引发剂和稀释剂混合均匀，得到功能助剂；

步骤S2：将共聚丙烯酸酯胶液在搅拌状态下加入功能助剂混合，之后在60℃下搅拌至粘度达到1600cps，通入高纯氮气保护，自然冷却，得到激光切割保护膜专用压敏胶。

优选地，分散剂为聚乙二醇200。

优选地，流平剂为有机硅流平剂ZY-1603。

优选地，稀释剂由二乙二醇丁醚和无水乙醇按照体积比为1：5混合而成。

优选地，活性引发剂为5-叔丁基呋喃甲酸铬。

本发明的有益效果：

本发明提供一种丙烯酸酯基压敏胶，在胶液中加入自制热交联填料，其与共聚丙烯酸酯胶液相互作用，提升压敏胶在激光切割加工处的粘接力，防止保护膜起翘、产生气泡；

共聚丙烯酸酯胶液以丙烯酸酯基的软单体和硬单体为主要基体，引入丙烯酸共聚，向聚合链的侧链上引入功能性羧基，可满足保护膜的常规粘接使用；热交联填料以气相二氧化硅为基体，通过硅烷偶联剂KH580处理提高分散性，引入活性巯基，再由丁烯二醇在2，2-二羟甲基丙酸促进和UV照射条件下与巯基加成，对表面以活性醇羟基修饰，最后通过环氧氯丙烷改性，接枝上环氧基团，在常温下，气相二氧化硅分散胶液中形成嵌合，表面接枝的含硫基团与金属基底有良好螯合性能，形成锚固作用，提高压敏胶与基体的粘结力，在激光切割过程中升温，在活性引发剂5-叔丁基呋喃甲酸铬的作用下，热交联填料表面的环氧基与共聚丙烯酸酯胶液侧链上的羧基反应，形成双向锚固，大大提升粘接力，有效避免激光切割过程中压敏胶热解粘和保护气流冲击起翘产生气泡。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

本实施例制备激光切割保护膜专用压敏胶，具体实施过程如下：

1）制备热交联填料

a1、取硅烷偶联剂KH580和气相二氧化硅按照0.8mL/10g备料，配制pH值为6.0的稀盐酸溶液，将硅烷偶联剂KH580和稀盐酸溶液搅拌水解1.5h，制成水解液，再向水解液中按照固液比为1：20加入气相二氧化硅，以20kHz超声分散15min，之后滴加氢氧化钠溶液调节pH值为8.0，以120rpm搅拌8h，离心取下层沉淀用50%的乙醇溶液洗涤，再次离心取沉淀真空干燥24h，得到填料a。

a2、取填料a、二甲基甲酰胺和2，2-二羟甲基丙酸以28kHz超声分散10min，辅以50μW/cm²的UV照射，保持搅拌速率为240rpm，在80min内缓慢加入丁烯二醇，控制整体加入反应时间为3h，反应结束采用a1中相同的方法离心、洗涤、干燥，得到填料b，其中，填料a、丁烯二醇、2，2-二羟甲基丙酸和二甲基甲酰胺的用量比为10g：0.6g：3mg：45mL。

a3、取填料b、二氧六环和三乙胺以33kHz超声分散15min，之后以480rpm搅拌，在2.5h内缓慢滴加环氧氯丙烷，整体加入反应时间为4h，之后加入氢氧化钠，升温至65℃搅拌50min，离心取沉淀用去离子洗涤、干燥，得到热交联填料，填料b、环氧氯丙烷、三乙胺、二氧六环和氢氧化钠的用量比为10g：1.3mL：0.1mL：60mL：2.5g。

2）制备共聚丙烯酸酯胶液

b1、取丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸异辛酯和偶氮二异丁腈以240rpm搅拌混合20min，加入乙酸乙酯调节固含量为38%，之后降低搅拌速率为120rpm，在50℃下恒温反应42min，得到预聚胶液。

b2、将预聚胶液升温至65℃，加入过氧化二苯甲酰混合，提升搅拌速率为200rpm，将甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸丁酯混合后缓慢加入，控制加入反应时间为1.5h，反应结束冷却至室温，加入松香水调节粘度为750cps，得到共聚丙烯酸酯胶液。

在以上反应中，丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、偶氮二异丁腈和过氧化二苯甲酰的用量比为0.1mol：0.2mol：50mmol：0.12mol：25mmol：0.4g：1g。

3）制备压敏胶

s1、按照如下重量份进行配料：

共聚丙烯酸酯胶液100份

热交联填料18份

分散剂2份，选自聚乙二醇200

流平剂1.5份，选自有机硅流平剂ZY-1603

稀释剂20份，由二乙二醇丁醚和无水乙醇按照体积比为1：5混合制成

活性引发剂0.12份，选自5-叔丁基呋喃甲酸铬；

s2、将热交联填料、分散剂、流平剂、活性引发剂和稀释剂投加到混料釜内，以1200rpm高速混合20min，作为功能助剂；

s3、将共聚丙烯酸酯胶液投加到反应釜内，以180rpm搅拌下加入功能助剂混合10min，再升温至60℃保持搅拌直至粘度达到1600cps，通入高纯氮气保护，自然冷却，得到激光切割保护膜专用压敏胶。

实施例2

本实施例制备激光切割保护膜专用压敏胶，具体实施过程如下：

1）制备热交联填料

a1、取硅烷偶联剂KH580和气相二氧化硅按照1.2mL/10g备料，配制pH值为5.5的稀盐酸溶液，将硅烷偶联剂KH580和稀盐酸溶液搅拌水解1h，制成水解液，再向水解液中按照固液比为1：25加入气相二氧化硅，以20kHz超声分散10min，之后滴加氢氧化钠溶液调节pH值为8.0，以120rpm搅拌8h，离心取下层沉淀用50%的乙醇溶液洗涤，再次离心取沉淀真空干燥24h，得到填料a。

a2、取填料a、二甲基甲酰胺和2，2-二羟甲基丙酸以28kHz超声分散12min，辅以70μW/cm²的UV照射，保持搅拌速率为480rpm，在50min内缓慢加入丁烯二醇，控制整体加入反应时间为2h，反应结束采用a1中相同的方法离心、洗涤、干燥，得到填料b，其中，填料a、丁烯二醇、2，2-二羟甲基丙酸和二甲基甲酰胺的用量比为10g：0.8g：5mg：60mL。

a3、取填料b、二氧六环和三乙胺以33kHz超声分散18min，之后以600rpm搅拌，在1.5h内缓慢滴加环氧氯丙烷，整体加入反应时间为3h，之后加入氢氧化钠，升温至80℃搅拌30min，离心取沉淀用去离子洗涤、干燥，得到热交联填料，填料b、环氧氯丙烷、三乙胺、二氧六环和氢氧化钠的用量比为10g：1.8mL：0.15mL：75mL：3.5g。

2）制备共聚丙烯酸酯胶液

b1、取丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸异辛酯和偶氮二异丁腈以240rpm搅拌混合20min，加入乙酸乙酯调节固含量为45%，之后降低搅拌速率为150rpm，在55℃下恒温反应35min，得到预聚胶液。

b2、将预聚胶液升温至70℃，加入过氧化二苯甲酰混合，提升搅拌速率为240rpm，将甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸丁酯混合后缓慢加入，控制加入反应时间为1.2h，反应结束冷却至室温，加入松香水调节粘度为750cps，得到共聚丙烯酸酯胶液。

在以上反应中，丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、偶氮二异丁腈和过氧化二苯甲酰的用量比为0.1mol：0.4mol：35mmol：0.16mol：15mmol：0.5g：1.1g。

3）制备压敏胶

s1、按照如下重量份进行配料：

共聚丙烯酸酯胶液100份

热交联填料28份

分散剂4份，选自聚乙二醇200

流平剂2.5份，选自有机硅流平剂ZY-1603

稀释剂35份，由二乙二醇丁醚和无水乙醇按照体积比为1：5混合制成

活性引发剂0.18份，选自5-叔丁基呋喃甲酸铬；

s2、将热交联填料、分散剂、流平剂、活性引发剂和稀释剂投加到混料釜内，以1200rpm高速混合25min，作为功能助剂；

s3、将共聚丙烯酸酯胶液投加到反应釜内，以180rpm搅拌下加入功能助剂混合12min，再升温至60℃保持搅拌直至粘度达到1600cps，通入高纯氮气保护，自然冷却，得到激光切割保护膜专用压敏胶。

实施例3

本实施例制备激光切割保护膜专用压敏胶，具体实施过程如下：

1）制备热交联填料

a1、取硅烷偶联剂KH580和气相二氧化硅按照1.1mL/10g备料，配制pH值为6.0的稀盐酸溶液，将硅烷偶联剂KH580和稀盐酸溶液搅拌水解1.2h，制成水解液，再向水解液中按照固液比为1：25加入气相二氧化硅，以20kHz超声分散15min，之后滴加氢氧化钠溶液调节pH值为8.0，以120rpm搅拌8h，离心取下层沉淀用50%的乙醇溶液洗涤，再次离心取沉淀真空干燥24h，得到填料a。

a2、取填料a、二甲基甲酰胺和2，2-二羟甲基丙酸以28kHz超声分散12min，辅以70μW/cm²的UV照射，保持搅拌速率为360rpm，在70min内缓慢加入丁烯二醇，控制整体加入反应时间为2.6h，反应结束采用a1中相同的方法离心、洗涤、干燥，得到填料b，其中，填料a、丁烯二醇、2，2-二羟甲基丙酸和二甲基甲酰胺的用量比为10g：0.7g：4mg：55mL。

a3、取填料b、二氧六环和三乙胺以33kHz超声分散18min，之后以540rpm搅拌，在2h内缓慢滴加环氧氯丙烷，整体加入反应时间为3.5h，之后加入氢氧化钠，升温至72℃搅拌45min，离心取沉淀用去离子洗涤、干燥，得到热交联填料，填料b、环氧氯丙烷、三乙胺、二氧六环和氢氧化钠的用量比为10g：1.5mL：0.13mL：70mL：3g。

2）制备共聚丙烯酸酯胶液

b1、取丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸异辛酯和偶氮二异丁腈以240rpm搅拌混合20min，加入乙酸乙酯调节固含量为42%，之后降低搅拌速率为150rpm，在55℃下恒温反应38min，得到预聚胶液。

b2、将预聚胶液升温至70℃，加入过氧化二苯甲酰混合，提升搅拌速率为240rpm，将甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸丁酯混合后缓慢加入，控制加入反应时间为1.4h，反应结束冷却至室温，加入松香水调节粘度为750cps，得到共聚丙烯酸酯胶液。

在以上反应中，丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、偶氮二异丁腈和过氧化二苯甲酰的用量比为0.1mol：0.3mol：45mmol：0.13mol：20mmol：0.5g：0.9g。

3）制备压敏胶

s1、按照如下重量份进行配料：

共聚丙烯酸酯胶液100份

热交联填料25份

分散剂3份，选自聚乙二醇200

流平剂2份，选自有机硅流平剂ZY-1603

稀释剂30份，由二乙二醇丁醚和无水乙醇按照体积比为1：5混合制成

活性引发剂0.14份，选自5-叔丁基呋喃甲酸铬；

s2、将热交联填料、分散剂、流平剂、活性引发剂和稀释剂投加到混料釜内，以1200rpm高速混合25min，作为功能助剂；

s3、将共聚丙烯酸酯胶液投加到反应釜内，以180rpm搅拌下加入功能助剂混合15min，再升温至60℃保持搅拌直至粘度达到1600cps，通入高纯氮气保护，自然冷却，得到激光切割保护膜专用压敏胶。

对比例

本对比例为市售压敏胶，由汉特化工有限公司提供，HT-500D压敏胶。

将对比例的压敏胶用乙酸乙酯稀释至粘度为1600cps，再通过涂布器将实施例1-实施例3以及稀释后的对比例压敏胶涂布在电晕PE膜表面，涂布厚度为25μm，制成涂胶膜进行粘接性能测试，具体如下：

初粘力测试：参照GB/T 4852-2002标准，试样规格为100×100mm；

持粘力测试：参照GB/T 4851-2014标准，试样规格为25×65mm，不锈钢基体用丙酮擦拭吹干，用2kg橡胶辊滚压3次，室温下静置30min，持粘测试拉力为1kg；

180°剥离强度测试：参照GB/T 2792-2014标准，试样规格为25×200mm，按照持粘力测试制样，剥离速率为300mm/min，剥离环境分别为室温剥离，80℃烘烤5min后剥离；

具体测试数据如表1所示：

表1：粘接性能测试数据

	实施例1	实施例2	实施例3	对比例
					初粘力/#	12	14	14	11
持粘力/h	≥24	≥24	≥24	≥24
					剥离力（室温）/N·25mm<sup>-1</sup>	15.3	16.8	16.1	12.4
剥离力（80℃）/N·25mm<sup>-1</sup>	13.9	14.5	15.3	6.7

由表1数据可知，本发明制备的压敏胶具有优异的初粘力和持粘力，满足保护膜的粘接，在80℃下保持良好的粘接强度，有效避免激光切割过程中膜层分离问题。

在说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种激光切割保护膜专用压敏胶，其特征在于，按照重量份计包括：

共聚丙烯酸酯胶液100份、热交联填料18-28份、分散剂2-4份、流平剂1.5-2.5份、稀释剂20-35份和活性引发剂0.12-0.18份；

所述热交联填料由以下方法制备：

步骤A1：将硅烷偶联剂KH580和稀盐酸溶液搅拌水解，再向水解液中加入气相二氧化硅超声分散，再用氢氧化钠调节成弱碱性环境，搅拌8h，之后离心取下层沉淀用乙醇溶液洗涤、干燥，得到填料a；

步骤A2：将填料a、二甲基甲酰胺和2，2-二羟甲基丙酸超声分散，施加UV照射，搅拌状态缓慢加入丁烯二醇，整体加入反应时间为2-3h，反应结束离心、洗涤、干燥，得到填料b；

步骤A3：将填料b、二氧六环和三乙胺超声分散，搅拌状态缓慢滴加环氧氯丙烷，整体加入反应时间为3-4h，之后加入氢氧化钠，升温至65-80℃搅拌30-50min，离心取沉淀用去离子洗涤、干燥，得到热交联填料。

2.根据权利要求1所述的一种激光切割保护膜专用压敏胶，其特征在于，气相二氧化硅和硅烷偶联剂KH580的用量比为10g：（0.8-1.2mL）。

3.根据权利要求2所述的一种激光切割保护膜专用压敏胶，其特征在于，填料a、丁烯二醇、2，2-二羟甲基丙酸和二甲基甲酰胺的用量比为10g：（0.6-0.8g）：（3-5mg）：（45-60mL），UV照射强度为50-70μW/cm²。

4.根据权利要求3所述的一种激光切割保护膜专用压敏胶，其特征在于，填料b、环氧氯丙烷、三乙胺、二氧六环和氢氧化钠的用量比为10g：（1.3-1.8mL）：（0.1-0.15mL）：（60-75mL）：（2.5-3.5g）。

5.根据权利要求1所述的一种激光切割保护膜专用压敏胶，其特征在于，所述共聚丙烯酸酯胶液由以下方法制备：

步骤B1：将丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸异辛酯和偶氮二异丁腈混合均匀，加入乙酸乙酯调节固含量为38-45%，设置搅拌速率为120-150rpm，在50-55℃下恒温反应35-42min，得到预聚胶液；

步骤B2：将预聚胶液升温至65-70℃，加入过氧化二苯甲酰混合，设置搅拌速率为200-240rpm，缓慢加入甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸丁酯的混合物，控制滴加反应时间为1.2-1.5h，反应结束冷却至室温，加入松香水调节粘度为750cps，得到共聚丙烯酸酯胶液。

6.根据权利要求5所述的一种激光切割保护膜专用压敏胶，其特征在于，丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、偶氮二异丁腈和过氧化二苯甲酰的用量比为0.1mol：（0.2-0.4mol）：（35-50mmol）：（0.12-0.16mol）：（15-25mmol）：（0.4-0.5g）：（0.9-1.1g）。

7.根据权利要求5所述的一种激光切割保护膜专用压敏胶，其特征在于，活性引发剂为5-叔丁基呋喃甲酸铬。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的一种激光切割保护膜专用压敏胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1：将热交联填料、分散剂、流平剂、活性引发剂和稀释剂混合均匀，得到功能助剂；

步骤S2：将共聚丙烯酸酯胶液在搅拌状态下加入功能助剂混合，之后在60℃下搅拌至粘度达到1600cps，通入高纯氮气保护，自然冷却，得到激光切割保护膜专用压敏胶。