CN116731645A - 一种生物基丙烯酸酯高性能胶带及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种生物基丙烯酸酯高性能胶带及其制备方法，在具有优异粘接性能的同时改善现有常规石化类丙烯酸酯胶带产品原料获取不可持续的问题。本发明的生物基丙烯酸酯胶带包括依次设置的离型纸层、第一胶粘剂层、基材层和第二胶粘剂层，第一胶粘剂层和第二胶粘剂层由生物基丙烯酸酯共聚物溶液干燥制得，对不同极性的材料表面都具有高的剥离力，对不锈钢的剥离强度为21‑29N/24mm，对ABS的剥离强度为18‑26N/24mm，对PC的剥离强度为20‑28N/24mm，且耐高温性能好，高温下抗剪切性能优异。
Description
技术领域
本发明涉及生物基胶带领域，具体为一种生物基丙烯酸酯高性能胶带及其制备方法。
背景技术
丙烯酸酯压敏胶主要是由丙烯酸及丙烯酸酯单体共聚合得到的共聚物，一般称之为亚克力压敏胶。亚克力压敏胶耐候性能优异，并且对各种材料都具有较高的粘接强度，因此在3C电子产品、家用电器和汽车等工业品中有着广泛的应用。目前各种丙烯酸酯单体的生产主要来源于石油和天然气等化石能源，作为石油进口国，下游产品的生产容易受到外部因素的限制；我国又是生物质资源丰富的大国，而生物基丙烯酸酯单体具有与石化产品类似的活性，可以用作生产丙烯酸酯胶带的原料。在性能方面，相比于常规胶带，生物基丙烯酸酯胶带对材料的贴合效果更好，因此生产一种生物基丙烯酸酯高性能胶带也就显得十分的有意义。
发明内容
本发明旨在提供一种以生物基丙烯酸酯单体为原料制备的双面胶带及相应的制备方法，同时该胶带还能改善现有常规石化类丙烯酸酯胶带产品原料获取不可持续的问题。
为达成上述目的，本发明的技术方案如下：
步骤1、生物基丙烯酸酯共聚物的制备：将高生物基含量单体40-60份，热引发剂0.1-0.5份，溶剂40-60份混合均匀；在65-80℃通过分步缓慢滴加混合液的方法进行自由基聚合反应得到。
所述高生物基含量单体为高生物基含量丙烯酸酯单体、丙烯酸和甲基丙烯酸中的任意两种或多种。
进一步地，高生物基含量丙烯酸酯单体为生物基含量70％以上丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸-2-羟基乙酯、丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸-2-羟基乙酯、甲基丙烯酸异冰片酯中的一种或几种。
所述热引发剂为自由基热引发剂，使得上述单体在上述温度下能够发生高效的裂解反应，包括但不限于偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过氧化苯甲酰和过氧化月桂酰中的至少一种。
所述溶剂为甲苯、乙酸乙酯、丙酮、乙醇中的至少一种。
所述分步缓慢滴加混合液的方法为预先添加1/2-2/3混合物反应1-2h后，在0.5-1h内滴加完剩余混合物，并至少再反应3-4h。通过滴加混合溶液的方法可以降低反应过程中的反应热，提高丙烯酸酯单体的转化率，减少单体残留。
步骤2生物基丙烯酸酯胶带的制备：将步骤1中的生物基丙烯酸酯共聚物溶液60-80份，交联剂1-1.5份，与生物基增粘树脂20-40份混合均匀，经涂布、烘干、固化后即得到生物基丙烯酸酯高性能胶带。
所述生物基丙烯酸酯共聚物玻璃化转变温度范围为-30--16℃，重均分子量范围为400万-800万，其在溶剂中35％固含条件下，粘度范围为4000-7500cP。
所述生物基增粘树脂为软化点105-146℃的松香萜烯酚树脂、软化点为100-120℃的聚合松香树脂中的至少一种。
所述交联剂为乙酰丙酮铝、六亚甲基二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯中的一种或多种。
所述生物基丙烯酸酯胶带的制备中烘干温度为100℃。
所述生物基丙烯酸酯胶带包括依次设置的离型纸层、第一胶粘剂层、基材层和第二胶粘剂层，第一胶粘剂层和第二胶粘剂层由上述生物基丙烯酸酯共聚物溶液干燥制得。
进一步地，第一胶粘剂层及第二胶粘剂层的厚度为5-50μm，优选44μm。
进一步地，基材层的材质为PET。
进一步地，基材层的厚度为1-50μm，优选12μm。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
一、本发明使用原料均来自植物提取成分，不依赖于化石能源，发展可持续。
二、本发明的生物基丙烯酸酯胶带对不同极性的材料表面都具有高的剥离力，对不锈钢的剥离强度为21～29N/24mm，对ABS的剥离强度为18～26N/24mm，对PC的剥离强度为20～28N/24mm；而且耐高温性能好，高温下抗剪切性能优异。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
本实施例提供一种生物基丙烯酸酯高性能胶带，包括以下重量份的组分，乙酸乙酯50份、偶氮二异丁腈0.2份、高生物基含量的丙烯酸异辛酯42份、丙烯酸-2-羟基乙酯2份、丙烯酸3份，将上述组分混合均匀后将1/2混合液加入到反应器皿中，在温度65℃下通过自由基聚合反应1h后，再缓慢滴加剩余混合液并且在1h内滴完，再恒温反应4h，得到生物基丙烯酸酯共聚物溶液。所制备的生物基丙烯酸酯共聚物玻璃化转变温度为-25℃，重均分子量为610万，其在溶剂乙酸乙酯中35％固含条件下，粘度为5700cP。
将上述的生物基丙烯酸酯共聚物溶液70份，与六亚甲基二异氰酸酯1.2份、软化点135℃的松香萜烯酚树脂30份混合均匀，将其涂布在离型纸表面，涂布完成后在100℃干燥4分钟，复合PET收卷成单面胶带。按照上述的方法，在复合好的单面胶带未涂胶表面表面涂布配好的胶粘剂，涂布完成后在100℃干燥4分钟，即制作第二胶粘剂层，然后将制成的产品收卷后置于常温下熟化7天，即得到所述生物基丙烯酸酯高性能胶带。
实施例2
本实施例提供一种生物基丙烯酸酯高性能胶带，包括以下重量份的组分，乙酸乙酯40份、偶氮二异丁腈0.1份、高生物基含量的丙烯酸异辛酯44份、丙烯酸-2-羟基乙酯1份、丙烯酸1份，将上述组分混合均匀后将1/2混合液加入到反应器皿中，在温度65℃下通过自由基聚合反应1h后，再缓慢滴加剩余混合液并且在1h内滴完，再恒温反应4h，得到生物基丙烯酸酯共聚物溶液。所制备的生物基丙烯酸酯共聚物玻璃化转变温度为-29℃，重均分子量为750万，其在溶剂乙酸乙酯中35％固含条件下，粘度为7200cP。
将上述的生物基丙烯酸酯共聚物溶液60份，与六亚甲基二异氰酸酯1份、软化点135℃的松香萜烯酚树脂20份混合均匀，将其涂布在离型纸表面，涂布完成后在100℃干燥4分钟，复合PET收卷成单面胶带。按照上述的方法，在复合好的单面胶带未涂胶表面表面涂布配好的胶粘剂，涂布完成后在100℃干燥4分钟，即制作第二胶粘剂层，然后将制成的产品收卷后置于常温下熟化7天，即得到所述生物基丙烯酸酯高性能胶带。
实施例3
本实施例提供一种生物基丙烯酸酯高性能胶带，包括以下重量份的组分，乙酸乙酯60份、偶氮二异丁腈0.5份、高生物基含量的丙烯酸丁酯38份、丙烯酸-2-羟基乙酯3份、丙烯酸6份，将上述组分混合均匀后将1/2混合液加入到反应器皿中，在温度65℃下通过自由基聚合反应1h后，再缓慢滴加剩余混合液并且在1h内滴完，再恒温反应4h，得到生物基丙烯酸酯共聚物溶液。所制备的生物基丙烯酸酯共聚物玻璃化转变温度为-21℃，重均分子量为490万，其在溶剂乙酸乙酯中35％固含条件下，粘度为4800cP。
将上述的生物基丙烯酸酯共聚物溶液80份，与六亚甲基二异氰酸酯1份、软化点135℃的松香萜烯酚树脂40份混合均匀，将其涂布在离型纸表面，涂布完成后在100℃干燥4分钟，复合PET收卷成单面胶带。按照上述的方法，在复合好的单面胶带未涂胶表面表面涂布配好的胶粘剂，涂布完成后在100℃干燥4分钟，即制作第二胶粘剂层，然后将制成的产品收卷后置于常温下熟化7天，即得到所述生物基丙烯酸酯高性能胶带。
实施例4组
本组实施例主要用于说明生物基单体组分及交联剂的改变对于产品性能的改变。
实施例4a
本实施例与实施例1相比，区别在于交联剂采用1.2份的异佛尔酮二异氰酸酯，其他组分及配比以及其工艺参数均不变。
实施例4b
本实施例与实施例1相比，区别在于生物基单体由丙烯酸正丁酯20、丙烯酸异辛酯16、丙烯酸异冰片酯6三种组分替代42质量份的丙烯酸异辛酯，其他组分及配比以及其工艺参数均不变。所制备的生物基丙烯酸酯共聚物玻璃化转变温度为-18℃，重均分子量为790万，其在溶剂乙酸乙酯中35％固含条件下，粘度为7400cP。
实施例5
本实施例与实施例1相比，其区别在于增粘树脂的组分上，本实施例增粘树脂包括软化点110℃聚合松香树脂20份和软化点125℃松香萜烯酚树脂10份，其他组分及配比以及其工艺参数均不变。
对比例1
本对比例为实施例1的对比，其中关于生物基单体的选择上选用石油基的丙烯酸异辛酯42份、丙烯酸-2-羟基乙酯2份、丙烯酸3份，其他组分及配比以及其制备工艺均与实施例1相同。
对比例2
本对比例为实施例1的对比，其中关于增粘树脂选用软化点为30质量份的软化点为80℃的聚合萜烯树脂，其他组分及配比以及其制备工艺均与实施例1相同。
性能测试
分别对上述实施例1-5和对比例1-2制备的双面胶带进行剥离力测试和高温持粘性测试，测试方法如下，结果如表1所示。
1.剥离力测试
根据国家行业标准GB/T 2792-2014，剥离力指以一定的角度和速率将单位宽度的胶粘带从特定粘接面上剥离所需要的力，单位为N/24mm。测试板材选择SUS 304、ABS和PC。
2.高温持粘性测试
根据国家行业标准GB/T 4851-2014，持粘性是指压敏胶粘带抵抗平行剪切外力所引起的粘接表面破坏的能力，以失效时间作为衡量标准。测试板材选择SUS 304，测试温度为80℃。
表1不同性能测试结果
通过以上测试结果可知，通过实施例1-5的测试数据可知，本发明的生物基丙烯酸酯胶带对不同极性的材料表面都具有高的剥离力，对不锈钢的剥离强度为21～29N/24mm，对ABS的剥离强度为18～26N/24mm，对PC的剥离强度为20～28N/24mm；而且耐高温性能好；实施例1与对比例1，相同配方的生物基丙烯酸酯胶带与石油基丙烯酸酯胶带在力学性能上相差不大，本发明的生物基丙烯酸酯胶带是可以替代现有的石油基生物基丙烯酸酯胶带，其单体可生物降解，具有环保作用；通过改变生物基丙烯酸酯单体的种类，可以得到各项力学性能都比较优异的生物基丙烯酸酯胶带；通过对比例2的数据可知，使用软化点较低的增粘树脂会降低胶带的各项力学性能，特别是耐高温性能显著降低。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种生物基丙烯酸酯胶带的制备方法，其特征在于：
步骤1、生物基丙烯酸酯共聚物的制备：将高生物基含量单体40-60份，热引发剂0.1-0.5份，溶剂40-60份混合均匀；在65-80℃通过分步缓慢滴加混合液的方法进行自由基聚合反应得到；
步骤2、生物基丙烯酸酯胶带的制备：将步骤1中的生物基丙烯酸酯共聚物溶液60-80份，交联剂1-1.5份，与生物基增粘树脂20-40份混合均匀，经涂布、烘干、固化后即得到生物基丙烯酸酯高性能胶带。
2.如权利要求1所述的一种生物基丙烯酸酯胶带的制备方法，其特征在于，所述高生物基含量单体为高生物基含量丙烯酸酯单体、丙烯酸和甲基丙烯酸中的任意两种或多种。
3.如权利要求2所述的一种生物基丙烯酸酯胶带的制备方法，其特征在于，所述高生物基含量丙烯酸酯单体为生物基含量70％以上丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸-2-羟基乙酯、丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸-2-羟基乙酯、甲基丙烯酸异冰片酯中的一种或几种。
4.如权利要求1所述的一种生物基丙烯酸酯胶带的制备方法，其特征在于，所述热引发剂为自由基热引发剂偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过氧化苯甲酰和过氧化月桂酰中的至少一种；所述溶剂为甲苯、乙酸乙酯、丙酮、乙醇中的至少一种。
5.如权利要求1所述的一种生物基丙烯酸酯胶带的制备方法，其特征在于，所述分步缓慢滴加混合液的方法为预先添加1/2-2/3混合物反应1-2h后，在0.5-1h内滴加完剩余混合物，并至少再反应3-4h。
6.如权利要求1所述的一种生物基丙烯酸酯胶带的制备方法，其特征在于，所述生物基丙烯酸酯共聚物玻璃化转变温度范围为-30--16℃，重均分子量范围为400万-800万，其在溶剂中35％固含条件下，粘度范围为4000-7500cP。
7.如权利要求1所述的一种生物基丙烯酸酯胶带的制备方法，其特征在于，所述生物基增粘树脂为软化点为105-146℃的松香萜烯酚树脂、软化点为100-120℃的聚合松香树脂中的至少一种；所述交联剂为乙酰丙酮铝、六亚甲基二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯中的一种或多种；所述生物基丙烯酸酯胶带的制备中烘干温度为100℃。
8.一种生物基丙烯酸酯胶带，其特征在于，包括依次设置的离型纸层、第一胶粘剂层、基材层和第二胶粘剂层，第一胶粘剂层和第二胶粘剂层采用如权利要求1-7所述的一种生物基丙烯酸酯胶带的制备方法制得。
9.如权利要求8所述的一种生物基丙烯酸酯胶带，其特征在于，第一胶粘剂层及第二胶粘剂层的厚度为5-50μm；基材层的材质为PET；基材层的厚度为1-50μm。
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