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涨知识:UV固化型压敏胶的研究进展

2021-07-19 03:07   浏览:1307

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UV固化型压敏胶按主粘料的成分可分为橡胶树脂2大类,进一步还可分为天然橡胶或合成橡胶、热塑弹性体、丙烯酸酯类和聚氨酯树脂类压敏胶等。



01

橡胶型UV固化压敏胶



橡胶型压敏胶是以天然橡胶(NBR)合成橡胶或2者并用作为主粘料,并配以合适的增粘树脂、软化剂、溶剂、交联剂、防老剂和填充剂等制成。生产中多采用天然橡胶,但一般用丁苯橡胶及聚异丁烯共混的方法进行改性。以天然橡胶为基体的压敏胶常用于医用橡皮膏和电工绝缘胶带。其优点是粘附力强、耐低温性能好、价格低廉,缺点是存在未反应的双键,在光和热的作用下易老化。所以一般通过部分交联改性或接枝改性的方法提高其性能,尤其是通过加入光敏剂,可以实现快速UV固化交联,获得良好的耐热性和力学性能。



02

热塑弹性体型UV固化压敏胶



苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)和苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯(SIS)等热塑弹性体在室温下具有硫化橡胶的性质,在高温下又具有可塑性,因此兼具有良好的弹性和粘接性能。由于其分子结构中只存在物理交联而没有化学交联,可利用紫外光辐照此类压敏胶,打开嵌段共聚物中的双键,使其进行化学交联,从而提高压敏胶的粘接性能。


UV固化技术目前常用的方法是采用光引发剂与SBS共混,此方法存在着很多的弊端。首先,光引发剂与聚合物相容性不很好;其次,在某些特殊场合,如医疗、食品包装和妇女卫生用品等,残留的光引发剂小分子容易光解产生挥发性碎片,使产物老化变黄,出现气味和毒性。



03

丙烯酸酯类UV固化压敏胶



丙烯酸酯类压敏胶是目前应用最为广泛的压敏胶,与其他压敏胶相比具有以下特点:

1、几乎不用加防老剂便具有优异的耐候性和耐热性;

2、无相分离和迁移现象,透明性好,耐油性佳;

3、对皮肤无影响,适用于医用领域。


其中,UV固化型丙烯酸酯压敏胶不含溶剂,在高温下呈黏稠液态,使用时涂布于基材上,经UV照射后固化成具有实用性能的压敏胶粘制品。


UV固化型压敏胶一般含有光聚合性齐聚物、单体、光引发剂、活化剂、链转移剂、增粘树脂等组分,主要有以下3种搭配体系:
1、增粘树脂和/或某些无机填料如粉末状硅胶、细微的中空玻璃纤维等与丙烯酸酯单体组成混合物;
2、将丙烯酸酯聚合物溶解在一定配比的丙烯酸酯单体中,或者将丙烯酸酯单体的混合物聚合到转化率约为10%左右得到黏稠液体。为了提高性能,一般还要加入双丙烯酸乙二醇酯、三丙烯酸三羟甲基丙酯等交联剂;
3、反应性丙烯酸酯预聚物及其丙烯酸酯单体的混合物。这类反应性预聚物包括带有羧基、羟基或环氧基的丙烯酸酯共聚物,以及聚酯、聚醚、环氧树脂和聚氨酯等的丙烯酸双酯。


对于光固化体系来说,光引发剂对固化速度起决定作用。自由基光引发剂一般分为裂解型(Ⅰ型)和夺氢型(Ⅱ型)2种。其中夺氢型自由基光引发剂都是二苯酮或杂环芳酮类化合物,为提高其光引发活性,常与胺类助引发剂复配使用。夺氢型光引发剂一般只跟聚合物侧链的叔碳氢原子反应(如压敏胶配方中常用的丙烯酸异辛酯侧链等)。


一般来说,在UV固化型压敏胶配方中添加的光引发剂最大吸收波长均位于200~400nm的紫外区,但在以下情况下这种单一光引发剂往往存在不足:
1、汞灯的可见光部分因无法吸收而损失掉;
2、当使用激光作光源时发射光谱与样品的吸收光谱不能很好地匹配;
3、当压敏胶中使用填料时难以获取有效的光谱窗口;
4、户外使用的压敏胶无法有效利用日光进行固化。因此,有必要使用一种多组分光引发体系来提高其引发效率。


无溶剂型丙烯酸酯类UV固化压敏胶的合成一般采取3种方法:
1、先在挤出机中进行本体聚合,然后挤出涂布,进行UV交联固化;
2、先在反应器中进行溶液聚合,然后减压脱除溶剂,并在高温下熔融涂布和UV交联固化;
3、先制备丙烯酸酯单体浆料,然后涂布在基材上直接进行UV聚合和交联固化。

在第3种合成方法中,由于单体浆料的UV聚合极易受到表面氧的阻聚,压敏胶涂布时应在表面覆盖聚酯或其他隔离膜,或者通过充氮等措施来降低气氛中的氧含量至1%以下,才可以获得较高的单体转化率和聚合物分子质量。



04

聚氨酯类UV固化压敏胶



聚氨酯丙烯酸酯(PUA)是另一类比较重要的光固化低聚物。PUA综合性能优良,具有较高的光固化速度,与其他树脂混溶性好,固化后涂层的柔韧性、内聚强度和耐化学性优良,而且可通过分子设计对树脂性能进行灵活调节,非常适宜于制作UV固化型压敏胶。



05

总结


国际胶粘剂会议曾将UV固化型胶粘剂定为重点发展品种。UV固化压敏胶的发展,一方面要解决基本原料问题,如有些原料带有颜色,影响制品的色泽;有些原料有异味甚至毒性,影响压敏胶的应用,尤其是在医用材料领域的应用。另一方面,应研究开发具有特殊性能、能满足特殊要求的UV固化压敏胶,例如对固化收缩率、热线胀系数、耐热性、折射率、强度等有特殊要求的压敏胶。原料的分子结构对胶粘剂性能有巨大影响,研究压敏胶主体材料的结构和性质之间的关系是非常有必要的。此外,高分子负载的新型光引发剂可以提高引发剂与体系的相容性,减少涂层泛黄、老化等现象,开展光引发剂高分子化的研究意义重大。

总的来说,由于各行业对压敏胶需求量的不断增加,进一步深化了对新型压敏胶的研究。展望未来,UV固化型压敏胶将朝着更环保、更快捷和更高性能的方向发展。


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