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目前,我国丙烯酸酯压敏胶粘剂与发达国家相比,在技术水平上存在较大差距,压敏胶品种仅为丙烯酸酯乳液,而发达的国家则是溶剂型、乳液型与热熔型等多品种竞相发展[1 – 4 ] 。因此,在我国开展溶剂型压敏胶的研究具有非常重要的意义。本文主要介绍以偶氮二异丁腈为引发剂,在甲苯溶剂中,用丙烯酸丁酯(BA) 、苯乙烯(St) 、甲基丙烯酸甲酯(MMA) 三元共聚制备溶剂型丙烯酸酯压敏胶粘剂的过程,并对反应条件进行探索,找出最佳的反应条件。
1 实验部分①
1. 1 主要原料与试剂
偶氮二异丁腈,AR ;甲苯,CP ; St ,工业级,岳阳化工总厂产;MMA ,CP ;BA ,AR。
1. 2 压敏胶粘剂的制备
在250 mL 的三口烧瓶中,加入部分溶有偶氮二异丁腈的甲苯及一定量预先经减压蒸馏的BA、St 和MMA ,同时通入N2 ,置换烧瓶中的空气后,在水浴中加热至反应温度,反应2 h 后,再加入剩余的偶氮二异丁腈的甲苯溶液,保温反应5 h ,逐渐降温,待完全冷却后,即得到共聚压敏胶粘剂。
1. 3 性能测试
180°剥离强度 将25 mm ×200 mm的聚酯膜与1. 5 mm ×120 mm ×40 mm 的铝片用无水乙醇仔细擦净,并将压敏胶液用甲苯调至适当粘度涂布于铝片与聚酯膜上,在室温晾干,将其涂胶面贴合。按GB 2792 – 81 方法在CSS – 1101 电子拉力试验机上测定剥离强度。
固体含量 称取1～1. 5 g 压敏胶液,置于已知质量的干燥洁净的玻璃表面皿中,然后放入110 ℃的干燥箱内,烘2 h 后取出放入干燥器中,冷却至室温称量,然后再将其放入110 ℃的干燥箱中加热烘干30 min ,取出放入干燥器中,冷却至室温称量。反复操作直至2 次称量质量之差小于0. 01 g为止。由此计算压敏胶的固体含量。持粘力与初粘力 持粘力按GB 4851 – 84 测定,初粘力按GB 4852 – 84 测定。
2 结果与讨论
2. 1 反应温度对胶粘剂性能的影响
取甲苯70 mL 、St 30 mL 、MMA 20 mL、BA 35mL 、控制偶氮二异丁腈为30 mmolPL ,改变反应温度,制得一系列胶粘剂,测其剥离强度及固体含量,结果如表1 所示。
当采用热分解型引发剂时, 须达到一定的温度引发剂才能分解产生足够数量的自由基引发单体聚合, 而温度过高又会使引发剂分解速度过快, 影响共聚物的相对分子质量。从表1可知, 压敏胶的剥离强度及固含量在65 ℃前随温度的升高而增加, 在65 ℃以后随温度的升高而下降, 在65 ℃时最高, 故最佳的反应温度为65 ℃。
2. 2 MMA 用量对胶粘剂性能的影响
取甲苯70 mL 、St 30 mL 、BA 35 mL ,控制偶氮二异丁腈为30 mmolPL ,反应温度为65 ℃,改变MMA 的用量,制得一系列胶粘剂,测定其剥离强度及固体含量,结果见表2。
三元共聚体系中,MMA 属硬单体,由于其侧链有一定的极性,可赋予压敏胶内聚力与粘接性能。由表2 可知,随MMA 用量的增加,胶粘剂的剥离强度增加,当MMA 用量超过20 mL 后,可能引起共聚物的玻璃化温度Tg 升高幅度过大,分子链刚性变大,而使剥离强度下降。此时固体含量随MMA 用量的增加呈现先升后降的趋势,在用量为20 mL 时最大,共聚的单体配比合理而使固体含量出现最大值。
2. 3 St 用量对胶粘剂性能的影响
取甲苯70 mL 、MMA 20 mL 、BA 35 mL ,控制偶氮二异丁腈为30 mmolPL ,反应温度为65 ℃,改变St 的用量,制得一系列胶粘剂,测定其剥离强度及固体含量,结果见表3。
St 的加入,有利于提高共聚物的Tg ,从而可以增加胶粘剂的剥离强度,但St 的侧链苯环刚性大,用量太多,对胶粘剂的性能有不利影响。由表3 可知,当St 用量为30 mL 时,效果较好。并且St 用量对固体含量的影响与MMA 类似,但影响幅度不及MMA。
综上所述,BA – St – MMA 三元共聚合成丙烯酸酯压敏胶粘剂的最佳反应条件为:甲苯70 mL ,偶氮二异丁腈为30 mmolPL ,MMA 20 mL , St 30mL ,BA 35 mL ,共聚温度65 ℃。
3 压敏胶性能对比实验
按上述最佳反应条件制得溶剂性三元共聚丙烯酸酯压敏胶粘剂,测试其性能,将其与温州泰昌胶粘剂制品有限公司生产的商品溶剂型丙烯酸酯压敏胶粘剂进行比较,结果见表4。
从表4 可知,三元共聚胶粘剂的性能与商品压敏胶相比,具有更高的剥离强度和更好的持粘性与初粘性,胶液透明性好。
4 结论
利用BA – St – MMA 三元共聚制备丙烯酸酯压敏胶粘剂的最佳反应条件为:甲苯70 mL ,偶氮二异丁腈物质的量浓度为30 mmolPL ,MMA 20mL ,St 30 mL ,BA 35 mL ,共聚温度65 ℃。在此条件下, 合成的压敏胶粘剂剥离强度可达13 (25mm)N ,固体含量可达63. 9 % ,与商品压敏胶粘剂相比,具有较高的剥离强度、较好的持粘性与初粘性,胶粘剂透明性好。
