丙烯酸压敏胶的流变学和粘接性能外文翻译资料

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丙烯酸压敏胶的流变学和粘接性能

S.Mojtaba Taghizadeh, Diba Ghasemi

(伊朗聚合物和石油化工研究所,位于伊朗首都德黑兰，邮政信箱：14965-115)

在2010年4月26日收到;2010年8月9日接受

DOI 10.1002/app.33153

在2010年10月14日于Wiley在线图书馆刊登（wileyonlinelibrary.com）

摘要

不同的压敏胶（PSAs）是以丙烯酸为原料在不同的条件下合成的。合成的PSA具有良好的粘合性能，并且不会留下任何残留物，很容易从基材表面剥离。在恒定的粘合剂厚度下，已经研究了PSA流变行为与其粘合性能（例如，剥离性，粘性和抗剪切性）之间的关系。观察到反应温度和反应时间的增加由于分子量降低而导致储能模量降低，最终导致PSA的弹性降低。研究结果表明，随着反应温度的升高和反应时间的延长，由于分子量降低，进而导致储膜量的降低，最终导致PSA弹性降低。 样品的储存（Grsquo;）和损耗（Grsquo;rsquo;）模量随着引发剂浓度的增加而增加，而PSA的弹性也随着引发剂浓度增加而增加。 在高频率(100hz)下，高Grsquo;rsquo;代表高剥离强度，因为剥离过程中粘弹性能耗散较大。由于甲基较多，通过降低1 Hz时的储能模量，可增加粘性。 由于不同组分之间有氢键作用，在较低的频率（0.1 Hz）下，较高的储能模量会增加剪切值。对样品表面能的一些平行研究表明，由于不同单体单元的性质以及它们相应的取向，它们具有不同的性质。我们的结果表明，剥离强度不受表面能的影响。

关键词：压敏胶，流变学，剥离强度，粘性，剪应力，附着力

引言

压敏粘合剂（PSA）是粘弹性材料，在施加轻压时可以粘附到表面，并且在去除时不会残留任何残留物^[1]。在制备聚丙烯酸酯的各种基础聚合物中，烷基丙烯酸酯的应用最为广泛且商业应用增长最快^[1]。丙烯酸树脂在没有任何额外的混合物的情况下，本身就具有粘性。在增强剂的聚合和扩散过程中，加入不同的单体可以很容易地改变和修改它们的性质^[2]。通过测量三个基本的应用性能来表征粘合性能。通过对三种基本应用性能的测试，表征了其粘附性能;粘性(粘接剂在轻压力下快速粘附的能力)，剥离附着力(抵抗剥离去除的能力)，剪切力或凝聚力(在剪切力下保持其位置不变的能力)^[3]。这些特性不是PSA的固有特性，而是对胶粘剂体积和表面性能的响应（尤其是胶粘剂和被粘物的表面能）^[4]。PSA的粘弹性控制着其对基材表面的粘附力，并决定了其应用的持续时间。它还可以使PSA表现出类似固体和液体的特性，具体取决于温度和施加应力的频率等变量。PSA的这种特性用粘弹性参数（例如储能（弹性）模量（Grsquo;）和损耗（粘）模量（Grsquo;rsquo;））描述。 弹性模量描述了固体的特性，而损耗模量描述了粘合剂的液体的特性。因此，PSA的粘合度和粘弹性之间存在相关性^[4]。黏着或粘合是一种低速率的过程，其中粘合剂应呈液体状，因此能够充分流动以促进其自身与基材之间的紧密接触。剥离或脱胶是高速率的过程，其中粘合剂应为固体状，即具有内聚力和内部强度。同样，抗剪切力或保持力是高变形时的低速过程，并且受储能（弹性）和损耗（粘滞）模量以及其他因素（例如，粘合剂与被粘物之间的摩擦系数）的影响， 即内聚强度^[4,5]。用振荡粘弹性参数对这些特性的解释表明，低振荡频率与粘性相关，而高频率与剥离过程相关。因此，在低频下损耗模量应占主导地位（Grsquo;rsquo;gt; Grsquo;），而储能模量应在在高频时占主导地位（Grsquo;gt; Grsquo;rsquo;）^[4]。

表格1

不同反应温度的影响（反应时间：3h AIBN:1%）

根据文献，描述了高频下的模量与剥离或快速粘着测试以及低频下的模量与胶粘剂的抗剪切性之间的关系^[6]。另一方面，PSAs基聚合物的化学结构在模量测定中起着重要的作用。没有侧基限制旋转的线性链主链非常柔韧性，且模量低^[7]。最近有几位作者报告说，基于共聚物的胶粘剂的流变行为与胶粘剂的性能密切相关。Dahlquist提供了有关PSA特性的第一个现象学假设^[8]。PSA材料是蠕变柔度gt; 10 6 cm² / dyn的材料。根据Dahlquist的假设，在保证PSA能够湿润基片的前提下，需要快速的粘性流动来实现基片与PSA的亲密接触，而不考虑剥离过程中的粘弹性能量耗散^[2]。在基于嵌段共聚物的热熔PSA中，已证明三嵌段和二嵌段共聚物之间的比例是控制其流变行为的关键参数^[7]。

Amaral^[9]表明，由高固体乳液制备的丙烯酸PSA中，流变性能和粘性性能都非常依赖于初始胶乳粒径分布，并证明具有不同粒径分布的胶乳具有更高的粘合能，并有明显的纤维分离的证据。在詹森等人的研究中：在由聚环氧丙烷制备的PSA上，发现粘弹性参数与PSA剥离性能之间的关系是，剥离阻力与剥离条尺寸和变形过程中的耗散能量成正比，因此与剥离频率下的损耗模量成正比^[10]。在研究PSA的线性粘弹性行为以及剥离过程中涉及的能量时，发现在表面能较小的情况下，剥离强度与Grsquo;rsquo;/ Grsquo;的比例成比例，其中Grsquo;rsquo;在剥离频率下测量，Grsquo;在键合频率下测量^[10]。

在这项研究中，进行了流变参数的详细研究，因为丙烯酸共聚物的流变行为是PSA应用发展的主要因素。在先前的工作中进行了更全面的工作，使用丙烯酸单体（例如丙烯酸2-乙基己酯（2-EHA），丙烯酸羟乙酯（HEA），甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA）和乙酸乙烯酯（VAc），在不同的反应条件下，剥离强度和粘性与分子量之间存在一定的相关性^[1]。据我们所知，关于这些聚合物的流变性能，表面能和粘合性能之间的关系，尚无公开报道。本实验对合成的丙烯酸类PSA进行了全面的研究。结果表明，在不同的聚合条件下，合成丙烯酸酯的弹性和粘弹性性能受到影响。另一方面，可以观察到，在所有合成的PSAs中，长时间接触时，剥离强度与表面能之间存在微弱的相关性。

实验

配方：

1. 己基丙烯酸乙酯(2-EHA, 99%)，醋酸乙烯酯(VAc，gt;99%)，乙酸乙酯购自默克(德国，达姆施塔特);以2-羟基乙基丙烯酸酯(2- HEA，gt;97%)、甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA，gt;97%)和2,20偶氮异丁腈(AIBN)为引发剂，购自福禄克(瑞士，布克斯)。聚酯/乙基醋酸乙烯酯(Scotch Pak9732)作为基材，厚度85mu;m（3M，MN）。所有试剂级的化学品都无需进一步纯化即可使用。

表格2

不同反应时间的影响（反应时间：3h AIBN:1%）

表格3

不同引发剂浓度的影响（时间：3h，温度：70 C）

丙烯酸PSA的制备

丙烯酸PSA是通过自由基聚合使用67％丙烯酸2-乙基己酯（2-EHA），28％乙酸乙烯酯（VAc），4.9％丙烯酸羟乙酯（HEA）和0.1％甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA）在乙酸乙酯中制备的。聚合反应在各种反应条件下进行，例如不同的反应温度，引发剂浓度和反应时间^[1]。不同的反应条件如温度(PSA1、PSA2、PSA3)、反应时间(PSA1、PSA4、PSA5)、引发剂浓度(PSA6、PSA7、PSA1)如表I-III所示。然后用薄膜涂敷器(elcometer 3580)在控

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