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硅树脂改性丙烯酸酯压敏胶的耐老化性能及耐温性能研究

发表时间:2021-04-01   访问量:

引言

    丙烯酸酯压胶经其优良的粘性性能,化学稳定性以及无毒,无害,成本低廉等优点,得到广泛应用。普通丙烯酸酯压敏胶耐热性能欠佳,交联后的丙烯酸酯压敏胶也仅能在150℃下短期使用。有机硅压敏胶的性能虽好,但强度较低。从目前压敏胶的应用情况综合来看,要制备强度高,耐热性好的压敏胶,单纯使用一类树脂,难以获得良好的效果,必须进行改性。如果用有机硅单体,树脂或橡胶改性丙烯酸酯压敏胶,不仅可以保持丙烯酸酯压敏胶固有优点,面目还可以提高其耐高温和耐介质性能。目前,国内外一些研究工作者利用有机硅单体,树脂或橡胶,通过物理共混或化学共聚等方法合成的有机硅改性丙烯酸酯压敏胶,具有较好的粘接性,耐溶剂,耐水性,耐候性及耐温性。但是对于有机硅改性丙烯酸酯压敏胶的耐高低温冲击老化,热老化,湿热老化等方面的系统研究,自今为止文献报道较少。综合国内外研究工作,本文自行合成了有机硅改性丙烯酸酯压敏胶,并利用光谱仪对产物进行了分析,研究了改性压敏胶的耐高低温冲击老化,热老化和湿热老化性能。


一、试剂与仪器

试剂:

    甲基乙烯基(MQ)硅树脂,乙烯基含量1.9%~2.2%相对分子质量20~22万。甲基丙烯酸酯环氧本酯(GMA)化学纯。

    丙烯酸丁酯(BA)丙烯酸异辛酯(2-EHA),甲基丙烯酸-β-羟丙酯(HPMA)化学纯。过氧化二苯甲酰(BPO)分析纯。甲苯,乙酸乙酯分析纯。

仪器:

剥离力试验机精密烘箱

剥离力试验箱                                                   精密烘箱 

可程式恒温恒湿试验箱冷热冲击试验箱

可程式恒温恒湿试验箱                                  冷热冲击试验箱   

试验过程:

    将带不饱和键的乙烯基硅树脂和丙烯酸酯单体通过自由基溶液聚合反应,在聚合物的侧链上引入硅链段是合成有机硅改性丙烯酸树脂的一种有效方法。乙烯基硅树脂与丙烯酸酯单体共聚合。从而改性丙烯酸酯压敏胶。



丙烯酸酯压敏胶的制备:

    将一定量的乙酸乙酯和部分BPO加入四口瓶中,按比例将软硬单体,CMA和部分BPO混合,将部分混合液加入到四口瓶中,通入氮气,加热至83℃;恒温聚合一定时间后,再滴加剩余部分单体,滴完后,继续滴加由甲苯,HPMA和剩余BPO的混合液。在一定时间内滴完,反应至一定时间后出料,即得丙烯酸酯压敏胶液。


有机硅压敏胶的制备:

    将MQ硅树脂与硅橡胶按比例混合,加入聚合催化剂,在一定温度下聚合一定时间,然后加入溶剂调成稀胶液,最后向胶液中加入交联剂,涂布,挥发净溶剂后,高温下交联一定时间,即得有机硅压敏胶带。



有机硅改性丙烯酸酯压敏胶的制备:

    在丙烯酸酯压敏胶液合成过程中,将MQ硅树脂分别在不同的加料阶段加入,即可制得各种硅树脂含量不同的硅改性丙烯酸酯压敏胶。即在反应初始与乙酸乙酯共同加入硅树脂所得胶液为初期加入胶液;与剩余丙烯酸酯单体及GMA混合滴加所得压敏为中期加入胶液;与甲苯一起滴加所得胶液为后期加入胶液。


压敏胶带的制备:

    向上述胶液中加入一定量的交联剂,涂布在聚丙烯薄膜上,高温烘干,分切,即可制得压敏胶胶带。


二、结果与讨论

    有机硅改性丙烯酸酯压敏胶的结构表征:

    有机硅改性丙烯酸酯压敏胶的高低温冲击性能

    将制好的压敏胶试样置于冷热冲击试验箱内高温冲击温度为200℃,冲击时间为1小时。然后在1min

    内转换低温冲击温度为-20℃,冲击时间为1小时。取出于室温(温度23℃±1℃,湿度50%±5%)放置1小时。反复5次后进行180度剥离力测试。测试结果见表1

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    从表1可以得出,纯丙烯酸酯压敏胶经过高低温冲击后,胶膜老化,失去压敏性,而经有机硅改性的丙烯酸酯压敏胶虽然持黏力和180°剥离强度均有下降,但还有一定的粘接强度,这说明硅树脂的加人明显改善了丙烯酸酯压敏胶的耐温性能。持黏力在150℃下进行测试:180°剥离强度在室温测试。

    有机硅改性丙烯酸酯压敏胶的耐热老化性能

    将有机硅改性后的丙烯酸酯压敏胶带放置在200℃的烘箱中进行老化性能测试,取出后粘接在铝片上,测试室温下180°剥离强度,测试结果见图3.

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    从图3中可以看到,热老化后的压敏胶剥离强度随着老化时间的延长而降低,起始阶段降低幅度比较剧烈,随后降低缓慢,而老化后的胶带剥离时呈界面破坏,且具有一定的压敏性。这说明改性后的压敏胶具有良好的耐热老化性能。

    有机硅改性丙烯酸酯压敏胶耐湿热老化性能

    将有机硅改性后的丙烯酸酯压敏胶带放置在60℃、相对湿度为95%的恒温湿热老化箱中,老化1000h,测试室温下180°剥离强度,测试结果见图4。

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    从图4可以得出,有机硅改性后的丙烯酸酯压敏胶带随着湿热老化时间的延长,剥离强度逐渐降低,在老化起始阶段,剥离强度降低较为剧烈,而后降低比较缓慢。.这说明改性后的压敏胶具有良好的耐湿热老化性能。

    三种压敏胶的耐温性能比较

    本文合成了丙烯酸酯压敏胶、有机硅压敏胶、有机硅改性丙烯竣酯压敏胶,三种压敏胶性能各异,现对其室温和高温性能进行比较,结果见表2~4.

图片6.png

    以上三种测试样品均在相同的规格和测试条件下进行的,有机硅改性丙烯酸酯压敏胶中硅树脂加入时间为反应中期加入,加入量为10%.通过对表2、表3和表4的比较可以得出,室温下:有机硅压敏胶的初黏力很高,但剥离强度和持黏力比较低,而丙烯酸酯压敏胶的持黏力和剥离强度明显高于其它两种压敏胶,经硅树脂改性后的丙烯酸酯压

    敏胶持黏力和剥离强度介于两者之间;高温下:有机硅压敏胶的持黏力和剥离强度高于其它两种,而经硅树脂改性后丙烯酸酯压敏胶的150℃下持黏力和100℃下剥离强度均高于纯丙烯酸酯压敏胶,经高低温冲击后,丙烯酸酯压敏胶失去压敏性能,而硅树脂改性的丙烯酸酯压敏胶还具有一定的剥离强度。这说明利用硅树脂来改性丙烯酸酯压敏胶可以明显提高丙烯酸酯压敏胶的耐温性能,使丙烯酸酯压敏胶的应用范围可以得到一定的拓展


三、结论

    (1)相于未改性的丙烯酸酯压敏胶,经有机硅改性的丙烯酸酯压敏胶的耐高低温冲击性能有着明显的改善,中期加入硅树脂用量为10%时的改性压敏胶,高低温冲击后180°室温剥离强度为10.32N/25mm.

    (2)有机硅改性后的丙烯酸酯压敏胶的热老化性能良好,200℃热老化10h后,剥离强度为6.2N/25mm.

    (3)有机硅改性后的丙烯酸酯压敏胶具有良好的耐湿热老化性能,60℃下湿热老化1000h后,改性压敏胶180°室温剥离强度为568N/25mm4)对丙烯酸酯压敏胶、有机硅压敏胶、有机硅改性丙烯酸酯压敏胶的室温、高温性能,以及高温老化性能性能进行了比较。得出,经硅树脂改性后的丙烯酸酯压敏胶持黏力和剥离强度介于丙烯酸酯压敏胶和有机硅压敏胶之间;经高低温冲击后,丙烯酸酯压敏胶失去压敏性能,而硅树脂改性的丙烯酸酯压敏胶和有机硅压敏胶还具有一定的剥离强度。


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