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1、 设计性实验开题报告 研究课题 多元丙烯酸酯乳液聚合和压敏胶粘剂的制备、表征 专业班级 理学院应用化学系1002、1003班 指导老师 巫辉 小组组长 杨子陆 小组成员 刘刚 潘辉 李亚波多元丙烯酸酯乳液聚合和压敏胶粘剂的制备、表征 摘要：本次综合实验使用丙烯酸酯乳液聚合滴加法制备压敏胶使用乳液聚合方法制备丙烯酸酯乳液压敏胶，最后采用DSC、傅里叶变换红外光谱仪、粘度计等仪器对压敏胶的性能进行测试。关键词：压敏胶、初粘性、持粘性、丙烯酸酯乳液聚合、玻璃化温度一压敏胶定义、组成、性能以及工业背景1.压敏胶的定义压敏胶黏剂（pressure-sensitive adhesive,PSA）是一类对压
2、力有敏感性的胶黏剂，它是一类无需借助于溶剂、热或其他手段，只需施加轻度压力，即可与被粘物牢固粘合的胶黏剂。压敏胶是一种同时具备着液体的粘性性质和固体的弹性性质的粘弹性体；这种粘弹性体同时具备着能够承受粘接的接触过程和破坏过程两方面的影响因素和性质1。压敏胶通常是由压敏胶粘剂、基材、底层处理剂、背面处理剂和隔离纸等组成。（1）压敏胶粘剂的主要作用是使胶粘制品具有对压力敏感的黏附性能。（2）基材是支撑压敏胶粘剂的基础材料，要求有较好的机械强度，较小的伸缩性，厚度均匀及能被胶粘剂润湿等（3）底层处理剂亦称底涂剂，其作用是增加胶粘剂和基材之间的黏合力，在揭除胶粘带时不会导致胶粘剂和基材脱开而沾污被粘表
3、面（4）背面处理剂（隔离剂），通常是热固化或光固化的有机硅树脂（5）隔离纸（防粘纸）是双面压敏胶粘带压敏胶粘片材的制造中不可缺少的材料，防止胶粘制品胶层之间或胶层与其他物品之间相互粘连2。2.压敏胶的组成 3 表1 压敏胶的组成组成聚合物增粘剂增塑剂填料粘度调节剂防老剂硫化剂溶剂用量()30-5020-400-100-100-100-20-2适量作用给予胶层足够内聚强度和粘接力增加胶层粘附力增加胶层快粘性增加胶层内聚强度，降低成本调节胶层粘度提高使用寿命增加胶层内聚强度，耐热性便于涂布施工常用原料各种橡胶、无规聚丙烯、聚乙烯基醚、氟树脂等松香、石油树脂苯二甲酸酯ZnO、TiO2、MnO2、粘土
4、大豆油、液体石蜡、机油防老剂甲、防老剂丁硫磺、过氧化物汽油、甲苯、乙酸乙酯、丙酮3.压敏胶粘剂的工业背景以及类型压敏胶粘剂的特点是粘之容易、揭之不难、剥而不损，在较长时间内胶层不会干涸，因而压敏胶粘剂也称为不干胶。目前，美国、西欧、日本、中国等国家及中国台湾地区的压敏胶粘剂的销售量在1000kt以上。据统计，2006年中国大陆压敏胶制品( 包括压敏胶粘带和胶粘标签纸) 的销售量为59.2108m2。市场分布，包装胶粘带:32.68108m2;电器绝缘胶带:100108m2；双面胶带:278108m2;文具胶带:064108m2;胶粘标签纸:14.00108m2;其他:052108m2。目前，世
5、界压敏胶制品共计1000种。据统计，2000年世界压敏胶黏剂年总产量108.9108t，压敏胶制品的总产量326108m2其中压敏胶带产量为215108m2，胶粘标签纸总产量为111108m2。由于高速操作、合理涂布、排除溶剂公害问题的需要，现代工艺发展了暖熔压敏胶，它集热熔胶和压敏胶的特点于一体，无溶剂，无污染，使用比较方便。其应用范围很广，可用于尿布、妇女用品、双面胶带、标签、包装、医疗卫生、书籍装订、表面保护膜、木材加工、壁纸及制鞋等方面。其中，包装用HMPSA（热熔压敏胶）消费量最大，几乎占总量的一半。由压敏胶制成的工业产品很多，但是结构上主要有三种，即单面压敏胶粘带、双面压敏胶粘带和
6、压敏胶粘片材，它们的结构一般由压敏胶粘剂、基材、底层处理剂（底涂剂）、隔离剂和隔离纸等部分组成。压敏胶的类型以及部分国产的型号如下表所示：表2 压敏胶的类型以及部分国产的型号类型橡胶型压敏胶树脂型压敏胶天然橡胶压敏胶聚异丁烯压敏胶丁基橡胶压敏胶丁苯橡胶压敏胶聚烯烃压敏胶顺醋共聚压敏胶丙烯酸树脂压敏胶硅树脂-硅橡胶压敏胶氟树脂压敏胶主要成分烟胶片、增粘树脂、松香酯、防老剂聚异丁烯、增粘树脂、溶剂丁基橡胶、增粘树脂、填料、防老剂丁苯橡胶、增粘树脂、填料、防老剂无规聚丙烯、聚乙烯基醚等、防老剂顺丁烯二酸酐-醋酸乙烯共聚树脂，增粘树脂、软化剂丙烯酸丁酯与其他丙烯酸酯共聚物、溶剂硅橡胶、硅树脂、增粘树脂
7、、填料氟共聚树脂、溶剂特点内聚力不太高、快粘性好、耐老化及耐热性差耐老化、耐臭氧、耐水蒸汽好、内聚力差耐老化、耐臭氧、耐水蒸汽好、内聚力差吸水性低、耐老化较好、快粘性内聚力较差耐水性耐油性好、耐光性差内聚强度较好、耐老化性好、快粘性差耐老化、耐热性好、非交联型内聚力不高耐热性好、耐老化、耐水性好、内聚力较小耐老化耐热性耐介质性好、与氟塑料粘附力强用途电工绝缘医用文教包装等文教包装粘接、聚乙烯等非极性材料文教包装粘接、聚乙烯等非极性材料野外及水中绝缘聚乙烯等非极性材料粘贴铭牌粘贴包装等铭牌粘贴、粘鼠等耐高温电机绝缘氟塑料粘接国产牌号JY-4胶、橡皮膏、341光敏胶带、涤纶胶带JY-201胶、聚异
8、丁烯压敏胶、聚乙烯胶带印刷电路板、双面胶带701自粘带乙烯基树脂压敏胶DOM-60,GOM-60DS压敏胶、丙烯酸压敏胶、粘鼠胶自粘硅橡胶带表3 按压敏胶的形态分类形态所用聚合物种类主要用途溶剂型天然橡胶，丁苯橡胶，聚异戊二烯，聚异丁烯和丁基橡胶，聚丙烯酸酯，有机硅聚合物，热塑性弹性体，聚乙烯基醚等包装、固定和办公事务，电气绝缘，表面保护和装饰，粘接，印刷标签，医疗卫生等乳液型聚丙烯酸酯，天然橡胶，丁苯橡胶，氯丁橡胶等包装、固定和办公事务，表面保护和装饰，印刷标签，医疗卫生等热熔型SIS、SBS等热塑性弹性体，聚丙烯酸酯，EVA等包装、固定和办公事务，表面保护和装饰，印刷标签，医疗卫生等压延型
9、再生橡胶，聚异戊二烯，聚异丁烯等表面保护，电工绝缘，医疗卫生等反应型聚丙烯酸酯，聚丁二烯，聚氨酯等粘接，永久性标签4.压敏胶粘剂的四大黏合性能压敏胶粘剂的四大黏合性能即初粘（tack）力T,黏合(adhesion)力A,内聚(conhesion)力C和黏基(keying)力K，它们之间必须满足TACK这样的性能要求。若TA,就没有对压力敏感的性能；若AC，则揭除胶粘制品时就会出现胶层破坏，导致胶粘剂沾污被粘表面、拉丝或粘背等弊病；若CK，就会产生脱胶（胶层脱离基材）的现象。四大粘合性能如下：初粘力（快粘力）即当压敏胶粘制品和被粘物以很轻的压力接触后立即快速分离所表现出来的抗分离能力。也就是用手
10、指轻轻接触胶黏剂面时显示出来的手感粘感。黏合力是指用适当的压力和时间进行粘贴后压敏胶粘制品和被粘表面之间所表现出来的抵抗界面分离的能力。一般用胶粘制品的180剥离强度来衡量。内聚力即胶粘剂层本身的内聚力。一般用胶粘制品粘贴后抵抗剪切蠕变的能力即持粘力来量度。黏基力是指胶粘剂与基材，或胶粘剂与底涂层及底涂层与基材之间的黏合力。当180剥离测试发生胶层和基材脱开时所测得的剥离强度，即为黏基力。5.聚合物分子结构影响压敏胶粘性能（1）共聚物组成的影响制备丙烯酸酯压敏胶所用的单体有软单体、硬单体和官能单体，软单体提供压敏性，硬单体提供内聚强度，官能单体提供可以继续反应的官能团或其他的特性。在进行压敏胶
11、配方设计时，一般先用FOX公式(1/Tg=W1/Tg1+W2+Wn/Tgn式中,W1,W2,，Wn,分别为参加共聚合的各种单体的质量百分数，Tg1,Tg2,Tgn，分别为这些单体的均聚物的玻璃化温度（用绝对温度表示）)计算出一个共聚物的玻璃化温度。选择适当的配比，使共聚物的玻璃化温度处于一定的范围内。一个天然橡胶和增粘树脂的混合体系或一个丙烯酸酯共聚物，只有当它的玻璃化温度低于-20时才会具有压敏粘接特性。设法提高聚合物的玻璃化温度就能使它的压敏胶粘性能得到提高，有利于聚合物对被粘物的粘接；而降低聚合物的玻璃化温度，会使降低它的压敏胶粘性能，有利于将聚合物从被粘物的剥离下来。（2）高聚物含有反
12、应性基团对胶粘强度的影响聚合物粘料与被粘物通过离子键共价键或螯合键结合具有很大作用力，从而在合成聚合物时引入具有反应能力的基团，或者在胶粘剂配方中加入一些能与界面反应的助剂（如偶联剂）, 使其胶粘强度增加，有利于聚合物对被粘物的粘接，而将聚合物从被粘物的剥离下来相对困难。（3）高聚物极性对粘接强度影响一些不容易发生反应的极性基团，通过范德华引力和生产氢键，既可以增加聚合物基料本身的内聚力，也可以与被胶粘的极性表面在充分润湿条件下产生很强的作用力。对于高表面能被粘物的粘接，胶粘剂的极性越强，其胶接强度越大；对于低表面能被粘物，胶粘剂极性的增大往往导致粘接体系的湿润性变差而使粘接力下降。将带有极性
13、基团的单体与常用的（甲基）丙烯酸酯的单体共聚，制得侧链带有极性基团的共聚物，极性基团的引入可以改善共聚物的剥离强度和粘接性能。极性基团不仅改善了对极性被粘表面的粘接条件，而且还改变了共聚物单体的力学性质（如提高了玻璃化温度，增加了弹性模量、内聚强度和本体粘度）。（4）聚合物分子量和分子量分布的影响分子量较低时，胶接强度随分子量增加而上升，并趋于一个定值。聚合物分子量越大，大分子间相互作用的总和也越大。分子量继续增大时，柔性的长链达到一定长度时，因链卷曲相互间会发生缠结，链本身的活动性反而受限制，胶粘效果可能不增加，甚至减少。低分子量聚合物制成的压敏胶粘剂，初粘力有时可能不错，但它们的剥离强度和
14、持粘力一般不高；而高分子量聚合物制成的压敏胶粘剂，它们的初粘力、持粘力和剥离强度都有显著提高。聚合物高分子量的部分决定了压敏胶的持粘性，而低分子量成分的存在对初粘力和剥离强度有贡献。在同样情况下，分子量分布较宽的聚合物胶粘剂更容易做到三大压敏胶粘性性能之间较好的统一。（5）高聚物主链的刚性或柔性影响胶粘性胶粘剂分子链的柔性较大，提高粘接能力，不利于将胶粘剂从被粘物上剥离，剥离强度高；胶粘剂的刚性较大，粘接强度下降，有利于将胶粘剂从被粘物上剥离，剥离强度低。为了压敏胶粘性性能之间较好的统一，用刚柔段结合在一起的ABA嵌段共聚物或接枝聚合物作为胶粘剂效果好。（6）聚合物侧链化学结构的影响侧链基团的间隔距离越远，它们的作用力及空间进阻越小，胶粘强度增加，更适合用作粘接剂基材。侧链基团体积的大小也决定其位阻作用的大小，位阻大的胶粘强度小，不适合作黏合剂基材。侧链长短对聚合物性能有明显影响。直链状的侧链，在一定范围内随其链长增加，聚合物柔性增加，有利于胶粘。如果侧链太长，会导致分子间的纠缠，不利于内旋作用，聚合物柔性及粘接性能降低。聚合物分子中同一个碳原子连接两个不同的取代基团会降低分子链的柔性及粘接性
