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UV PSA中各组分对性能的影响

来源:互联网2018年08月21日

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  对于压敏胶(Pressure Sensitive Adhesive, PSA)的生产技术可以被分为四类:溶剂型、乳液型、热熔型和UV固化型。在这些技术中,UV固化技术已经成为一种市场上成熟的技术,并在不含溶剂的UV固化PSA中得到了广泛的应用。不含溶剂的UV固化PSA的工业应用在过去的十多年中也得到了迅猛的增长。

  压敏胶的性能可以用三个主要指标来衡量:初黏力,剥离强度(粘合力)和剪切强度(内聚力)。初黏力是粘合剂可以快速黏附的能力,剥离强度是抵抗被剥离的能力,而剪切强度则是指被施加剪切力时能够保持原有状态的能力。通常来说,初黏力和剥离强度相互之间直接相关,而和剪切强度则是负相关的。

  韩国东国大学(Dongguk University)的Myung Cheon Lee等人对甲基丙烯酸甲酯(MMA)、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)、两官能硅类聚氨酯丙烯酸酯齐聚物,以及UV辐照能量对UV PSA配方性能的影响进行了研究。

  所使用的两官能硅类聚氨酯丙烯酸酯齐聚物为来自Bomar公司的商业化产品,光引发剂采用了Irgacure 184。实验中所使用的不同UV PSA配方,是通过改变MMA、TMPTA和齐聚物的比例来得到的。进行UV固化之前,光引发剂在室温下被溶解在单体中并搅拌一小时,然后添加到齐聚物中再搅拌一小时。UV PSA配方通过刮棒被涂布到30cm x 27cm尺寸的PET薄膜上,然后采用365nm的4.8kW紫外灯进行固化。

  MMA含量对粘合剂性能的影响

  当MMA的含量从0增加到14wt%时,UV PSA的持粘力(Holding Power)从2分钟增加到138分钟,而剥离强度则从38gf/25mm降低到10gf/25mm,这可以解释为当MMA含量增加后,MMA为粘合剂提供了更好的内聚力。

UV PSA中各组分对性能的影响

  图1 MMA含量对剥离强度和持粘力的影响

  TMPTA含量对粘合剂性能的影响

  在添加TMPTA之前,部分粘合剂会保留在底材表面。这种失效模式被称为“部分内聚失效或部分界面失效”。当添加了TMPTA之后,剥离测试后在底材上就不再看到粘合剂的痕迹。这意味着在界面上的持粘力远大于粘合力。剥离强度随着TMPTA含量增加而降低是因为交联网络的增加。

  当TMPTA的含量从1增加到10 wt%时,持粘力从1小时增加到超过120小时。这一增加是因为交联网络的形成,而它通过在PSA分子链之间形成化学键合而大大阻止了聚合物分子的移动性。同时这种交联也增加了分子量,而分子量则对聚合物的内聚力产生影响。

UV PSA中各组分对性能的影响

  图2 TMPTA含量对剥离强度的影响

UV PSA中各组分对性能的影响

  图3 TMPTA含量对持粘力的影响

  齐聚物对粘合剂性能的影响

  对于齐聚物的选择是至关重要的,因为它是配方中最重要的组成部分,而且对整个体系的最终性能产生主要影响。本研究中选择了两官能的硅类聚氨酯丙烯酸酯齐聚物,这是因为它提供了所需诸多性能的组合,比如柔软性、柔韧性和耐温性。剥离强度随着齐聚物含量的增加而降低,但当超过40%的时候则平稳下来。

UV PSA中各组分对性能的影响

  图4 齐聚物含量对剥离强度的影响

  UV辐照能量对粘合剂性能的影响

  UV辐照能量是控制UV PSA性能的一个重要参数。当UV剂量低于1103mJ/cm²时,UV PSA表现出相同的剥离强度。但是当剂量超过1103mJ/cm²时,剥离强度则降低并平稳到一个低的值。在281mJ/cm²剂量下,样品表现出一个很低的持粘力。这种情况的发生是因为粘合剂并没有完全聚合及发生交联,而是表现出一种液体样的行为。当UV剂量增加时,持粘力急剧增加,这是因为聚合反应的增加和粘合剂中交联网络的形成,从而导致了更高的内聚强度。

UV PSA中各组分对性能的影响

  图5 剥离强度随UV辐照能量的变化

UV PSA中各组分对性能的影响

  图6 持粘力随UV辐照能量的变化

  综上所述,具有低剥离强度和高持粘力(超过120小时)的UV PSA被成功合成了。更高的MMA含量会降低剥离强度,但会提高持粘力。TMPTA的引入对于改进持粘力至关重要,因为它能带来更多的能够改善UV PSA内聚强度的交联结构。随着齐聚物含量和UV辐照能量的增加,剥离强度会降低,而持粘力会增加。我们完全可以成功制造出能够同时满足低剥离强度和高持粘力等特定性能的UV固化压敏胶。

UV PSA中各组分对性能的影响

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