可剥离的水性丙烯酸酯压敏胶的研制

２０ｌＯ上海国际水基胶粘荆技术研讨会

可剥离的水性丙烯酸酯压敏胶的研制

赖婉婷＋傅和青杨克蓝仁华（华南理工大学化学与化工学院，广东广州５１０６４０）

摘要：以丙烯酸丁酯（ＢＡ）、丙烯酸．２．乙基己酯（２．ＥＨＡ）、甲基丙烯酸甲酯（＾ｎ，ＩＡ）、改性环氧树脂为主要原料，过硫酸饺为引发剂，采用顶乳化：［艺，合成水性丙烯酸酯压敏胶粘剂。该

胶粘剂具有可剁离性，剥离斤无残留胶。实验结果表明采用十二烷基硫酸钠（ＳＤＳ）和ＯＰ．１０．的复合乳化剂制得的胶粘剂综合性能好。关键词：压敏胶：可剥离；丙烯酸酯

ｌ前言

聚丙烯酸酯乳液压敏胶粘剂是近年来发展较快的品种，是目前Ｊ“泛应用的压敏胶之一

…。丙烯酸酯乳液压敏胶粘剂用水作为溶剂，其成本低，安全，无公害，而且聚合物合成时

操作容易，聚合时间短，容易制成高浓度、低粘度的压敏胶粘剂。目前市场上对可剥离并在基材上无残留胶的压敏胶需求簧越来越大１２ｌ＇因此加速可剥离

的高性能乐敏胶研究具有，“阔的应刖前景。本实验将改性的环氧树脂引入丙烯酸酯的改性

中，加入复合乳化剂得到。‘种性能较佳的可剁离压敏胶，讨论了乳化剂、改性环氧树脂、单

体用域对乳液及胶粘剂粘接性能的的影响，得至Ｕ满足要求的可剥离压敏胶。

２实验部分

２．１实验原料

丙烯酸．】．酯，化学纯，元联化］ｉ厂；丙烯酸一２一乙基己酯，化学纯，江苏海企Ｋ城化．Ｌ

有限公司；甲基丙烯酸甲酯，化学纯，大滓市科密欧化学试剂有限公司；改性环氧树脂，］：

业品，永人（中ＬＪＪ）有限公司；碳酸氢钠，分析纯，大津市科密欧化学试剂有限公司；过硫酸铵，分析纯，天津市红岩化！学试剂厂：十一：炕基硫酸钠，化学纯，Ｊ’尔光ｆ＃化学厂有限公司；

去离子水，自制。

＋作者简介：赖婉婷（１９８６．），女，住渎硕十，研究办向为高分子材料改性。Ｅ—ｍａｉｌ：！垒ｉ型鱼旦！ｉ卫９２＠！鱼三：￡Ｑ！卫

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２．２合成工艺

本实验采用预乳化工艺，先在预乳化瓶中加入玄离子水，然后加入乳化剂，搅拌、溶解，

再将单体缓缓加入，在规定的时间充分搅拌直至乳液不出现分层，即得到稳定的预乳化液。

在四口烧瓶中先加一部分去离子水，升温至８０℃左右，再加入一部分预乳化液和引发

剂，反应一段时间后，滴加余下的预乳化液和引发剂，反应３．４ｈ，降温山料。

３性能测试

３．１采用ＦＴＩＲ表征压敏胶的结构

用傅里叶变换红外光谱仪测定压敏胶的结构。

３．２１８００剥离强度测试按ＧＢ２７９２．１９９５胶粘剂１８０。剥离强度试验方法，采用ＸＬｗ（ＰＣ）智能电子拉力试验机测压敏胶的１８００剥离强度。

３．３乳液粒径测定用马尔纳米粒度仪测定乳液的粒径。

３．４固含量测定按ＧＢ厂ｒ１ｌ１７５．２００２和Ｊ１ＳＫ６８２８：１９９６标准规定，测定聚合物乳液的吲含量。

３．５转化率测定转化率：鬻心。％

４结果与讨论

４．１乳液的ＦＴＩＲ分析２０１Ｏ上海国际水基胶粘剂技术研讨会

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图ｌ改性的环氧树脂的红外光谱图

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（Ａ）为纯丙烯酸酯乳液的ＦＴｌＲ图，（Ｂ）为加１％改性环氧树脂的丙烯酸酯乳液乳液的ＦＩＲＴ图，

（Ｃ）为加入５％改性环氧树脂的丙烯酸酯乳液ＦｌＲＴ图。图２乳液的ＦＴｌＲ图

由图ｌ可知，在３４３５ｃｍ。１处出现宽而强的吸收峰，这是羟基的Ｏ．Ｈ伸缩振动吸收峰：

１６１０ｃｍ。１处是Ｃ＝Ｃ的伸缩振动峰，３０４０ｃｍ‘’处是烯烃的Ｃ．Ｈ的伸缩振动吸收峰：１７２４ｃｍ‘１

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是Ｃ＝Ｏ键的伸缩振动吸收峰；２３６０ｃｍ。１是样品吸附Ｃ０２的吸收峰；１６ｌＯｃｍ～、１５１０ｃｍ‘’处

的吸收峰表面有苯环存在；１４６２ｃｍ。处是ＣＨ２的剪式振动，１４０９ｃｍ’１处是和羰基相邻的ＣＨ２的剪式振动；１３６３ｃｍ‘１处是甲基的吸收峰；１０４８伽。１是Ｃ．ｏ的伸缩振动吸收峰。

图２中（Ａ）为不加环氧树脂乳液的ＦＴＩＲ图，（Ｂ）为加入单体总量的ｌ％改性环氧树脂乳液

的ＦＩＩ玎图，（Ｃ）为加入单体总量的５％改性环氧树脂乳液的ＦＩＩＨ图。从图中可以看出，加入改性环氧树脂后，３４４６ｃｍ‘’处的吸收峰减弱，甚至消失。２９５９ｃｍ。１和２８７３ｃｍ。１是甲基的

不对称伸缩振动吸收峰。１４５７ｃｍ。处ＣＨ２的剪式振动吸收峰增强，随着改性环氧树脂加入鼙增大，这个吸收峰越强。１０６５ｃｍ。处Ｃ．ｏ的振动吸收峰也稍有增强。

对比图ｌ和图２，图ｌ中的３４３５ｃｍ。处羟基的Ｏ．Ｈ伸缩振动吸收峰减弱甚至消失，１６１０ｃｍ。１处Ｃ＝Ｃ的伸缩振动吸收峰消失，３０４０ｃｍ‘１处烯烃的Ｃ．Ｈ的伸缩振动吸收峰消失，

可以知道改性环氧树脂参与了乳液的聚合反应。２３６０ｃｍ一处出现双峰，这是乳液吸附的Ｃ０２

的吸收峰，随着改性环氧树脂加入量的增大，这个吸收峰强度逐渐减弱甚至消失，这说明加

入改性环氧树脂后，乳液几乎不吸收Ｃ０２。

４．２乳化剂对乳液性能的影响４．２．１乳化剂的选择

对丁．乳液聚合来说，乳化剂的选择是很重要的，冈乳化剂的种类、乳化剂的浓度以及影

响乳化荆乳化作’｝ｊ的各种因素都会影响乳液的稳定性，而保持乳液体系稳定义是成功地进行

乳液聚合的必要条件。

乳化剂的选择方法有很多种，如以ＨＬＢ值法、三相点发、经验法等【３１，本实验采用经

验法，根据经验法选择乳化剂的基本原则：

（１）参考前人的．【：作；

（２）优先选刚离子型乳化剂；

（３）选择与单体分子化学结构相似的乳化剂：

（４）离二ｆ型与１｝：离子型乳化剂复合使用；

（５）所选川的乳化剂不干扰聚合反应；采川单一的乳化剂不能得剑综合性能女ｒ的乳液，采川Ｉｊ｜Ｉ离子羊Ｉ｜。Ｉｒ离子或者１５月离子和１卜离

子复合的乳化剂得剑的乳液综合性能也比较筹。州ＳＤＳ和ｏＰ—ｌＯ复合的乳化剂制得的乳液性能比较盘ｒ，胶膜性能好，软硬适中，而且胶膜涂覆ｌ问化可以完全剥离不会留卜．残胶。

４．２．２乳化剂用量的影响

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从图３中可以看出，乳化剂含量增多，乳液的转化率增大，而粒径逐渐减少。根据乳液聚合原理，粒子成核的主要场所是单体溶胀胶柬、水相、单体液滴，首先是增溶于乳化剂胶

束中的单体首先在引发剂的作用下聚合成核，然后液滴中的单体通过水相扩散到胶束中进一

步发生聚合反应，最后乳胶粒逐渐增大。当在水中加入的乳化剂增多时，水中形成的胶束相

应增多，乳胶粒数也增多，在其它条件都不变的情况下，乳胶粒的粒径相应的会减小，这与

Ｓｍｉｔｈ和Ｅｗａｎ得到的聚合物粒子数目Ｎｐ与乳化剂浓度【Ｓ】及引发剂浓度【ｌ】之间的关系：Ｎｐｏｃ【ｓ】０６【Ｉ】０４是相吻合的。

从图４中可知，乳化剂的川量对压敏胶

１８００剥离强度也有一定影响，乳化剂含量增多，１８０。剥离强度先增大后减少。乳化剂含量低，

产生的乳胶粒少，粒径会比较大，分子量可能会比较大，对粘接表面润湿不好，剥离强度较

低。当乳化剂含量超过４％时，剁离强度降低。实验中发现，乳化剂加入太多，聚合反应后

乳液中含有大量的泡沫，大大影响了乳液的性能。所以乳化剂用量为４％时，乳液性能较佳。

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图３乳化剂含量对乳液转化率和粒径的影响

图４乳化剂的量对压敏胶性能的影响２０１０上海国际水基胶粘剂技术研讨会

４．３单体对乳液性能的影响４．３．１软单体种类及用量的影响

对于压敏胶而言，软单体是主要的单体，占总单体量的７０％以上，它们的玻璃化温度

较低，其共聚物比较柔软，易于润湿黏附表面，并有足够的流动性，能较好的填补黏附表面

的参差不及，有较好的剥离强度【４１。因而在压敏胶的制备中，正确选择软单体也是非常重要

的，本实验选择ＢＡ和２．ＥＨＡ为主要软单体，并且讨论了２一ＥＨＡ在软单体中的含量对１８００

剥离强度的影响。

由图５可知，当２．ＥＨＡ的含量为０时，即软单体全部选用ＢＡ时，１８００剥离强度较低，

随着２．ＥＨＡ的含量增多，Ｉ８０。剥离强度也随着增大。这是冈为２．ＥＨＡ相对于ＢＡ来说是一

种链更Ｋ的软单体，聚合得剑的压敏胶玻璃化温度低，具有更好的柔韧性，能够提高压敏胶

对基材的粘接力。所以在软单体中加入适键的２．ＥＨＡ能够提高压敏胶的１８００剥离强度，但是加入太多虽然提高了压敏胶的１８０。玻璃强度，同时义降低了内聚强度，剥离时会有残胶

在基材上。实验中最佳用量为４０％。

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２一ＥＩ协Ｉ’ｉ软单体的再分含量＠）图５２．ＥＨＡ占软单体的百分含量对艇敏胶性能的影响

４．３．２ＭＭＡ的量对乳液性能的影响

ＭＭＡ作为硬单体，赋予压敏胶具有一定刚性，从图６中可以看出，随着ＭＭＡ含量的

增人，压敏胶的１８０。剥离强度先增大后迅速降低。ＭＭＡ的玻璃化温度很高，少量的ＭＭＡ

可以提高胶膜的玻璃强度，但ＭＭＡ的脂肇增多，会人人的提高爪敏胶的玻璃化温度，降低

胶膜的柔软性而使膜变硬，易千而使胶膜剥离强度为零。当ＭＭＡ的川肇为５％时，胶膜

的剁离妞度最人，其它性能也比较优异。

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删Ａ的含量（％）

图６ＭＭＡ的含量对对压敏胶性能的影响。

４．３．３改性环氧树脂的用量对压敏胶的性能的影响

从图７可以看出，随着改性环氧树脂含量的增多，转化率增大，乳液粒径先增大后缓

慢减小。由图ｌ的改性环氧树脂的ＦＩＲＴ图知道，改性环氧树脂分子链上含有Ｃ＝Ｃ和一ｏＨ，

这两种基团对可以提供反应点，对乳液聚合反应的转化率有积极的影响。但是粒径是先增大

后减小，主要冈为在加入改性环氧树脂较多的情况下，自己本身也发生了聚合反应，形成更多的粒子，导致粒径减小。

从图８可以看出，加入适量改性环氧树脂可以提高压敏胶的１８００剥离强度，但是当改

性环氧树脂的加入量超过４％时，１８００剥离强度义开始卜．降。并且环氧树脂加入量过多会使

乳液产生较多的凝胶块，这大大影响了乳液的性能。所以当改型环氧树脂的加入量为４％时，

乳液的性能较佳。

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改性环氧树脂的含量（％）

图７改性环氧树脂的量对转化率和粒径影响

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