一种电子束固化丙烯酸酯压敏胶及其制备方法与流程

1.本发明属于压敏胶技术领域，涉及一种电子束固化丙烯酸酯压敏胶及其制备方法。


背景技术：

2.压敏胶及其制品被广泛应用于包装、家具、汽车、建材、医疗和电子设备等行业的识别、固定、密封、保护、绝缘等粘接作用。压敏胶按化学成分可分为丙烯酸酯压敏胶、聚氨酯压敏胶、热塑性弹性体压敏胶、有机硅压敏胶等。丙烯酸酯压敏胶是目前市场上应用最为广泛的压敏胶，它是丙烯酸酯单体和其他乙烯基类单体的共聚物，与其他几类压敏胶相比，具有不用添加防老剂、粘接强度好、耐老化、耐候性、透明性好、耐介质等优良性能。
3.丙烯酸酯压敏胶根据分散介质和固化方式的不同又可分为溶剂型、乳液型、热熔型和辐射固化型等四类不同的丙烯酸酯压敏胶。溶剂型丙烯酸酯类压敏胶具有润湿性好、初黏力大、干燥速度快、耐水性好等诸多优点，但是由于该类压敏胶中使用了大量酯类的有机溶剂，具有一定的毒性，对环境污染大，且存在易燃的安全隐患。乳液型丙烯酸酯压敏胶以水为溶剂，通过乳液聚合制备压敏胶，环保性较好，但是乳液型压敏胶制品制备过程中需要高温干燥，能耗高，且所得压敏胶中含有大量亲水性表面活性剂，因此耐水性较差。热熔型丙烯酸酯压敏胶具有100％的固含量，不含有机溶剂，属于绿色环保型压敏胶，且涂布速度快，但是也存在涂布温度高(160-180℃)，受热易老化、耐高温性能差，能耗大，无法实现薄涂的问题。
4.辐射固化型丙烯酸酯压敏胶又分为紫外光固化和电子束固化两种。紫外光固化虽然属于无溶剂工艺，但是也有一些缺点：1、需要使用昂贵的光引发剂诱导光敏树脂的固化，不仅生产成本大幅提高，而且存在引发剂迁移的风险；2、紫外固化设备会随着时间的推移快速老化，固化功率降低，质量稳定性较差；3、紫外光穿透的厚度有限，对于厚涂或者有填料的体系固化效果较差；4、紫外光固化的丙烯酸酯压敏胶涂层耐老化及耐辐照性能较差。
5.电子束固化是一种无需加热的新型固化工艺，可以用于无溶剂压敏胶的制备。电子束可以直接激发双键产生自由基从而引发聚合反应，无需使用昂贵的光引发剂；此外由于电子束穿透能力极强(1mm以上)，制备压敏胶时不受涂布厚度限制，可以制备厚涂或者有填料的压敏胶；固化速度快，生产效率高。因此，利用电子束固化工艺制备无溶剂丙烯酸酯压敏胶，可以有效解决现有丙烯酸酯压敏胶制品及其生产工艺中的问题。


技术实现要素：

6.本发明的目的是针对现有的技术存在的上述问题，提供一种电子束固化丙烯酸酯压敏胶，本发明所要解决的技术问题是获得不含溶剂和亲水性表面活性剂的压敏胶。
7.本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种电子束固化丙烯酸酯压敏胶，其特征在于，按重量份计，本丙烯酸酯压敏胶包括如下原料：丙烯酸树脂10-30份、丙烯酸酯树脂交联剂5-10份、活性稀释剂50-100份、增稠剂1-5份；
8.所述的丙烯酸树脂分子量为50000-500000，优选的，所述丙烯酸酯树脂分子量为100000-300000。压敏胶的粘接强度与主体材料的极性密切相关，本发明选用丙烯酸树脂为主要原料制备压敏胶，与橡胶类、热塑性弹性体类、有机硅类、聚氨酯类压敏胶相比，其聚合物分子链极性更大，容易与被粘基材形成强的相互作用，从而获得高的剥离强度。
9.所述的交联剂为2官能度的丙烯酸酯树脂交联剂，优选的丙烯酸酯树脂交联剂为环氧丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、硅改性丙烯酸酯、纯丙烯酸酯中的一种。本发明选用丙烯酸酯树脂高分子交联剂，而非传统的小分子交联剂，是因为树脂型大分子交联剂的内聚能密度更大，辐射固化后所得压敏胶的具有更高的内聚能，而内聚能对压敏胶的持粘力至关重要，因此选用丙烯酸酯树脂型交联剂可以显著提高压敏胶的持粘力。
10.所述的活性稀释剂为丙烯酸酯单体，优选的活性稀释剂为具有柔性长脂肪链的丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、乙氧基乙氧乙基丙烯酸酯、丙烯酸十二酯、丙烯酸十八酯、四氢呋喃丙烯酸酯中的一种。本发明选用具有柔性长脂肪链的活性稀释剂，辐射固化后所得聚合物具有较低的玻璃化温度，室温下具有更好的流动性，能更好的浸润底材，从而提供优异的初粘性能。
11.所述的增稠剂为疏水纳米二氧化硅，优选的，所述疏水纳米二氧化硅的比表面积为50-300m2/g。本发明加入纳米二氧化硅增稠剂是为了提高压敏胶胶液的粘度，改善涂布工艺。选用疏水纳米二氧化硅不仅可以提高增稠剂与胶液的相容性，矿物填料的加入还能提高压敏胶的耐热性。此外，疏水纳米二氧化硅在压敏胶中还能起到物理交联点的作用，从而进一步提高压敏胶的内聚能，进而改善压敏胶的持粘力。
12.本发明还提供了该压敏胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
13.(1)按重量比例称取丙烯酸树脂、丙烯酸酯树脂交联剂、活性稀释剂、增稠剂；
14.(2)将丙烯酸树脂和丙烯酸酯树脂交联剂加入到活性稀释剂中，室温下搅拌分散均匀；
15.(3)向上述混合物中加入增稠剂疏水纳米二氧化硅，室温下搅拌分散均匀，真空脱泡后即可得到适于电子束固化丙烯酸酯压敏胶。
16.本发明与已有技术相比，其技术进步是显著的，具体有益效果如下：
17.(1)本发明的丙烯酸酯压敏胶可以利用电子束进行辐射固化，无需昂贵的光引发剂，且辐射固化速度快，因此生产效率高，能耗低，生产成本大幅降低；
18.(2)本发明的电子束固化丙烯酸酯压敏胶不含有机溶剂，无溶剂挥发及残留造成的环境和产品污染；
19.(3)本发明的电子束固化丙烯酸酯压敏胶使用丙烯酸酯树脂型交联剂，可以显著提高压敏胶的内聚能，从而改善压敏胶的持粘力；
20.(4)本发明的电子束固化丙烯酸酯压敏胶加入疏水纳米二氧化硅增稠，不仅能改善涂布工艺，提高持粘力，还能改善压敏胶的耐热性。
具体实施方式
21.以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
22.实施例1
23.一种电子束固化丙烯酸酯压敏胶，由以下重量份的原料制成：丙烯酸树脂30份(分子量50000)，环氧丙烯酸酯交联剂5份，丙烯酸丁酯50份，疏水纳米二氧化硅1份(比表面积300m2/g)；
24.一种电子束固化丙烯酸酯压敏胶的制备方法如下：将丙烯酸树脂30份，环氧丙烯酸酯交联剂5份加入到丙烯酸丁酯50份中，室温下搅拌均匀，然后加入疏水纳米二氧化硅1份混合均匀，真空脱泡后即可得到适于电子束固化丙烯酸酯压敏胶。
25.实施例2
26.一种电子束固化丙烯酸酯压敏胶，由以下重量份的原料制成：丙烯酸树脂10份(分子量500000)，聚酯丙烯酸酯交联剂10份，丙烯酸异辛酯100份，疏水纳米二氧化硅5份(比表面积50m2/g)；
27.一种电子束固化丙烯酸酯压敏胶的制备方法如下：将丙烯酸树脂10份，聚酯丙烯酸酯交联剂10份加入到丙烯酸异辛酯100份中，室温下搅拌均匀，然后加入疏水纳米二氧化硅5份混合均匀，真空脱泡后即可得到适于电子束固化丙烯酸酯压敏胶。
28.实施例3
29.一种电子束固化丙烯酸酯压敏胶，由以下重量份的原料制成：丙烯酸树脂20份(分子量150000)，聚氨酯丙烯酸酯交联剂6份，乙氧基乙氧乙基丙烯酸酯80份，疏水纳米二氧化硅3份(比表面积200m2/g)；
30.一种电子束固化丙烯酸酯压敏胶的制备方法如下：将丙烯酸树脂20份，聚氨酯丙烯酸酯交联剂6份加入到乙氧基乙氧乙基丙烯酸酯80份，室温下搅拌均匀，然后加入疏水纳米二氧化硅3份混合均匀，真空脱泡后即可得到适于电子束固化丙烯酸酯压敏胶。
31.实施例4
32.一种电子束固化丙烯酸酯压敏胶，由以下重量份的原料制成：丙烯酸树脂20份(分子量150000)，硅改性丙烯酸酯交联剂6份，丙烯酸十二酯80份，疏水纳米二氧化硅3份(比表面积200m2/g)；
33.一种电子束固化丙烯酸酯压敏胶的制备方法如下：将丙烯酸树脂20份，硅改性丙烯酸酯交联剂6份加入到丙烯酸十二酯80份，室温下搅拌均匀，然后加入疏水纳米二氧化硅3份混合均匀，真空脱泡后即可得到适于电子束固化丙烯酸酯压敏胶。
34.实施例5
35.一种电子束固化丙烯酸酯压敏胶，由以下重量份的原料制成：丙烯酸树脂20份(分子量150000)，纯丙烯酸酯交联剂6份，丙烯酸十八酯80份，疏水纳米二氧化硅3份(比表面积200m2/g)；
36.一种电子束固化丙烯酸酯压敏胶的制备方法如下：将丙烯酸树脂20份，纯丙烯酸酯交联剂6份加入到丙烯酸十八酯80份，室温下搅拌均匀，然后加入疏水纳米二氧化硅3份混合均匀，真空脱泡后即可得到适于电子束固化丙烯酸酯压敏胶。
37.实施例6
38.一种电子束固化丙烯酸酯压敏胶，由以下重量份的原料制成：丙烯酸树脂20份(分子量150000)，纯丙烯酸酯交联剂6份，四氢呋喃丙烯酸酯80份，疏水纳米二氧化硅3份(比表面积200m2/g)；
39.一种电子束固化丙烯酸酯压敏胶的制备方法如下：将丙烯酸树脂20份，纯丙烯酸
酯交联剂6份加入到四氢呋喃丙烯酸酯80份，室温下搅拌均匀，然后加入疏水纳米二氧化硅3份混合均匀，真空脱泡后即可得到适于电子束固化丙烯酸酯压敏胶。
40.对比实施例1：
41.作为实施例5的对比，对比例1中利用传统的小分子交联剂(二乙二醇丙烯酸酯)代替纯丙烯酸酯树脂型交联剂，其他原料、步骤相同。将丙烯酸树脂(分子量150000)20份，二乙二醇丙烯酸酯交联剂6份加入到丙烯酸十八酯80份，室温下搅拌均匀，然后加入疏水纳米二氧化硅(比表面积200m2/g)3份混合均匀，真空脱泡得到对比例1压敏胶。
42.对比实施例2：
43.作为实施例6的对比，对比例2中不加入疏水纳米二氧化硅，其他原料、步骤相同。将丙烯酸树脂(分子量150000)20份，纯丙烯酸酯交联剂6份加入到四氢呋喃丙烯酸酯80份，室温搅拌均匀脱泡后得到对比例2压敏胶。
44.本发明主要性能指标及测定方法：
45.将上述实施例和对比例的丙烯酸酯压敏胶涂布于pet膜表面，涂布量为20g/m2，涂布后经10kgy的电子束计量进行辐照，固化后进行相关性能测试。
46.(1)初粘力：按gb/4852-2002(方法a斜面滚球法)进行测试；
47.(2)剥离力：180
°
剥离力按gb/2792-1998进行测试；
48.(3)持粘力：按gb/4851-1998进行测试；
49.(4)耐热性：150℃处理60min，测试剥离力。
[0050][0051]
上表为压敏胶性能测试结果，由该表数据可知，本发明制备的电子束固化丙烯酸酯压敏胶具有优异的粘接性能，由于是以具有柔性长脂肪链的丙烯酸酯单体为活性稀释剂，室温下具有较好的流动性和润湿性，因此初粘力都在20号球以上；由于使用极性较大的丙烯酸树脂为主要原料，剥离力在18.5n/25mm以上；由于使用丙烯酸酯树脂型聚合物交联剂和疏水性纳米二氧化硅为增稠剂，化学交联和物理交联密度高，所得压敏胶的内聚能密度大，因此持粘力也都大于168h。对比例1由于使用的是小分子交联剂，因此持粘力显著降低；对比例2由于没有使用疏水性纳米二氧化硅为增稠剂，不仅持粘力较低，而且耐热性较差，热处理后剥离力显著降低。
[0052]
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。