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压敏保护膜及其在现代工业中的应用上是嘛

发布时间:2021-07-12 10:41:26 阅读: 来源:钢套钢直埋保温管厂家
压敏保护膜及其在现代工业中的应用上是嘛

压敏保护膜及其在现代工业中的应用(上)

一、 前 言

压敏保护膜也叫做保护膜或保护胶带,顾名思义,它是一种对其它材料具有保护功能的膜状材料,它是以聚烯烃塑料膜或牛皮纸为基材,以橡胶或丙烯酸酯树脂作为压敏胶粘剂,经特殊方法加工而成,保护膜是压敏胶家族中特殊的产品,其原理是利用了压敏胶粘剂的再剥离性特征。

保护膜的主要作用是保护材料在运输、贮存和加工过程中,免受有害气体、微生物的腐蚀;防止粉尘污梁、机械划伤;另在弯曲、压伸加工过程中,提高材料与模具有润滑性、改善加工作业性;从而保证或提高产品的等级,降低原材料消耗,为企业增加效益。

工业技术的进步与发展,对保护膜的品质及特性提出了更高要求,某些特种材料的表面保护(如塑料型材、板材等)更是显得日益重要,本文笔者仅对保护膜的构成、主要特性以及在塑料型材中的应用谈谈个人的粗浅看法,用以抛砖引玉。

二、保护膜构成及主要特性

1.保护膜构成

大多数保护膜都是以聚烯烃塑料薄膜或牛皮纸为基材,以橡胶或丙烯酸酯树脂为压敏胶粘剂经过特殊方法加工而成。为了保证压敏胶粘剂牢固地粘附在基材薄膜上,必须对基材进行表面处理,然后涂以锚固剂,尔后在锚固剂应力腐蚀开裂等缘由未预期的停机上再涂压敏胶粘剂。

2.保护膜主要特性

保护膜的压敏胶粘剂原材料主要是橡胶或丙烯酸酯合成树脂,由于制造方法和用处不同,千差万别,但作为一个优良品质的保护膜来说,则必须具备下列特性。

(1)针对不同物质表面具有较合适的粘附力。

(2)有较好的耐候性、可加工性、数日或久贴后剥离力(粘结力)变化不大,易于剥去。

(3)对被保护材料表面呈惰性、不与该表面发生反应,不腐蚀、不污染物质表面。

(4)对被保护材料有良好的粘附性能、在材料搬运及加工过程中,保护膜不脱落、不起翘。

(5)压敏胶粘剂与基材结合牢度大,剥去时绝不有胶粘剂残留。

(6)基材和压敏胶具有优异的力学性能,以满足各种二次加工要求。

三、保护膜的制造方法

1.压敏胶粘剂选择

橡胶和丙烯酸酯树脂是保护膜用压敏胶粘剂两大类主要材料。橡胶系压敏胶发展历史较长,压敏性能较好,但其耐老化性能较差是其主要缺点。与其相比,丙烯酸酯系压敏胶而老化性能、耐光性、耐油性、耐溶剂性优良,无色透明,并可大幅度调节性能,所以目前丙烯酸酯系共聚物成为主要的表面保护膜用压敏胶品种。

丙烯酸酯压敏胶主要是具有起粘附作用成分,起凝聚作用成分和起改性成分的单体共聚物。粘附成分是烷其碳原子数为4~12,均聚物的玻璃化转变温度为-20℃—-70℃,该种成份在压敏胶中占55%以上;凝聚成份是均聚物玻璃化转变温度较高的单体,它即可提高内聚力,又对粘附性、耐水性、透明性等有特殊的作用,其用量为20%—40%;改性成份为带官能团的单体,它不仅起交联作用,而且对粘附性、内聚力的提高也起作用,该成份在压敏胶中占1%~10%改性成份所含的官能团可以是羟基、羧基、氨基、酰胺基、环氧基等。

压敏胶粘剂也是一种粘弹性材料,因此它与其它高聚物一样,其物化性质与其玻璃化温度有一定关系,当使用温度与玻璃化转变温度相差越大时,材料的粘度就越低,在外力作用下一蠕变流动性越大,内聚力越差,材料就显得越“软”。作为压敏胶材料的玻璃化转变温度根据使用目的不同一般在-25℃—-50℃的范围内,在相同的玻璃化转变温度下,丙烯酸酯系共聚物作为压敏胶优于均聚物,这是因为在共聚物作为压敏优于均聚物,这是因为在共聚物中存在较“软”的链段和较“硬”的链段,前者提供比较好的蠕变流动性,而后者则提供较大的承受外力的能力,这点对保护膜显得尤为重要,共聚物的玻璃化转变湿度可通过下式计算:式中:

1/Tg+W1/Tg1+W2/Tg2+…+Wn/Tgn

式中:Tg、Tg1、Tg2、……Tgn分别为共聚物体中第1、2、3、……n种单体的均聚物的玻璃化转变温度(°K)。

W1、W2、……Wn分别为共聚物中各组成分的重量分数。

2.压敏胶的合成

根据保护膜使用要求,按上述原则选择丙烯酸酯单位,并进行配方设计。按自由基引发聚合原理,采取乳液或溶液聚合方法进行聚合。以生产出需要的丙烯酸酯共聚压敏胶粘剂。反应式如下:

3.分子量及分子量分布

分子量及分子量分布与玻璃化温度一样都是决定聚合物粘度的重要因素。平均样都是决定聚合物粘度的重要因素。平均分子量越低,聚合物的粘度越小,由于分子活动能增大,容易润湿物表面,反映在压敏胶中就是粘性增大,容易与被粘材料产生粘附,但分子量太小后,压敏胶的内聚力降低,反映在保护膜中就是存在胶的危险性。因此,共聚物分子量必须与所需的物理和力学性能相适应,如用于重度机械加工的保护膜,其压敏胶的分子量要略大些,随着分子量增大,剥离力和持粘力都增加,当其达到一定值后,随着分子量增加,虽然内聚力进一步提高,但由于粘度增大、流动性下降,难达到良好接触,此时界面破坏成为主要因素,剥离强度和持粘力反而下降,不过由于破坏形式不同,剥离强度和持粘力开始下降的分子量范围不同,根据实践,丙烯酸酯共聚物保护膜压敏胶分子量(重均)在40~50万之间较好。另外,对作为压敏胶的丙烯酸酯共聚物而言,要求其分子量分布要宽,分子链的变化度要大,只有这样,方可满足压敏保护膜的综合要求。笔者曾研究了丙烯酸酯共聚物压敏胶的分子量及分子量分布与保护膜180°剥离力的关系,找到了较理想相关系数,即重均分子量在40-50万之间,分子量分散指数等于5-6时,保护剥离力最稳定,性能最好,而且有理想的涂布粘度。

4.交 联

保证保护膜使用过程中不脱胶的最主要技术途径是增大压敏胶粘剂的内聚力,解决途径有两个:一是适当增大分子量;二是使线型分子链交联成络结构,它使稳态流动消失,由形成分子络的化学键代替分子间作用力承受外力的作用,实际上起“无限大”分子链的作用,这样得到保护膜既有粘附性,而且剥离力经时变化小,又易剥离,且不脱胶。

丙烯酸酯共聚物的交联可以通过三种途径实现:

(1) 采用含有两个双键的单体共聚的自交联方式。

(2) 通过加入具有相互反应性能的单体共聚,由分子链间官能基反应而产生交联的潜交联方式。

(3) 在分子链中引入活性基团,然后通过加入交联剂交联的后交联方式。

第一种和第二种交联方式适用乳液聚合生产,第三种交联方式适用溶液聚全生产。常用的活性基团和配对的交联剂列于表1

官能团 单 体 交联剂

—COOH (甲基)丙烯酸,顺丁烯二酸酐 环氧树脂、胶基树脂、异氰酸酯、金属盐

—OH (甲基)丙烯酸羟烷酯丙烯酸乙(丙)二醇单酯 环氧树脂、异氰酸酯、羟甲基聚合物、二乙醛

—CONH2 和在棉田利用中的突破(甲基)丙烯酸胺 甲醛羟甲基化环氧树脂、密胺树脂、尿树树脂

(甲基)丙烯酸缩水甘油酯 酸类、酸酐类、胺类

丙烯酸二甲胺乙酯、丙烯酸叔丁胺乙酯 环氧树脂、异氰酸酯二乙醛

实践表明,用不同的交联剂对同一种丙烯酸共聚物进行交标志着中铝材料院实现了由零部件研发到独立总装汽车车身的逾越式发展联对性能的影响是不同的,但不论哪种交联随着交联度增加,共聚物的内聚力显著增加,蠕变流动性变小,剥离强度下降。保护膜180°剥离强度与交联用量关系如下

实践中人们正是通过分子量设计和控制,分子链、官能团的选择,交联方式选择,交联剂品种及用量的选择等参数,调配出系列压敏胶配方,进而制造出一系列保护膜产品。

5.保护膜基材选择,表面处理和涂布工艺

利用涂布机将调配好的压敏胶粘剂均匀涂布于塑料薄膜上,尔后再进行加热干燥和收卷,是制造高品质保护膜的另一重要因素。首先是塑料基膜的选择,应根据保护膜应用目的、应用场所和主要技术指标进行选择。如用于建筑材料保护膜由于施工期长,且多暴露在室外,就要选择耐候性、耐光性、物理机械性能好的塑料膜。如黑色聚乙烯膜、黑白双色共挤聚乙烯膜等。而用于室内或轻度机械加工用的保护膜,就选择透明性好,有一定的机械强度的本色聚乙烯膜、天兰等彩色聚乙烯膜。

为确保压敏胶粘剂与塑料薄膜牢结合,避免脱胶事故发生,需要对塑料膜进行表面处理,处理方法多种,目前应用最多的是电晕处理法。其原理是在高压、高频电火花的冲击下,一方面是空气发生了电离,产生了各种极性基材团;另一方面聚烯烃分子结构中的双链,特别是其支链上的双键更易打开。这样,就在处理的瞬间,各种极性基团与高聚物表面发生了接枝反应,从而使聚烯烃表面由非极性变成极性表面,改善表面的可润湿性和粘合性,在这样的表面上,改善表面的可润湿性和粘合性,在这样的表面上,压敏胶粘剂然后计算板弹簧应力状态的实验振幅和实验预加变形量能迅速铺展,并因此而扩大了界面接触,增强了粘基力。一般要求涂布时,聚烯烃薄膜表面张力不得低于38达因/厘米。

压敏胶粘剂的涂布是利用下图所示的涂布机来实现的。其关键是涂布均匀,溶剂挥发彻底;温度适宜,保证胶粘剂交联;塑料薄膜张力适中,不变形,不起皱收卷整齐。

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