CN104774579B - 一种耐高温压敏胶带及其使用的耐热压敏胶粘剂 - Google Patents
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Abstract
一种耐高温压敏胶带及其使用的耐热压敏胶粘剂，耐高温压敏胶带包括依次层叠的基材层、耐热底胶层和耐热胶粘剂层。耐热压敏胶粘剂的原料配方包括40‑80份2‑乙酰氨基丙烯酸、30‑50份二甲基丙烯酸乙二醇酯、10‑20份丙烯酸十八酯、2‑10份苯基三甲氧基硅烷、2‑10份乙烯基三乙氧基硅烷、2‑8份γ‑（2,3‑环氧丙氧基）丙基三甲氧基硅烷、1‑6份纳米二氧化硅、1‑3份六氟‑2,4‑戊二酮铝、2‑6份聚乙二醇、2‑5份乳化剂、0.5‑2份引发剂和200‑400份去离子水。制得的耐热压敏胶带可以在70℃～160℃下工作，短时耐高温可以大于600℃，且表面压缩变形小，具备耐磨、耐冲击、耐热、耐磨的性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种耐高温压敏胶带及其使用的耐热压敏胶粘剂，属于胶带技术领域。
背景技术
随着经济的快速发展，胶带已经完全融入到各行各业以及人们日常生活的使用中。一种特殊类型的胶带，将一种特殊胶粘剂（压敏胶）涂于带状基材上制成。压敏胶是压敏胶带最重要的组成部分，其作用是使胶带具有对压力敏感粘附特性。在较小压力作用下，压敏胶就能形成牢固的粘接力，它在两物体表面之间形成的粘接力主要是范德华力，因此，粘接面形成后，粘接表面的结构并没有被破坏。由于压敏胶具有易黏、难揭、剥而不损，长时间内胶层不干固，使用简便等特点，被广泛应用于工业、日用、医用等诸多领域。
丙烯酸酯压敏胶由于其具有优良的压敏性、黏合性、抗氧化性、耐光性和耐老化性等优点，在各行各业中得到了广泛的应用，其产量占所有压敏胶产量的65% 以上。丙烯酸酯类压敏胶要比天然橡胶型压敏胶和合成橡胶型亚敏胶耐高温性能较好，但在一些特殊的建筑、工业领域，通常需求的耐高温胶带的耐温性能通常在120℃～260℃之间，且在短时内要超过500℃。现有技术中，能够同时具备高剥离强度、高保持力、高粘结力以及宽泛使用温度的高性能耐高温胶带出现较少。
发明内容
本发明目的是提供一种耐高温压敏胶带及其使用的耐热压敏胶粘剂。
为达到上述目的，本发明采用的第一种技术方案是：一种耐热压敏胶粘剂，所述耐热压敏胶粘剂的原料配方包括下列重量份的材料：
2-乙酰氨基丙烯酸 40-80份；
二甲基丙烯酸乙二醇酯 30-50份；
丙烯酸十八酯 10-20份；
苯基三甲氧基硅烷 2-10份；
乙烯基三乙氧基硅烷 2-10份；
γ-（2,3-环氧丙氧基）丙基三甲氧基硅烷 2-8份；
纳米二氧化硅 1-6份；
六氟-2,4-戊二酮铝 1-3份；
聚乙二醇 2-6份；
乳化剂 2-5份；
引发剂 0.5-2份；
去离子水 200-400份。
优选的技术方案为：所述乳化剂选自十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、琥珀酸钠、十六烷基聚环氧乙烷醚。
优选的技术方案为：所述乳化剂为琥珀酸钠和十六烷基聚环氧乙烷醚按照1:1的质量比例构成的混合物。
优选的技术方案为：所述引发剂为过硫酸钾或过硫酸铵。
为达到上述目的，本发明采用的第二种技术方案是：一种耐高温压敏胶带，包括依次层叠的基材层、耐热底胶层和耐热胶粘剂层。
优选的技术方案为：所述耐热底胶层的材质为有机硅树脂。
优选的技术方案为：所述耐热底胶层的厚度为0.05-0.3mm。
优选的技术方案为：所述耐热底胶层的厚度为0.05-0.1mm。
优选的技术方案为：所述耐热压敏胶粘剂的厚度为0.2-0.6mm。
优选的技术方案为：所述基材层的基材的原料配方包含下列质量百分比例的材料：
聚对苯二甲酸乙二醇酯 78-80%；
二氧化钛 1.5-2.5%；
氧化铝 2.5-3.5%；
聚氯乙烯 11-13%；
聚氯苯乙烯 3.5-4.5%；
邻苯二甲酸二辛酯 1.5-2.5%。
上述技术方案中的有关内容解释如下：
1、上述方案中，2-乙酰氨基丙烯酸和二甲基丙烯酸乙二醇酯为乳液型压敏胶主单体；
2、上述方案中，2-乙酰氨基丙烯酸来自湖北巨胜科技有限公司，二甲基丙烯酸乙二醇酯来自广州市缘创化工有限公司；
3、上述方案中，丙烯酸十八酯引入到压敏胶聚合物的主链中，由于丙烯酸十八酯的烷基长链可以提高聚烯烃与低表面能基材的相容性，以此提高了压敏胶的增黏作用，使其与耐热底胶层有很好的粘合作用；
4、上述方案中，丙烯酸十八酯来自广州市才德化工有限公司；
5、上述方案中，苯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、γ-（2,3-环氧丙氧基）丙基三甲氧基硅烷将作为丙烯酸酯压敏胶的有机硅改性剂，因为传统的聚丙烯压敏胶的高温稳定性较差，难以在高温下具有高保持力和剥离性能，也难以粘接在低表面能的材料上，而有机硅压敏胶具有较低的表面张力能够润湿并黏合大多数基材，且具有优良的耐水性、耐候性、粘接性、低温柔韧性和耐热性等优点，被认为是胶黏剂中的高档产品，而在有机硅改性的压敏胶中同时引入苯基和乙烯基，可以进一步提高有机硅胶黏剂的耐高温性能和剥离强度；
6、上述方案中，乙烯基三乙氧基硅烷和苯基三甲氧基硅烷来自曲阜市华荣化工新材料有限公司；
7、上述方案中，γ-（2,3-环氧丙氧基）丙基三甲氧基硅烷来自上海一基实业有限公司；
8、上述方案中，纳米二氧硅引入到聚烯酸聚合物中可以提高胶膜本身的增韧作用，提高内聚力，这是因为纳米粒子具有较小的尺寸效应、表面界面效应，其在压敏胶中应用与其他组分会产生很大的作用力。就基材-胶层、胶层-被黏物质间的界面而言则表现为粘接力的提高，而纳米粒子的引入还可以改善胶层的流变性能，在不损害胶层粘接力的前提下，一定程度可降低胶层的厚度和使用压敏胶的用量，节约成本。在本发明进一步实验中发现，当以一定比例的γ-（2,3-环氧丙氧基）丙基三甲氧基硅烷改性纳米二氧硅时，纳米二氧化硅的包封率接近100%，有超过70%的丙烯酸聚合物分子接枝到二氧化硅的表面，这提高了纳米二氧化硅在丙烯酸聚合物的分散性；
9、上述方案中，纳米二氧硅来自北京德科岛金科技有限公司；
10、上述方案中，六氟-2,4-戊二酮铝为交联剂，在本发明中发现六氟-2,4-戊二酮铝对压敏胶有独特的作用，开始时粘度随着温度的升高而减小，当温度上升到150度以后，黏度又随着温度而上升。这是传统的交联剂对压敏胶一般在20度和60度左右有一个软化点，而六氟-2,4-戊二酮铝使压敏胶在150度左右多了一个软化点，这是由于铝交联点的配体交换与主链中的羧基发生的螯合作用。在加热时间长的烷基侧链的融化和结晶作用会导致黏度的可逆转变，主链的流动性可以增强在铝交联点的配合交换作用，这大大增加了压敏胶的内聚力，提高了它的耐热性能；
11、上述方案中，六氟-2,4-戊二酮铝来自百灵威科技有限公司；
12、上述方案中，聚乙二醇可以与乳化剂一起使用，增强它们的润滑性、保湿性、分散性、粘接性；
13、上述方案中、乳化剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、琥珀酸钠和十六烷基聚环氧乙烷醚的一种或者两种的混合，优选琥珀酸钠和十六烷基聚环氧乙烷醚的混合物，混合重量比1:1；
14、上述方案中、引发剂为过硫酸钾（KPS）或过硫酸铵（APS）中的一种，优选过硫酸钾；
15、上述方案中，耐热压敏胶粘剂的制备方法，包括以下具体步骤：
（1）预乳液制备
按照原料配方，将2-乙酰氨基丙烯酸、二甲基丙烯酸乙二醇酯、乳化剂、引发剂、丙烯酸十八酯、苯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、六氟-2,4-戊二酮铝、聚乙二醇以及250-300g的去离子水混合，预乳化后得到预乳液；
（2）乳液聚合
将100-150g的去离子水、相应重量份的γ-（2,3-环氧丙氧基）丙基三甲氧基硅烷、纳米二氧化硅加入到反应器中，200- 500r/min 转速搅拌下升温到70 -80℃，然后将上述制得的预乳液滴入加入上述反应器中，2-3小时滴完，保持温度反应1-2小时，然后升温至82-85℃，继续保温反应1小时，降至室温、出料、过滤，得到聚合乳液。
将有机硅树脂耐热底胶层涂覆于基材层，再将步骤（2）制得的压敏胶粘剂涂布在上述的底胶层上，在120℃烘干后即制耐热压敏胶带。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点和效果：
本发明制备的耐热压敏胶带可以在70℃到160℃下工作，短时耐高温可以大于600℃，且表面压缩变形小，具备耐磨、耐冲击、耐热、耐磨的优良性能。
附图说明
附图1为耐高温压敏胶带剖面结构示意图。
以上附图中，1、基材层；2、耐热底胶层；3、耐热胶粘剂层。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。
实施例一：一种耐高温压敏胶带及其使用的耐热压敏胶粘剂；
一种耐热压敏胶粘剂，所述耐热压敏胶粘剂的原料配方包括下列重量份的材料：
2-乙酰氨基丙烯酸 50g；
二甲基丙烯酸乙二醇酯 40g；
丙烯酸十八酯 15g；
苯基三甲氧基硅烷 3g；
乙烯基三乙氧基硅烷 5g；
γ-（2,3-环氧丙氧基）丙基三甲氧基硅烷 4g；
纳米二氧化硅 4g；
六氟-2,4-戊二酮铝 2g；
聚乙二醇 3g；
乳化剂 2g；
引发剂 1g；
去离子水 300g；
耐热压敏胶粘剂的制备方法，包括以下具体步骤：
（1）预乳液制备
按照原料配方将2-乙酰氨基丙烯酸、二甲基丙烯酸乙二醇酯、乳化剂十二烷基硫酸钠、引发剂过硫酸钾、丙烯酸十八酯、苯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、六氟-2,4-戊二酮铝、聚乙二醇以及200g的去离子水混合，预乳化后得到预乳液；
（2）乳液聚合
将100g的去离子水、γ-（2,3-环氧丙氧基）丙基三甲氧基硅烷、纳米二氧化硅加入到反应器中，300r/min 转速搅拌下升温到75℃，然后将上述制得的预乳液滴入加入上述反应器中，2小时滴完，保持温度反应1.5小时，然后升温至82℃，继续保温反应1小时，降至室温、出料、过滤，得到聚合乳液即为。
将耐热底胶层1即有机硅树脂涂覆于基材层1，再将步骤（2）制得的耐高温压敏胶粘剂涂布在有机硅树脂耐热底胶层底胶层上，在120℃烘干后即制耐热压敏胶带。制得的耐高温压敏胶带的结构参见附图1所示，耐高温压敏胶带，包括依次层叠的基材层1、耐热底胶层2和耐热胶粘剂层3。基材层选用聚酰亚胺薄膜。所述耐热底胶层2的厚度为 0.1mm。所述耐热压敏胶粘剂的厚度为0.3mm。基材的选择要求是耐高温，在其它具体实施方式中可以选择如聚醚砜、聚醚醚酮、聚酰胺亚胺等。
实施例二：一种耐高温压敏胶带及其使用的耐热压敏胶粘剂；
一种耐热压敏胶粘剂，所述耐热压敏胶粘剂的原料配方包括下列重量份的材料：
2-乙酰氨基丙烯酸 70g；
二甲基丙烯酸乙二醇酯 30g；
丙烯酸十八酯 12g；
苯基三甲氧基硅烷 5g；
乙烯基三乙氧基硅烷 5g；
γ-（2,3-环氧丙氧基）丙基三甲氧基硅烷 6g；
纳米二氧化硅 5g；
六氟-2,4-戊二酮铝 2g；
聚乙二醇 5g；
乳化剂 3g；
引发剂 2g；
去离子水 350g；
耐热压敏胶粘剂的制备方法，包括以下具体步骤：
（1）预乳液制备
按照原料配方将2-乙酰氨基丙烯酸、二甲基丙烯酸乙二醇酯、乳化剂、引发剂、丙烯酸十八酯、苯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、六氟-2,4-戊二酮铝、聚乙二醇以及250g的去离子水混合，预乳化后得到预乳液。所述乳化剂为琥珀酸钠和十六烷基聚环氧乙烷醚按照1:1的质量比例构成的混合物。所述引发剂为过硫酸铵；
（2）乳液聚合
将100g的去离子水、相应质量份的γ-（2,3-环氧丙氧基）丙基三甲氧基硅烷、纳米二氧化硅加入到反应器中，400r/min 转速搅拌下升温到78℃，然后将上述制得的预乳液滴入加入上述反应器中，3小时滴完，保持温度反应2小时，然后升温至85℃，继续保温反应1小时，降至室温、出料、过滤，得到聚合乳液即为耐热压敏胶粘剂。
将有机硅底胶层涂覆于基材层，再将步骤（2）制得的压敏胶粘剂涂布在上述的底胶层上，在120℃烘干后即制耐热压敏胶带。将耐热底胶层1即有机硅树脂涂覆于基材层1，再将步骤（2）制得的耐高温压敏胶粘剂涂布在有机硅树脂耐热底胶层底胶层上，在120℃烘干后即制耐热压敏胶带。制得的耐高温压敏胶带的结构参见附图1所示，耐高温压敏胶带，包括依次层叠的基材层1、耐热底胶层2和耐热胶粘剂层3。所述耐热底胶层2的厚度为0.08mm。所述耐热压敏胶粘剂的厚度为0.4mm。基材的原料配方包括：聚酯薄膜占79%，二氧化钛占2%、氧化铝占3%、聚氯乙烯占12%、聚氯苯乙烯占4%、邻苯二甲酸二辛酯占2%。在溶剂中聚合后即得基材。
实施例三：一种耐高温压敏胶带及其使用的耐热压敏胶粘剂；
一种耐热压敏胶粘剂，所述耐热压敏胶粘剂的原料配方包括下列重量份的材料：
2-乙酰氨基丙烯酸 50g；
二甲基丙烯酸乙二醇酯 50g；
丙烯酸十八酯 20g；
苯基三甲氧基硅烷 4g；
乙烯基三乙氧基硅烷 4g；
γ-（2,3-环氧丙氧基）丙基三甲氧基硅烷 3g；
纳米二氧化硅 6g；
六氟-2,4-戊二酮铝 3g；
聚乙二醇 2g；
乳化剂 2g；
引发剂 0.8g；
去离子水 250g；
耐热压敏胶粘剂的制备方法，包括以下具体步骤：
（1）预乳液制备
按照原料配方将2-乙酰氨基丙烯酸、二甲基丙烯酸乙二醇酯、乳化剂十二烷基苯磺酸钠、引发剂过硫酸钾、丙烯酸十八酯、苯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、六氟-2,4-戊二酮铝、聚乙二醇以及170g的去离子水混合，预乳化后得到预乳液；
（2）乳液聚合
将80g的去离子水、相应质量份的γ-（2,3-环氧丙氧基）丙基三甲氧基硅烷、纳米二氧化硅加入到反应器中， 500r/min 转速搅拌下升温到74℃，然后将上述制得的预乳液滴入加入上述反应器中，2.5小时滴完，保持温度反应2小时，然后升温至83℃，继续保温反应1小时，，降至室温、出料、过滤，得到聚合乳液即为耐热压敏胶粘剂。
将耐热底胶层1即有机硅树脂涂覆于基材层1，再将步骤（2）制得的耐高温压敏胶粘剂涂布在有机硅树脂耐热底胶层底胶层上，在120℃烘干后即制耐热压敏胶带。制得的耐高温压敏胶带的结构参见附图1所示，耐高温压敏胶带，包括依次层叠的基材层1、耐热底胶层2和耐热胶粘剂层3。基材层选用聚酰亚胺薄膜。所述耐热底胶层2的厚度为 0.1mm。所述耐热压敏胶粘剂的厚度为0.6mm。
实施例四：一种耐高温压敏胶带及其使用的耐热压敏胶粘剂；
一种耐热压敏胶粘剂，所述耐热压敏胶粘剂的原料配方包括下列重量份的材料：
2-乙酰氨基丙烯酸 60g；
二甲基丙烯酸乙二醇酯 40g；
丙烯酸十八酯 10g；
苯基三甲氧基硅烷 5g；
乙烯基三乙氧基硅烷 3g；
γ-（2,3-环氧丙氧基）丙基三甲氧基硅烷 3g；
纳米二氧化硅 3g；
六氟-2,4-戊二酮铝 3g；
聚乙二醇 6g；
乳化剂 3g；
引发剂 2g；
去离子水 280g；
耐热压敏胶粘剂的制备方法，包括以下具体步骤：
（1）预乳液制备
将所述的质量份的2-乙酰氨基丙烯酸、二甲基丙烯酸乙二醇酯、乳化剂琥珀酸钠、引发剂过硫酸钾、丙烯酸十八酯、苯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、六氟-2,4-戊二酮铝、聚乙二醇以及180g的去离子水混合，预乳化后得到预乳液；
（2）乳液聚合
将100-150g的去离子水、相应质量份的γ-（2,3-环氧丙氧基）丙基三甲氧基硅烷、纳米二氧化硅加入到反应器中，450r/min 转速搅拌下升温到77℃，然后将上述制得的预乳液滴入加入上述反应器中，2小时滴完，保持温度反应2小时，然后升温至84℃，继续保温反应1小时，，降至室温、出料、过滤，得到聚合乳液即为耐热压敏胶粘剂。
将耐热底胶层1即有机硅树脂涂覆于基材层1，再将步骤（2）制得的耐高温压敏胶粘剂涂布在有机硅树脂耐热底胶层底胶层上，在120℃烘干后即制耐热压敏胶带。制得的耐高温压敏胶带的结构参见附图1所示，耐高温压敏胶带，包括依次层叠的基材层1、耐热底胶层2和耐热胶粘剂层3。基材层选用聚酰亚胺薄膜。所述耐热底胶层2的厚度为 0.1mm。所述耐热压敏胶粘剂的厚度为0.3mm。
相关测试方法如下：
（1）聚合过程及乳液外观：肉眼观察；
（2）储存稳定性：将乳液在室温条件下静置，观察有无沉淀产生；
（3）初粘力测试：选用6032 胶带保持力试验机（MIDEL KJ-6032，东莞市科建检测仪器有限公司），按照GB/T4852 ～ 2002 进行测试，以球号表示初粘力大小；
（4）持粘力：选用温度型胶带保持力试验机（MIDEL KJ-6012，东莞市科建检测仪器有限公司），按照GB/T4851～1998 进行测试，以胶带剪切破坏掉落的时间来计算持粘力；
（5）180°剥离强度：选用电脑式拉力试验机（MIDEL KJ-1065A，东莞市科建检测仪器有限公司），按照GB/T2792 ～ 1998 进行测试；
（6）高温持粘力：选用温度型胶带保持力试验机（MIDEL KJ-6012，东莞市科建检测仪器有限公司），在100℃下进行持粘力测试，以此评估压敏胶带的耐高温性能。
实施例材料性能测试结果:
| 测试项目 | 实施例一 | 实施例二 | 实施例三 | 实施例四 |
| 聚合过程 | 稳定 | 稳定 | 稳定 | 稳定 |
| 储存稳定性 | >8个月 | >8个月 | >8个月 | >8个月 |
| 初粘力测试 | 17号 | 15号 | 19号 | 21号 |
| 持粘力 | >1个月 | >1个月 | >1个月 | >1个月 |
| 180°剥离强度 | 304.5N/m | 344.2N/m | 347.3N/m | 301.2N/m |
| 高温持粘力 | 3小时23分钟 | 4小时45分钟 | 5小时13分钟 | 4小时14分钟 |
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种耐热压敏胶粘剂，其特征在于：所述耐热压敏胶粘剂的原料配方包括下列重量份的材料：
2-乙酰氨基丙烯酸 40-80份；
二甲基丙烯酸乙二醇酯 30-50份；
丙烯酸十八酯 10-20份；
苯基三甲氧基硅烷 2-10份；
乙烯基三乙氧基硅烷 2-10份；
γ-（2,3-环氧丙氧基）丙基三甲氧基硅烷 2-8份；
纳米二氧化硅 1-6份；
六氟-2,4-戊二酮铝 1-3份；
聚乙二醇 2-6份；
乳化剂 2-5份；
引发剂 0.5-2份；
去离子水 200-400份。
2.根据权利要求1所述的耐热压敏胶粘剂，其特征在于：所述乳化剂选自十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、琥珀酸钠、十六烷基聚环氧乙烷醚。
3.根据权利要求2所述的耐热压敏胶粘剂，其特征在于：所述乳化剂为琥珀酸钠和十六烷基聚环氧乙烷醚按照1:1的质量比例构成的混合物。
4.根据权利要求1所述的耐热压敏胶粘剂，其特征在于：所述引发剂为过硫酸钾或过硫酸铵。
5.一种采用权利要求1～4任一权利要求所述的耐热压敏胶粘剂制备的耐高温压敏胶带，其特征在于：包括依次层叠的基材层、耐热底胶层和耐热压敏胶粘剂。
6.根据权利要求5所述的耐高温压敏胶带，其特征在于：所述耐热底胶层的材质为有机硅树脂。
7.根据权利要求5所述的耐高温压敏胶带，其特征在于：所述耐热底胶层的厚度为0.05-0.3mm。
8.根据权利要求7所述的耐高温压敏胶带，其特征在于：所述耐热底胶层的厚度为0.05-0.1mm。
9.根据权利要求5所述的耐高温压敏胶带，其特征在于：所述耐热压敏胶粘剂的厚度为0.2-0.6mm。
10.根据权利要求5所述的耐高温压敏胶带，其特征在于：所述基材层的基材的原料配方包含下列质量百分比例的材料：
聚对苯二甲酸乙二醇酯 78-80%；
二氧化钛 1.5-2.5%；
氧化铝 2.5-3.5%；
聚氯乙烯 11-13%；
聚氯苯乙烯 3.5-4.5%；
邻苯二甲酸二辛酯 1.5-2.5%。
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