CN107163882A - 一种可热剥离型临时固定粘合剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种可以在低温剥离、高温快速剥离的可临时固定粘合剂，该粘合剂包括丙烯酸酯类聚合物、异丙基丙烯酰胺微凝胶、热剥离因子、淀粉和助剂，通过本发明的方案达到使用时粘合力满足粘合性能需要，剥离较为高效，在低温和高温下都可以进行剥离操作，克服了现有技术中低温剥离效果不佳的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种粘合剂领域，具体涉及一种临时固定粘合剂领域，更进一步涉及可热剥离型临时固定粘合剂领域。
背景技术
临时固定粘合剂是指为了特定的目的，对被粘物进行短暂的粘合，而热剥离是一种剥离方式，通过给予一定的热量，使粘合剂的粘合失效。随着工业加工业的快速发展，需要临时进行固定的领域越来越多，如:多层玻璃加工，硅片研磨等。在这些领域中，对粘合剂的基本性能要求一致，都需要具有良好的粘合剂和粘合剂快速失效性。现在已经报道的相关粘合剂比较混乱，涉及多个不同的体系，如聚氨酯、环氧和丙烯酸类，最终效果参差不齐。
为了满足现有技术对临时固定粘合剂的需要，已经报道的有通过使用水溶性粘合剂、加入水溶性物质、加入气体产生组分的方式提高临时固定后的后期剥离性能。但上述方式通常对剥离时温度的要求较高，需要较高的温度，限制了其应用。针对现有技术中存在的问题，进行了***的研究，得到本发明。
发明内容
发明目的：为了解决现有技术中的问题，本发明通过组分的选择和调整，得到一种可以在低温剥离、高温快速剥离的可临时固定粘合剂，达到使用时粘合力满足粘合性能需要，剥离较为高效，在低温和高温下都可以进行剥离操作，克服了现有技术中低温剥离效果不佳的问题。
为了达到上述技术效果，本发明提出如下技术方案：
一种可热剥离型临时固定粘合剂包括丙烯酸酯类聚合物、异丙基丙烯酰胺微凝胶、热剥离因子、淀粉和助剂。本发明采用丙烯酸酯类聚合物具有良好的粘合性，且强度较高；异丙基丙烯酰胺微凝胶具有温敏性且包含大量的水，在稍受热(30+℃)就会发生热收缩，释放出水分，促进粘合剂的剥离；热剥离因子受热分解，高温剥离速度快；淀粉水溶性较高，可以促进粘合剂的水分分散，促进粘合剂的剥离。
作为优选的技术方案，粘合剂包括100重量份丙烯酸酯类聚合物、10-25重量份异丙基丙烯酰胺微凝胶、1-5重量份热剥离因子、1-2重量份淀粉和1-20重量份助剂。使用上述组分用量，平衡了粘合强度、低温剥离和高温剥离性能，满足了使用的基本需求。
丙烯酸酯类聚合物
本发明中丙烯酸酯类聚合物是粘合剂的基体树脂，其提供粘合剂的基本粘合性能。所述丙烯酸酯类聚合物由包括丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸甲酯和二亚甲基双丙烯酰胺，摩尔比为2-3:1-1.5:1:0.002。
其中，丙烯酸和丙烯酸羟乙酯具有极性基团，其对玻璃等被粘物的粘合力较强，可以满足加工过程中的粘合强度。丙烯酸使用量较大，其在剥离过程中，与水的亲和力强，有利于剥离；而丙烯酸羟乙酯是用以提高粘合剂内聚力，保障粘合剂强度，玻璃加工或硅片加工不发生偏移和内聚破坏。丙烯酸和丙烯酸羟乙酯的比例要严格控制，如果丙烯酸含量比例过高，粘合剂内聚力不足且剥离后的粘合剂残留有增大的趋势；如果丙烯酸过低，在剥离过程中的剥离效率较低。
二亚甲基双丙烯酰胺作为交联剂，其用量应该严格控制，加入量不宜过大，加入过大，交联程度增大，在需剥离时遇水剥离困难，用量过小，交联程度较低，影响粘合剂的内聚力，不能满足加工过程中粘结强度的需求。
作为优选的技术方案，优选丙烯酸与丙烯酸羟乙酯比例为2：1，作为最优选的比例，所述丙烯酸酯类聚合物由包括丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸甲酯和二亚甲基双丙烯酰胺，摩尔比为2:1:1:0.002；所述丙烯酸酯类聚合物由包括丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸甲酯和二亚甲基双丙烯酰胺，摩尔比为3:1.5:1:0.002。
异丙基丙烯酰胺微凝胶
本发明中粘合剂的剥离是利用水分促进粘合剂的强度快速下降。通常粘合剂的剥离是从外到内的方式，本发明首次利用了内外结合，增加了由内到外的促进剥离。
本领域中异丙基丙烯酰胺凝胶属于温敏响应性材料，其在30多度发生收缩，将包含在凝胶材料中的水分释放，从粘合剂内部进行粘合剂的解离，保证快速的剥离。同时，异丙基丙烯酰胺微凝胶的响应温度低，可以有效的降低剥离温度，改变本领域通常需要高温剥离的现状。凝胶材料通常为大块，不宜分散，本发明采用了微凝胶，其具有粒径均一，响应速率快的特点，由内向外的解离更加快速。
所述异丙基丙烯酰胺微凝胶通过异丙基丙烯酰胺单体、蒙脱土、二亚甲基双丙烯酰胺、水自由基聚合得到的，上述组分比例为1mol：0.2g：0.002mol：50ml。蒙脱土和二亚甲基双丙烯酰胺起到了交联剂的作用，其中蒙脱土属于物理交联，通过缠绕和范德华力交联，属于临时***联二亚甲基双丙烯酰胺是共聚交联，属于永久***联。临时***联的选择有利于非水条件下提供交联强度，在水中，其交联程度降低，比二亚甲基双丙烯酰胺易发生解离，水剥离效果提高。
具体制备方法可以为：异丙基丙烯酰胺单体、蒙脱土、二亚甲基双丙烯酰胺和水加入放有磁力搅拌子的烧瓶，除氧，加入引发剂过硫酸钾，在30℃下反应5小时，磁力搅拌速度200rpm；反应结束后，在50rpm、20℃下继续搅拌2小时，即得。
剥离因子
现有技术中具有较低分解温度的物质都可以作为剥离因子，都可以起到促进剥离的效果，常见的如：碳酸氢钠、碳酸氢铵、碳酸钠、氯化铵等。
作为优选技术方案，本发明中所述剥离因子为碳酸氢钠，碳酸氢钠在50℃下以上会有分解，生成二氧化碳，促进粘合剂的剥离，粘结强度大幅度降低。同时，碳酸氢钠在酸性条件下分解很快，可以达到快速剥离的效果。碳酸氢钠作为剥离因子的效果优于其他选择。
其他组分
本发明还进一步采用淀粉，所述为水溶性淀粉，当粘合剂浸入水中，淀粉发生溶解形成孔通道，水分可以快速进去，与其他组分配合，达到快速剥离的效果。
本发明采用的助剂为增粘树脂，其可以提高粘合剂使用过程中的粘附性能。其中所述增粘树脂优选为松香树脂或萜烯树脂。
制备方法
本发明中制备可热剥离型临时固定粘合剂的方法，其特征在于：包括丙烯酸酯类聚合物、异丙基丙烯酰胺微凝胶、热剥离因子、淀粉和助剂的组分混合均匀即可。
有益的技术效果
本发明通过组分的选择和调整，加入异丙基丙烯酰胺微凝胶、热剥离因子、淀粉，分别从水扩散和产生气体的方式提高剥离速度，上述条件适应不同温度的使用需要；同时，聚合物组成的选择平衡了水中剥离和使用时粘合力的需要，得到一种可以在低温剥离、高温快速剥离的可临时固定粘合剂，达到使用时粘合力满足粘合性能需要，剥离较为高效，在低温和高温下都可以进行剥离操作。
具体实施方式
为了使技术人员更加清晰直观的理解本发明，下面示例性的选择具体实施例以及对比例对技术方案进行具体说明，实施例的方案不构成对本发明的限定，不对权利要求保护范围产生影响。任何不背离本发明基本构思的组分替换等构成的技术方案均落去本申请保护范围中。
制备例A:
丙烯酸酯类聚合物A的组成为：丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸甲酯和二亚甲基双丙烯酰胺，摩尔比为2:1:1:0.002，通过自由基聚合得到，重均分子量约为12万。
制备例B:
丙烯酸酯类聚合物B的组成为：丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸甲酯和二亚甲基双丙烯酰胺，摩尔比为3:1:1:0.002，通过自由基聚合得到，重均分子量约为12万。
制备例C:
微凝胶C:异丙基丙烯酰胺单体、蒙脱土、二亚甲基双丙烯酰胺和水加入放有磁力搅拌子的烧瓶，除氧，加入引发剂过硫酸钾，在30℃下反应5小时，磁力搅拌速度200rpm；反应结束后，在50rpm、20℃下继续搅拌2小时，即得。其中，异丙基丙烯酰胺单体、蒙脱土、二亚甲基双丙烯酰胺、水的投料比例为1mol：0.2g：0.002mol：50ml。
制备例D:
微凝胶D:异丙基丙烯酰胺单体、蒙脱土水加入放有磁力搅拌子的烧瓶，除氧，加入引发剂过硫酸钾，在30℃下反应5小时，磁力搅拌速度200rpm；反应结束后，在50rpm、20℃下继续搅拌2小时，即得。其中，异丙基丙烯酰胺单体、蒙脱土、水的投料比例为1mol：0.6g：50ml。
制备例E:
微凝胶E:异丙基丙烯酰胺单体、二亚甲基双丙烯酰胺和水加入放有磁力搅拌子的烧瓶，除氧，加入引发剂过硫酸钾，在30℃下反应5小时，磁力搅拌速度200rpm；反应结束后，在50rpm、20℃下继续搅拌2小时，即得。其中，异丙基丙烯酰胺单体、二亚甲基双丙烯酰胺、水的投料比例为1mol：0.01mol：50ml。
实施例1
将100重量份丙烯酸酯类聚合物A、20重量份异丙基丙烯酰胺微凝胶C、4重量份热剥离因子碳酸氢钠、1重量份水溶性淀粉和15重量份萜烯树脂。
实施例2
将100重量份丙烯酸酯类聚合物B、20重量份异丙基丙烯酰胺微凝胶C、4重量份热剥离因子碳酸氢钠、1重量份水溶性淀粉和15重量份萜烯树脂。
实施例3
将100重量份丙烯酸酯类聚合物A、20重量份异丙基丙烯酰胺微凝胶D、4重量份热剥离因子碳酸氢钠、1重量份水溶性淀粉和15重量份萜烯树脂。
实施例4
将100重量份丙烯酸酯类聚合物A、20重量份异丙基丙烯酰胺微凝胶E、4重量份热剥离因子碳酸氢钠、1重量份水溶性淀粉和15重量份萜烯树脂。
实施例5
将100重量份丙烯酸酯类聚合物A、8重量份热剥离因子碳酸氢钠、1重量份水溶性淀粉和15重量份萜烯树脂。
实施例6
将100重量份丙烯酸酯类聚合物A、25重量份异丙基丙烯酰胺微凝胶C、1重量份水溶性淀粉和15重量份萜烯树脂。
实施例7
将100重量份丙烯酸酯类聚合物A、20重量份异丙基丙烯酰胺微凝胶C、6重量份热剥离因子碳酸氢钠和15重量份萜烯树脂。
实施例8
将100重量份丙烯酸酯类聚合物A、20重量份异丙基丙烯酰胺微凝胶C、4重量份热剥离因子碳酸钠、1重量份水溶性淀粉和15重量份萜烯树脂。
实施例9
将100重量份丙烯酸酯类聚合物A、20重量份异丙基丙烯酰胺微凝胶C、4重量份热剥离因子碳酸氢钠、1重量份非水溶性淀粉和15重量份萜烯树脂。
实施例10
将100重量份丙烯酸酯类聚合物A、20重量份异丙基丙烯酰胺微凝胶C、4重量份热剥离因子碳酸氢钠、1重量份水溶性淀粉。
测试方法：
(1)初始粘合力
根据JIS Z 0237 8.2.3方法制备样品。将实施例中的粘合剂涂敷在玻璃板上，固化形成2cm*0.25cm的粘合剂片层，使用压辊进一步压实，制备成测试样品。将样品在室温下测试剥离强度，用300mm/min剥离速率测试180°剥离强度。
(2)热剥离强度
按照初始粘合力测试方法制备样品，分别浸入35℃和60℃的热水中3min，取出擦干后迅速进行剥离强度测试，用300mm/min剥离速率测试180°剥离强度。
(3)残留情况观察
将热剥离后测试后样品进行观察(目测)，没有明显残留记为“无残留”，可以观察到明显残留记为“有残留”。
实施例1-10粘合剂分别制备样品进行测试(1)-(3)，分别进行测试，实验数据重复三次取平均值。
*表示剥离过程中粘合剂破裂。
#表示残留量很小，但可以观察到。
由上表数据可以发现，热剥离型临时固定粘合剂中各组分的选择都会对最终粘合剂的初始粘合力、剥离过程中的粘合强度以及使用后残留情况有影响，其中微凝胶的选择是其最重要的影响因素，剥离因子、水溶性淀粉以及萜烯树脂、丙烯酸酯聚合物的选择都对上述效果产生影响，这在本领域是创新性的发现，现有技术没有相关技术的报道。
Claims (10)
1.一种可热剥离型临时固定粘合剂，其特征在于：该粘合剂包括丙烯酸酯类聚合物、异丙基丙烯酰胺微凝胶、热剥离因子、淀粉和助剂。
2.根据权利要求1所述的可热剥离型临时固定粘合剂，其特征在于：粘合剂包括100重量份丙烯酸酯类聚合物、10-25重量份异丙基丙烯酰胺微凝胶、1-5重量份热剥离因子、1-2重量份淀粉和1-20重量份助剂。
3.根据权利要求1或2所述的 可热剥离型临时固定粘合剂，其特征在于：所述丙烯酸酯类聚合物由包括丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸甲酯和二亚甲基双丙烯酰胺，摩尔比为2-3:1-1.5:1:0.002。
4.根据权利要求1或2所述的可热剥离型临时固定粘合剂，其特征在于：所述异丙基丙烯酰胺微凝胶通过异丙基丙烯酰胺单体、蒙脱土、二亚甲基双丙烯酰胺、水自由基聚合得到的，上述组分比例为1mol：0.2g：0.002mol：50ml。
5.根据权利要求4所述的可热剥离型临时固定粘合剂，其特征在于：所述异丙基丙烯酰胺单体、蒙脱土、二亚甲基双丙烯酰胺和水加入放有磁力搅拌子的烧瓶，除氧，加入引发剂过硫酸钾，在30℃下反应5小时，磁力搅拌速度200rpm；反应结束后，在50rpm、20℃下继续搅拌2小时，即得。
6.根据权利要求1或2所述的可热剥离型临时固定粘合剂，其特征在于：所述剥离因子为碳酸氢钠。
7.根据权利要求1或2所述的可热剥离型临时固定粘合剂，其特征在于：所述淀粉为水溶性淀粉。
8.根据权利要求1或2所述的可热剥离型临时固定粘合剂，其特征在于：所述助剂为增粘树脂。
9.根据权利要求8所述的可热剥离型临时固定粘合剂，其特征在于：所述增粘树脂为松香树脂或萜烯树脂。
10.制备权利要求1-9任一所述可热剥离型临时固定粘合剂的方法，其特征在于：包括丙烯酸酯类聚合物、异丙基丙烯酰胺微凝胶、热剥离因子、淀粉和助剂的组分混合均匀即可。
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