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硅樹脂改性丙烯酸酯壓敏膠的耐老化性能及耐溫性能研究

打印文章】 【關閉窗口】 【 瀏覽次數:128】 【 發布日期:2020-8-1 16:13:16】

引言

丙烯酸酯壓膠經其優良的粘性性能,化學穩定性以及無毒,無害,成本低廉等優點,得到廣泛應用。普通丙烯酸酯壓敏膠耐熱性能欠佳,交聯后的丙烯酸酯壓敏膠也僅能在150℃下短期使用。有機硅壓敏膠的性能雖好,但強度較低。從目前壓敏膠的應用情況綜合來看,要制備強度高,耐熱性好的壓敏膠,單純使用一類樹脂,難以獲得良好的效果,必須進行改性。如果用有機硅單體,樹脂或橡膠改性丙烯酸酯壓敏膠,不僅可以保持丙烯酸酯壓敏膠固有優點,面目還可以提高其耐高溫和耐介質性能。目前,國內外一些研究工作者利用有機硅單體,樹脂或橡膠,通過物理共混或化學共聚等方法合成的有機硅改性丙烯酸酯壓敏膠,具有較好的粘接性,耐溶劑,耐水性,耐候性及耐溫性。但是對于有機硅改性丙烯酸酯壓敏膠的耐高低溫沖擊老化,熱老化,濕熱老化等方面的系統研究,自今為止文獻報道較少。綜合國內外研究工作,本文自行合成了有機硅改性丙烯酸酯壓敏膠,并利用光譜儀對產物進行了分析,研究了改性壓敏膠的耐高低溫沖擊老化,熱老化和濕熱老化性能。

1.試劑與儀器

試劑:

甲基乙烯基(MQ)硅樹脂,乙烯基含量1.9%~2.2%相對分子質量20~22萬。甲基丙烯酸酯環氧本酯(GMA)化學純。

丙烯酸丁酯(BA)丙烯酸異辛酯(2-EHA),甲基丙烯酸-β-羥丙酯(HPMA)化學純。過氧化二苯甲酰(BPO)分析純。甲苯,乙酸乙酯分析純。

儀器:  

               

                                                 剝離力試驗機                                                           精密烤箱    


                                                    



                                                  可程式恒溫恒濕試驗箱                                           冷熱沖擊試驗箱



試驗過程:

將帶不飽和鍵的乙烯基硅樹脂和丙烯酸酯單體通過自由基溶液聚合反應,在聚合物的側鏈上引入硅鏈段是合成有機硅改性丙烯酸樹脂的一種有效方法。乙烯基硅樹脂與丙烯酸酯單體共聚合。從而改性丙烯酸酯壓敏膠。

丙烯酸酯壓敏膠的制備:

將一定量的乙酸乙酯和部分BPO加入四口瓶中,按比例將軟硬單體,CMA和部分BPO混合,將部分混合液加入到四口瓶中,通入氮氣,加熱至83℃;恒溫聚合一定時間后,再滴加剩余部分單體,滴完后,繼續滴加由甲苯,HPMA和剩余BPO的混合液。在一定時間內滴完,反應至一定時間后出料,即得丙烯酸酯壓敏膠液。

有機硅壓敏膠的制備:

MQ硅樹脂與硅橡膠按比例混合,加入聚合催化劑,在一定溫度下聚合一定時間,然后加入溶劑調成稀膠液,最后向膠液中加入交聯劑,涂布,揮發凈溶劑后,高溫下交聯一定時間,即得有機硅壓敏膠帶。

有機硅改性丙烯酸酯壓敏膠的制備:

在丙烯酸酯壓敏膠液合成過程中,將MQ硅樹脂分別在不同的加料階段加入,即可制得各種硅樹脂含量不同的硅改性丙烯酸酯壓敏膠。即在反應初始與乙酸乙酯共同加入硅樹脂所得膠液為初期加入膠液;與剩余丙烯酸酯單體及GMA混合滴加所得壓敏為中期加入膠液;與甲苯一起滴加所得膠液為后期加入膠液。

壓敏膠帶的制備:

向上述膠液中加入一定量的交聯劑,涂布在聚丙烯薄膜上,高溫烘干,分切,即可制得壓敏膠膠帶。

2.結果與討論

有機硅改性丙烯酸酯壓敏膠的結構表征:


有機硅改性丙烯酸酯壓敏膠的高低溫沖擊性能

將制好的壓敏膠試樣置于冷熱沖擊試驗箱內高溫沖擊溫度為200℃,沖擊時間為1小時。然后在1min

內轉換低溫沖擊溫度為-20℃,沖擊時間為1小時。取出于室溫(溫度23℃±1℃,濕度50%±5%)放置1小時。反復5次后進行180度剝離力測試。測試結果見表1


從表1可以得出,純丙烯酸酯壓敏膠經過高低溫沖擊后,膠膜老化,失去壓敏性,而經有機硅改性的丙烯酸酯壓敏膠雖然持黏力和180°剝離強度均有下降,但還有一定的粘接強度,這說明硅樹脂的加人明顯改善了丙烯酸酯壓敏膠的耐溫性能。持黏力在150℃下進行測試:180°剝離強度在室溫測試。

有機硅改性丙烯酸酯壓敏膠的耐熱老化性能

將有機硅改性后的丙烯酸酯壓敏膠帶放置在200℃的烘箱中進行老化性能測試,取出后粘接在鋁片上,測試室溫下180°剝離強度,測試結果見圖3.


從圖3中可以看到,熱老化后的壓敏膠剝離強度隨著老化時間的延長而降低,起始階段降低幅度比較劇烈,隨后降低緩慢,而老化后的膠帶剝離時呈界面破壞,且具有一定的壓敏性。這說明改性后的壓敏膠具有良好的耐熱老化性能。

 有機硅改性丙烯酸酯壓敏膠耐濕熱老化性能

將有機硅改性后的丙烯酸酯壓敏膠帶放置在60℃、相對濕度為95%的恒溫濕熱老化箱中,老化1000h, 測試室溫下 180°剝離強度,測試結果見圖4.


從圖4可以得出,有機硅改性后的丙烯酸酯壓敏膠帶隨著濕熱老化時間的延長,剝離強度逐漸降低,在老化起始階段,剝離強度降低較為劇烈,而后降低比較緩慢。.這說明改性后的壓敏膠具有良好的耐濕熱老化性能。

三種壓敏膠的耐溫性能比較

本文合成了丙烯酸酯壓敏膠、有機硅壓敏膠、有機硅改性丙烯竣酯壓敏膠,三種壓敏膠性能各異,現對其室溫和高溫性能進行比較,結果見表2~4.


以上三種測試樣品均在相同的規格和測試條件下進行的,有機硅改性丙烯酸酯壓敏膠中硅樹脂加入時間為反應中期加入,加入量為10%.通過對表2、表3和表4的比較可以得出,室溫下:有機硅壓敏膠的初黏力很高,但剝離強度和持黏力比較低,而丙烯酸酯壓敏膠的持黏力和剝離強度明顯高于其它兩種壓敏膠,經硅樹脂改性后的丙烯酸酯壓

敏膠持黏力和剝離強度介于兩者之間;高溫下:有機硅壓敏膠的持黏力和剝離強度高于其它兩種,而經硅樹脂改性后丙烯酸酯壓敏膠的150℃下持黏力和100℃下剝離強度均高于純丙烯酸酯壓敏膠,經高低溫沖擊后,丙烯酸酯壓敏膠失去壓敏性能,而硅樹脂改性的丙烯酸酯壓敏膠還具有一定的剝離強度。這說明利用硅樹脂來改性丙烯酸酯壓敏膠可以明顯提高丙烯酸酯壓敏膠的耐溫性能,使丙烯酸酯壓敏膠的應用范圍可以得到一定的拓展

3結論

1) 相于未改性的丙烯酸酯壓敏膠,經有機硅改性的丙烯酸酯壓敏膠的耐高低溫沖擊性能有著明顯的改善,中期加入硅樹脂用量為10%時的改性壓敏膠,高低溫沖擊后 180°室溫剝離強度為10. 32N/25mm.

2) 有機硅改性后的丙烯酸酯壓敏膠的熱老化性能良好,200℃熱老化10h后,剝離強度為6. 2 N/25mm.

3) 有機硅改性后的丙烯酸酯壓敏膠具有良好的耐濕熱老化性能,60℃下濕熱老化1000h后,改性壓敏膠180°室溫剝離強度為568N/25mm4) 對丙烯酸酯壓敏膠、有機硅壓敏膠、有機硅改性丙烯酸酯壓敏膠的室溫、高溫性能,以及高溫老化性能性能進行了比較。得出,經硅樹脂改性后的丙烯酸酯壓敏膠持黏力和剝離強度介于丙烯酸酯壓敏膠和有機硅壓敏膠之間;經高低溫沖擊后,丙烯酸酯壓敏膠失去壓敏性能,而硅樹脂改性的丙烯酸酯壓敏膠和有機硅壓敏膠還具有一定的剝離強度。






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