接觸型膠粘劑研發進展及應用分析

    接觸膠粘劑是一種特殊的壓敏膠，其最大特點是“接觸”后產生粘結作用，即將同一種膠粘劑涂覆在兩個被粘物的表面上，通過兩個涂覆面的相互接觸發生粘結。被粘面在涂覆接觸膠粘劑后，首先需要干燥形成透明的、不粘連的聚合物膜，這也是接觸膠粘劑與普通壓敏膠的主要區別所在。


    1．水性聚氨酯轉移接觸膠粘劑

    水性聚氨酯主要用于轉移型接觸膠粘劑的制備。轉移型膠粘劑與普通膠粘劑略有不同，兩個被粘表面所涂覆的膠粘劑可以是同一種聚合物，也可以是同一類聚合物，但分別與基材的粘結強度不同。當兩個被粘表面接觸時，兩種膠粘劑會粘合在一起；一旦兩個粘結件被剝離開，通常會使一種膠粘劑涂膜與基材分離而轉移到另一種膠粘劑涂層的表面，因此這類膠粘劑通常是一次性的。


    Krampe等人首先將15%的水性聚酰胺分散液涂覆于紙質上并立即在120℃下干燥，使分散液在基材上形成隔離層，然后在隔離層表面涂覆35%的水性聚氨酯分散液，形成可轉移的聚氨酯涂層；另外在電暈處理過的高密度聚乙烯膜上涂覆一層水性聚氨酯涂層（固含量為35%），80℃干燥5min。以上兩種涂層材料的聚氨酯在室溫下便可以進行粘結。


    水性聚氨酯轉移接觸膠粘劑可以用于多種封口帶的制作，且封口為一次性。通過選擇不同的隔離劑和涂覆工藝，還可以將轉移涂層和結合層分別涂覆于其他多種聚合物膜基材上，形成轉移型接觸膠粘劑制品。


2．天然膠乳型接觸膠粘劑

    天然膠乳本身即可作接觸膠粘劑，如NationalStarch生產的KL系列“冷密封膠”實際就是接觸膠粘劑。將此種膠粘劑涂覆在基材或基膜上，干燥后可以將其卷起堆放也不會發生粘連，但在一定的壓力下，膠粘劑涂膜會發生牢固的粘結作用。


    天然膠乳最大的特點是粘結快，適合作“快攻”型膠粘劑。這主要因為在壓力與快速剪切作用下，乳膠粒表面的保護膠體容易被破壞，使天然膠乳的橡膠分子鏈暴露出來，形成致密良好的聚異戊二烯膜，因此表現出良好的粘結性能。


    在將天然膠乳作為接觸膠粘劑時，一般需要對其進行改性，主要分為化學改性與共混改性。泰國是最早對天然膠乳進行化學改性并工業化的國家，目前，其產品添加膠乳占化學改性產品的絕大部分市場份額。我國對天然膠乳用作接觸膠粘劑的化學改性研究工作也有了很大進展，但截至目前還沒有工業化產品面世。


    與其他水性產品共混是天然膠乳作為接觸膠粘劑最常用的方式，例如與丙烯酸系乳液聚合物共混。目前市場上有許多可用于天然膠乳共混改性的商用乳液產品，如BFGoodrich的Hycar系列乳液，該乳液采用丙烯酸丁酯、苯乙烯、丙烯酰胺、丁二烯、衣康酸等共聚制得；還有用丁二烯與苯乙烯進行聚合，然后對天然膠乳進行改性所得的接觸膠粘劑產品。


　　2．天然膠乳型接觸膠粘劑

    天然膠乳本身即可作接觸膠粘劑，如NationalStarch生產的KL系列“冷密封膠”實際就是接觸膠粘劑。將此種膠粘劑涂覆在基材或基膜上，干燥后可以將其卷起堆放也不會發生粘連，但在一定的壓力下，膠粘劑涂膜會發生牢固的粘結作用。


    天然膠乳最大的特點是粘結快，適合作“快攻”型膠粘劑。這主要因為在壓力與快速剪切作用下，乳膠粒表面的保護膠體容易被破壞，使天然膠乳的橡膠分子鏈暴露出來，形成致密良好的聚異戊二烯膜，因此表現出良好的粘結性能。


    在將天然膠乳作為接觸膠粘劑時，一般需要對其進行改性，主要分為化學改性與共混改性。泰國是最早對天然膠乳進行化學改性并工業化的國家，目前，其產品添加膠乳占化學改性產品的絕大部分市場份額。我國對天然膠乳用作接觸膠粘劑的化學改性研究工作也有了很大進展，但截至目前還沒有工業化產品面世。


    與其他水性產品共混是天然膠乳作為接觸膠粘劑最常用的方式，例如與丙烯酸系乳液聚合物共混。目前市場上有許多可用于天然膠乳共混改性的商用乳液產品，如BFGoodrich的Hycar系列乳液，該乳液采用丙烯酸丁酯、苯乙烯、丙烯酰胺、丁二烯、衣康酸等共聚制得；還有用丁二烯與苯乙烯進行聚合，然后對天然膠乳進行改性所得的接觸膠粘劑產品。


4．乙烯基酯聚合物接觸膠粘劑

    聚醋酸乙烯酯的Tg為27℃，對各種基材的粘結性能良好，一般可采用內增塑型單體（如乙烯）與其共聚，其粘結性能可得到很大提高。適當乙烯含量的乙烯-醋酸乙烯共聚乳液（EVA）也可以作為接觸膠粘劑使用，與聚丙烯酸酯和橡膠類接觸膠粘劑相比，EVA接觸膠粘劑常常表現出接觸粘性（初粘性）和粘結強度差的缺點，可以通過增加增塑劑用量進行改善。


    Tam等人采用乙烯含量為23%～27%、固含量為40%～70%的EVA乳液，其中除乙烯與醋酸乙烯酯單體外，還加入3%其他共聚單體，最終制得接觸粘性好、粘結強度高，尤其與非極性表面之間的粘結牢度高的接觸膠粘劑。


    采用N-羥甲基丙烯酰胺（NMA）參與共聚的EVA乳液是一種特殊的聚合物乳液（EVA/NMA乳液），該乳液的Tg可以控制在-30～30℃之間，通常作為接觸膠粘劑的聚合物乳液的Tg為-16～5℃。加入NMA后，體系的粘結強度得到顯著提高，同時還可以改善乳液對基材的潤濕作用。


    采用乙烯基酯與丙烯酸酯共聚，通過選擇其他適當的共聚單體以及調節單體的配比，所得到的水乳型膠粘劑不需要添加其他助劑，便可直接應用于地板、裝飾性層壓等材料的接觸粘結。另外，還可以將醋酸乙烯酯與氯丁膠乳在增粘樹脂中直接共混，可以得到初粘力好、耐熱和耐水性優異的水分散型接觸膠粘劑。

5．丙烯酸酯聚合物接觸粘合劑

    和普通的壓敏膠一樣，接觸型膠粘劑也可以用丙烯酸酯聚合物來配制。丙烯酸系單體種類繁多，不同的丙烯酸系聚合物Tg差異較大，而且丙烯酸系單體與各種乙烯基不飽和單體的共聚特性也有所不同，使該系列產品的物理性質可設計性很強。普通壓敏膠與接觸型膠粘劑的差別主要表現在聚合物的Tg設計上，接觸膠粘劑的Tg需更高一些，以滿足其在常溫下涂膜不發粘的要求。因此，通過選擇軟硬單體的最佳配比，控制聚合物的Tg,便可采用丙烯酸系單體制備出性能優異的水乳型接觸膠粘劑。


    信封封口膠、食品袋的密封膠等冷密封膠也是典型的接觸膠粘劑，這類膠粘劑以前常采用天然膠乳作為主要粘料，而目前采用苯丙乳液制得的產品性能更佳。Duct通過對該類型的接觸膠粘劑與天然膠乳類密封膠進行對比發現，所合成密封膠的密封強度、粘結力、機械強度、穩定性、氧化穩定性、適用時間等性能參數更優異。


    Sanderson等人通過一定的聚合工藝制備出分子量分布較寬的丙烯酸酯聚合物乳液型接觸膠粘劑。他們采用多種丙烯酸酯單體制備出高分子量（5×102～1×105）的乳液聚合物，然后在聚合反應后期加入鏈轉移劑制備低分子量（1×105～2×106）的聚合物，使二者有機的混合在一起。接觸膠粘劑由5%～70%的低分子量聚合物與30%～95%的高分子量聚合物組成，聚合單體主要包括丙烯酸丁酯、丙烯酸-2-乙基己酯等軟單體，甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、甲基丙烯酸和衣康酸等不飽和羧基單體以及丁二醇雙丙烯酸酯、N-羥甲基丙烯酰胺等交聯單體與功能單體。

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