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压敏胶粘剂是一类重要的精细化工产品,广泛应用于国民经济和生活各个领域。近年来,世界各国提高了对能源节约和环境保护意识,制定了一系列的严格法规。因此,压敏胶粘剂的开发重点由溶剂型向无溶剂型转变,开发出了乳液型、热熔型、光固化型等环保型的压敏胶粘剂。乳液型丙烯酸酯压敏胶粘剂由于采用水作为分散介质,避免了溶剂型压敏胶带来的环境污染和资源浪费的问题。另外,乳液型丙烯酸酯压敏胶粘剂还具有光稳定性、耐候性和优良的粘接性能等特点,所以乳液型丙烯酸酯压敏胶粘剂成为目前最重要的压敏胶产品之一。
本论文通过预乳化工艺的半连续乳液聚合法,合成三元和四元乳液型聚丙烯酸酯压敏胶。运用红外光谱和DSC表征聚合物压敏胶;运用粒度分析仪、粘度计表征乳胶液性能。分别考察了软单体类型及用量、功能单体类型及用量、乳化剂量、引发剂量等对三元纯丙乳液压敏胶力学性能及乳液粘度、粒径大小和分布的影响;分别考察了软硬单体比例、功能单体用量、乳化剂用量、引发剂用量,链转移剂用量、种子乳液用量、预乳液滴加时间、对四元压敏胶力学性能及乳液粘度、粒径大小和分布的影响。通过正交实验设计实验方案,优化三元和四元配方,得出力学性能较优的配方体系,三元体系:AA(1.06%)、HEA(0.8%)、APS(0.41%)、乳化剂(1.05%)、碳酸氢铵(1.15%);四元体系:MMA(3.0%)、AA(1.8%)、HEA(2.0%)、乳化剂(1.15%)、APS(0.84%)、碳酸氢铵(0.84%)、DDM(0.06%)。
通过动态热机械分析(DMA)和高级旋转流变仪器表征技术,研究了不同力学性能的纯丙乳液聚合物压敏胶的动态粘弹性质,实验结果表明:在测试频率(1 Hz)下,四种压敏胶25℃的储能模量与其初粘性表现一定的对应关系;储能模量越大则初粘性越低,初粘性与低频外力下(约0.01 Hz)的储能模量E相关;聚合物在低频率外力作用下E’小,则压敏胶的初粘性高;剥离强度与高频外力下(约100 Hz)的损耗模量E相关。聚合物压敏胶在高频率外力作用下有较高的E",会具有较高的剥离强度,内聚力好的压敏胶Tan6值不能过大,小于1或接近1内聚力较佳。