一种提供优良附着力和耐高温性的新型水性聚合技术

压敏胶普遍存在于很多的应用中，例如标签，包装胶带，医疗胶带，汽车胶带和广告贴。压敏胶主要有两种化学物质体系：它们是以溶剂，水性或者热熔胶等形态存在的丙烯酸类和橡胶类。

水性丙烯酸压敏胶有很多优点：优良的耐紫外性和热稳定性，低成本，低危害，环境友好和高固含。传统上，水性和溶剂型压敏胶之间的性能差距限制了水性技术在一些要求更高应用领域的应用。业界一直在推动水性技术的边界以弥补这些差距。

一种提供优良附着力和耐高温性的新型水性聚合技术已经开发成功。该乳化技术已经在特种胶带市场上得以应用；它与主导这一领域的成熟的溶剂丙烯酸胶和UV胶的技术相当，有时甚至超越后者。

原材料准备

聚合物链之间的交联对PSA性能至关重要。溶剂体系和水性体系之间的交联存在一些基本区别，溶剂PSA是一种溶解在溶剂中的聚合物链的均相体系，溶剂挥发后，聚合物链之间的交联均匀分布。

水性PSA是一种聚合物粒子分散在水中的非均相体系，这使得交联变得有点复杂。水蒸发后，聚合物粒子开始凝聚成膜。交联可以是粒子内交联，也可以是粒子间交联，或者两者都交联，这取决于交联系统。由于交联网络的不均匀性，可能存在一些薄弱区域。

不同类型的交联剂和功能单体对剥离粘附性能和高温性能有不同的影响。耐高温性通过热剪切失效温度方法来衡量。

本课题采用半间歇乳液聚合法制备水性丙烯酸压敏胶。聚合物含有丙烯酸异辛酯，丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯和丙烯酸，玻璃化转变温度(Tg)计算为-40°C。测试样品为直涂于50.8μm PET上，干胶量50 g/m2，室温干燥30分钟然后110℃再干燥 3分钟。测试样品被裁成1英寸样条备180°标准不锈钢剥离力测试（15分钟、24小时）和SAFT测试。

交联剂影响

对后交联剂和交联单体等几种交联剂的研究(表1)。由于环氧基和丙烯酸羧基之间的交联需要高温，因此多官能环氧基交联剂对SAFT和粘结性影响很小。水分散型脂肪族聚异氰酸酯（NCO）能和羧基发生反应生成酰胺并释放CO2。这将使剥离力降低并将SAFT提升至100°C，多数交联反应可能粒子间的。

聚碳化二亚胺是一种常用的水性交联剂。它能降低剥离力并显著提升SAFT到170°C。由于其疏水性，交联可以是粒子间和粒子内的两种交联类型的混合。三官能团氮丙啶交联剂能在室温下同羧基发生反应，显著降低剥离力和提升SAFT至100°C左右，交联类型应主要是粒子间的交联。

三甲氧基硅烷类交联剂在成膜的过程中提供了一种可能的交联机理。其能显著降低剥离力并提升SAFT至114°C。由于硅烷水解为硅烷醇后的亲水性，其交联可能是粒子间的。

N-羟甲基丙烯酰胺提供了含有羟甲基基团的自交联体系。对剥离力和SAFT影响很小。我们将使用此类交联剂的样品在50°C情况下老化一周，并在此对样品进行测试，SAFT结果提升非常大，至200°C。由此可见羟甲基基团的交联的发生需要提升温度并且对其SAFT影响很大。

BDDA(1,4-丁二醇二丙烯酸酯)是一种双功能丙烯酸酯单体，主要形成粒子内交联。它能够提升SAFT至120°C并使剥离力降低。有趣的是使用BDDA交联剂的24小时剥离失败模式为内聚破坏。粒子的内部交联可能引起了粒子间的弱联合。其可以使胶膜的完整性降低并导致内聚破坏。

双丙酮丙烯酰胺(DAAM)添加己二酸二酰肼（ADH）形成常温可交联体系。DAAM单体共聚到聚合物骨架中，其羰基在干燥后与二酰肼发生反应，在室温下形成交联。它使剥离力降低并使SAFT明显增加。由于其物性和较慢的化学反应，它是一种可提供粒子内与粒子间交联的有效交联单体，使得交联在粒子聚结之后能够继续进行。

功能单体的影响

探讨了羟基(OH)功能单体和几种不同类型的含氮功能单体对SAFT的影响， 表2显示了不同功能单体对SAFT的最小影响，样本6除外。羟基单体与含氮单体4的结合似乎对SAFT有很强的影响，仅是含氮单体4(样品7)和羟基单体(样品2)的存在并不会导致SAFT的急剧增加。 

采用动态力学分析(DMA)对样品1和6进行表征。结果表明，在高温下，样品6的储能模量(G ')增加。这是交联反应导致SAFT增加的迹象。交联的实际机理正在进一步研究中。

技术原型

不同的交联机制对耐高温性能有不同的影响。从根本上说，还需要从结构/性能方面进行更多的研究，以充分理解不同的交联机制如何影响SAFT。通过这项研究工作，我们开发了一种新型的水性丙烯酸压敏胶，具有优异的附着力和较高的安全性。新的水性压敏胶通过与UV固化丙烯酸单体技术和溶剂压敏胶等市场领先的胶带产品进行基准测试对比，如图1所示。新的水性技术与UV固化胶和溶剂压敏胶具有相近的粘附性能和SAFT。

新的水性压敏胶也做了在不同液体中的浸泡测试，包括水，汽油，甲乙酮，异丙醇和10W30机油（如图2）。样品面材为50.8μm厚的铝箔并做90°剥离测试。它浸泡后表现出良好的剥离力保持性能。

基于这种新型水性技术的高剥离高剪切的性能，我们把它带到另一个增粘的应用层面并开发了一款新型的水性低表面能压敏胶，其对低表面能材料具有良好的粘附性，初粘和高剪切。水性低表面能压敏胶的参照样为使用UV固化技术的主流市场低表面能胶带产品，图3显示了新的水性低表面能压敏胶和UV固化低表面能压敏胶的性能对比，它们的剥离、初粘和剪切都非常有可比性。同时还对浸泡在不同液体中的剥离力保持度进行了测试(见图4)，与紫外技术相比，结果非常好。

结论

昕特玛化学开发出了具有优良附着力和耐高温性能的水性丙烯酸新技术，源于该技术的水性低表面能压敏胶同时也具有很好的初粘，剥离和剪切力平衡。这两种产品在不同的液体中浸泡后的剥离力保持度都很好。这为水性丙烯酸压敏胶应用于高端特种胶带打开了大门。这些产品拥有高于溶剂丙烯酸压敏胶的固含，可提高涂布效率。在今天的特种胶带应用上，它们也拥有相当于或者高于一流产品的性能。