固化膜用耐高温型双组分聚氨酯压敏胶的制备及其应用

财富   2024-12-19 17:01   北京  

乔华丽,刘丹丹

(郑州工业应用技术学院河南郑州450000)

摘要

聚氨酯压敏胶在固化膜制备中具有广泛的应用前景。因此,本文以剥离力、胶膜性质、表面电阻值等为指标对耐高温型双组分聚氨酯压敏胶的制备工艺条件进行优化,结果表明,分散剂AFCONA,3285含量为1.2%,二元醇/三元醇物质的量比为0.7∶1,固化温度为125℃,催化剂二月桂酸二丁基锡(T-12)用量为0.09%,抗静电剂JL-WT1用量为1.1%条件下制备的聚氨酯压敏胶具有较低的剥离力,较好的热稳定性,以及无残胶,无转移的胶膜性能。本研究结果可为耐高温型聚氨酯压敏胶的制备提供参考。

关键词

耐高温;聚氨酯压敏胶;固化膜

引言

固化膜能保护物体表面免受划痕、污染和氧化等损害[1],在工业生产和日常生活中有着重要的作用,然而,作为生产保护膜的材料,传统的压敏胶在高温环境下往往会失去黏附性能,限制了保护膜的应用范围[2]。因此,研发一种耐高温型聚氨酯压敏胶具有重要意义。

1 实验


1.1材料及仪器
实验材料及仪器如表1~表2所示。

1.2双组分聚氨酯压敏胶的制备
1.2.1聚氨酯预聚体RG-6的合成
准备一个装有机械搅拌器、回流冷凝管、温度计、恒压漏斗的四口烧瓶,并将其放入油浴锅中。在烧瓶中分别加入IPDI、AFCONA-3285(分散剂)、T-9(催化剂)和甲苯。将油浴锅升温至80℃,并保持该温度反应1h。在反应过程中,机械搅拌器会将反应物充分混合,并且回流冷凝管会将产生的反应气体冷凝回液体状态[3]。将油浴锅的温度降至55~60℃,然后加入聚己二酸-1,6-己二醇酯二醇(相对分子质量2000)和T-12(链延长剂,用于增加聚氨酯的相对分子质量)。将油浴锅的温度再次升至80℃,并保持该温度反应2.5h。在此过程中,聚己二酸-1,6-己二醇酯二醇和T-12会与之前的反应物发生反应,形成聚氨酯预聚体。将油浴锅的温度降至55~60℃,然后加入聚己内酯三元醇(相对分子质量2000)。将油浴锅的温度再次升至80℃,并保持该温度反应3h。在此过程中,聚己内酯三元醇会与之前的反应物发生反应,最终得到聚氨酯预聚体RG-6。反应结束后,用二正丁胺法滴定,以确定聚氨酯预聚体RG-6的含量和相对分子质量。

1.2.2RG-6材料的表征及指标测定
采用傅里叶变换红外光谱仪测定样品在4000~650cm-1波数范围内的红外光谱;采用旋转黏度计在恒温(25±0.1)℃下测量聚氨酯预聚体的黏度;采用凝胶渗透色谱仪测定相对分子质量;采用剥离测试机测定180°剥离强度;采用表面电阻系数/接地电阻测试仪测量表面电阻值。

1.2.3耐高温型双组分聚氨酯压敏胶的配制
准备一个配比准确的容器,将聚氨酯预聚体RG-6、固剂N3390、抗静电剂JL-WT1和催化剂T-12按照一定比例加入容器中,其中固化剂N3390用于固化聚氨酯,抗静电剂JL-WT1用于提高聚氨酯压敏胶的抗静电性能,T-12用于加速反应速度。使用搅拌器将混合物充分搅拌均匀。

1.3耐高温型双组份聚氨酯压敏胶固化膜的制备
准备一块干净的聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethyleneterephthalate,PET)膜,确保其表面没有污垢或灰尘。将配制好的双组分聚氨酯压敏胶均匀涂抹在PET膜上,控制干胶的厚度为25μm。将涂有压敏胶的PET膜放入预热至125℃的烘箱中,烘烤60s[4]。在烘烤过程中,聚氨酯压敏胶会发生固化反应而变得坚固。确保压敏胶完全固化后,取出PET膜。此时,压敏胶已经转变为固化膜,具有一定的黏附性和强度。在固化膜的表面附上离型膜,以防止固化膜与其他物体黏合。

2 结果与讨论


2.1红外光谱结果
RG-6的红外光谱如图1所示。
在2270cm-1处未出现特征吸收峰,说明聚氨酯预聚体中的异氰酸酯基团(—NCO)已经反应完全,表明在制备过程中,—NCO已经与其他反应物发生反应,形成了聚氨酯链。在2952~2869cm-1处观察到吸收峰,是由聚合物中的—CH3(甲基基团)和—CH2(亚甲基基团)引起的吸收峰,说明聚合物链中存在这两个基团。在1730.7cm-1处观察到吸收峰,是氨基甲酸酯中C=O(羰基)的特征吸收峰[5]。氨基甲酸酯是聚氨酯预聚体中常见的结构单元,这个吸收峰的出现表明这些结构单元存在于聚氨酯预聚体中。在1107cm-1处观察到吸收峰,是由聚醚中C—O—C(醚键)的伸缩振动和Si—O—Si(硅氧硅)伸缩振动引起的吸收峰的重叠峰[6],表明聚氨酯预聚体中存在聚醚链和硅氧硅链。在805cm-1处观察到吸收峰,是Si—CH3(甲基硅基团)中Si—C(硅碳键)的伸缩振动引起的,表明聚氨酯预聚体中含有硅基团,这些硅基团来自添加的硅含量较高的化合物。

2.2AFCONA-3285用量对压敏胶性能影响
由表3可知,AFCONA-3285含量为1.2%时,压敏胶具有较高的黏度,较高的聚合物数均分子量(number-averagerelativemolecularmass,Mn)、较低的剥离力和较好的热稳定性和胶膜性能。因此,本研究选择AFCONA-3285的最佳用量为1.2%。

2.3二元醇/三元醇物质的量比对压敏胶性能影响
随着二元醇/三元醇物质的量比增加,压敏胶的黏度逐渐增加。然而,当二元醇/三元醇物质的量比为0.7∶1时,黏度达到最低值,因此选择二元醇/三元醇物质的量比为0.7∶1时能获得较低的黏度。随着二元醇/三元醇物质的量比增加,聚合物的Mn逐渐增加。同样地,当二元醇/三元醇物质的量比为0.7∶1时,Mn最低,表明此物质的量比下,聚合物链的断裂或降解较少。因此,选择二元醇/三元醇物质的量比为0.7∶1时能够保持较高的聚合物分子量。随着二元醇/三元醇物质的量比增加,剥离力逐渐增加。当二元醇/三元醇物质的量比为0.7∶1时,剥离力达到最低值[7]。选择二元醇/三元醇物质的量比为0.7∶1时能获得较低的剥离力,从而提高压敏胶的剥离性能。经过200℃烘烤后,剥离力进一步增加。当二元醇/三元醇物质的量比为0.7∶1时,200℃烘烤后的剥离力最低。这表明选择二元醇/三元醇物质的量比为0.7∶1时,200℃烘烤能够提高压敏胶的热稳定性,减少在高温下的黏附力。当二元醇/三元醇物质的量比为0.7∶1时,经过200℃烘烤后胶膜的性质最好,没有残胶和转移现象。随着二元醇/三元醇物质的量比增加,表面电阻值基本保持稳定。因此。在选择二元醇/三元醇物质的量比时,表面电阻值不是主要的考虑因素。综上,本研究选择最佳的二元醇/三元醇物质的量比为0.7∶1,如表4所示。


2.4固化温度对压敏胶性能影响
由表5可知,随着固化温度(105℃、115℃、125℃、135℃、145℃)逐渐升高,表面电阻值均稳定在1.8×1010Ω左右。因此,在选择固化温度时,表面电阻值不是主要的考虑因素。因此,本研究选择125℃作为固化温度。

2.5催化剂T-12用量对压敏胶性能影响
由表6可知,在选择催化剂T-12用量时,表面电阻值不是主要的考虑因素,最佳催化剂用量为0.09%。



2.6抗静电剂用量对压敏胶性能影响
由表7可知,随着抗静电剂JL-WT1用量(0.2%、0.5%、0.8%、1.1%、1.4%)逐渐加大,剥离力均稳定在6.1g/25mm左右,基本保持稳定,由此可见,抗静电剂用量对剥离力的影响较小,在选择抗静电剂用量时,剥离力不是主要的考虑因素。经过200℃烘烤后,剥离力有所增加。当抗静电剂JL-WT1用量为1.1%时,剥离力200℃烘烤后的值最低。选择抗静电剂用量为1.1%获得较低的剥离力,从而提高压敏胶的热稳定性。经过200℃烘烤后,抗静电剂JL-WT1用量为1.1%时,胶膜的性质最好,没有残胶和转移现象。随着抗静电剂JL-WT1用量的增加,表面电阻值逐渐减小。当抗静电剂JL-WT1用量为1.1%时,表面电阻值最低,为1.8×108Ω。综上,在选择抗静电剂用量时,表面电阻值是一个重要的考虑因素,本研究选择1.1%的抗静电剂JL-WT1用量为最佳。

3 结语

本研究成功制备了一种耐高温型聚氨酯压敏胶,并以剥离力、胶膜性质、表面电阻值等为指标,对其制备工艺配方参数进行优化。结果表明,选择AFCONA-3285含量为1.2%,二元醇/三元醇物质的量比为0.7∶1,固化温度为125℃,催化剂用量为0.09%,抗静电剂JL-WT1用量为1.1%时能够获得较佳的性能,耐高温型聚氨酯压敏胶在保护膜制备中具有广泛的应用前景。

来源:《信息记录材料》2024年10月第25卷第10期

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