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       壓敏膠,不干膠概述

      壓敏膠粘劑,簡稱壓敏膠,是丙烯酸系和橡膠系的溶劑型或膠乳型膠粘劑,主要用于生產壓敏膠帶。
      近年來,由于高速操作、合理涂布、排除溶劑公害問題的需要,發展了熱熔壓敏膠。熱熔壓敏膠(HMPSA)是以熱塑性聚合物為主的膠粘劑,集熱熔膠和壓敏膠的特點于*體,無溶劑,無污染,使用比較方便。它在熔融狀態下進行涂抹,冷卻固化后施加輕度指壓就能起到粘合作用。它的應用范圍很廣,可用于尿布、婦女用品、雙面膠帶、標簽、包裝、醫療衛生、書籍裝訂、表面保護膜、木材加工、壁紙及制鞋等方面,其中,包裝用HMPSA消費量*大,幾乎占總量的*半。
      熱熔壓敏膠主成分較多應用苯乙烯類熱塑彈性體。熱熔壓敏膠*點是無溶劑,因而無大氣污染,且生產率高。但缺點是耐熱性、內聚力不足。新的SEBS、SEPS、環氧化SBS等熱塑性彈性體,用于制備更高性能的熱熔壓敏膠。新的丙烯酸酯嵌段共聚體耐熱性、氧化穩定性、UV穩定性、對HDPE、不銹鋼、玻璃、聚苯乙烯、丙烯酸板、聚碳酸酯、尼龍、聚丙稀等材料良好粘合,可用于制醫用帶、透明膜、標簽等。丙烯酸聚合物配合水溶性聚合物制成能水分散的熱熔壓敏膠,丙烯酸聚合物在弱堿水溶液中分散成100μm以下非粘著性的粒子,容易分離,適用于舊紙回收。含二苯甲酮基的丙烯酸酯單體共聚得到低Tg的丙烯酸共聚體,制熱熔壓敏膠,受UV照射易交聯,*點是不需添加光引發劑,也無引發劑殘留問題,能低溫(120~140℃)熱熔涂布,低VOC、低臭氣、無皮膚刺激性、熱穩定性良好。
      壓敏膠的組成
      膠粘帶是膠粘劑中特殊類型,即將膠液涂于基材上加工成帶狀并制成卷盤供應的,包括溶劑活化型膠粘帶、加熱型膠粘帶和壓敏膠粘帶。例如醫學上日常用的橡皮膏和電氣絕緣膠即屬于壓敏膠粘帶。
      壓敏膠帶的組成:
      1、壓敏膠粘劑
      2、基材
      3、底層處理劑
      4、背面處理劑
      5、隔離紙
      壓敏膠的主要成分包括橡膠型和樹脂型,如聚丙烯酸酯或聚乙烯基醚兩類,基材要求均勻,伸縮性小的且對溶劑浸潤性好。
      包括:
      (1)織物類的如棉布,玻璃布或無紡布等。
      (2)塑料薄膜類如PE,PP,PVC和聚酯薄膜。
      (3)紙類如牛皮紙,玻璃透明紙等,基材原度在0.1-0.5mm之間。
      底層處理劑的作用是增加膠粘劑與基材間的粘附強度,以便揭除膠粘帶時不會導致膠粘劑與基材脫開而玷污被粘表面,并使膠粘帶具有復用性。常用的底層處理劑是用異氰酸酯部分硫化的氯丁橡膠,改性的氯化橡膠。
      背面處理劑*般由聚丙烯酸酯,PVC,纖維素衍生物或有機硅化合物等材料配制而成的.可以起到隔離劑作用.雙面膠粘帶如須加*層隔離紙如半硬PVC薄膜,PP薄膜或牛皮紙。
      壓敏膠的粘附特性:
      壓敏膠不需加熱,用指壓即可粘接,是*種抗剝離強度的膠粘劑,其粘附特性為四大要素:T(快粘力)膠粘劑層的內聚強度;K-粘基力即膠粘劑與基材之間的粘附力。
      壓敏膠的配合:
      1、天然橡膠基體的壓敏膠:例如醫用橡皮膏和電工絕緣膠帶 。
      2、合成橡膠基體的壓敏膠:常用丁苯橡膠,聚異丁烯和基橡膠作主要成分,例如透明壓敏帶是聚異丁烯彈性體的高分子與半液體按*定比例混和后涂于透明基材上的。
      3、烯類聚合物壓敏膠帶。主要是聚乙烯苯醚和聚丙烯酸酯兩類。
      壓敏膠粘劑性能的影響
      主要成分的影響:
      壓敏膠粘劑的性能因組成不同而異,橡膠型壓敏膠主要是以天然橡膠為主要原料,由于相對分子質量高,玻璃化溫度低,與增粘樹脂相容性好,故制得的壓敏膠持粘力很好,低溫性能也好,快粘性和粘合力都比較好,主要缺點是耐老化較差。丙烯酸酯壓敏膠主要是由丙烯酸酯單體共聚而成,透明性、內聚強度和粘合性能均好,尤其是對*性被粘物表央和多孔表面有良限的粘合性能,耐老化性*佳。
      熱塑性彈性體壓敏膠主要成分是苯乙烯系彈性體SIS和SBS,制得的溶劑型壓敏膠高跑龍套含量低粘度,內聚強度高,剝離強度大。因分子結構中含有雙鍵故不耐老化,但經氧化后耐老化性能會有很大改善。
      有機硅壓敏膠以硅橡膠和硅樹脂為主要成分,耐高低溫性能非常好,對聚烯烴和氟聚合物有良好的粘合性能。
      二、相對分子質量及其分布的影響
      相對分子質量及其分布對壓敏膠的各種性能都有很大影響,當減小壓敏膠的相對分子質量時可以降低本體粘度,有利于對被粘物表面的濕潤,從而提高界面粘合力。但相對分子質量過低時,內聚強度差,剝離時膠層易發生內聚破壞。增大相對分子質量可以提高內聚力,但相對分子質量過大又會阻礙分散和濕潤。因此,壓敏膠的相對分子質量必須在*定的范圍內才能獲得良好的粘合性能。相對分子質量分布也有較大影響,*般較寬相對分子質量分布的壓敏膠則有較好的粘合性能。
      三、玻璃化溫度影響
      玻璃化溫度Tg對壓敏膠的性能影響很大,Tg不同的壓敏膠其室溫下本體粘度和平共處彈性模量增大,剝離強度降低,會失去壓敏性,Tg過低,內聚強度低,會產生剝離破壞,因此,壓敏膠粘劑的Tg必須保持在*定的溫度范圍內*般為-20~600C。
      熱塑性彈體壓敏膠組成與配合:
      熱塑性彈性體是1963年之后發展起來的新型合成橡膠,具有熱塑性塑料的呆溶性和熱加工性,不需化學交聯室溫下就有硫化橡膠的彈性。因此,又稱為第3代橡膠。比較典型的熱塑性彈性體是A-B-A嵌段共聚物,是由苯乙烯(St)、二烯烴(D)、苯乙烯(St)三元共聚而成,簡稱為SDS。具體的品種有SBS和SIS等,它獨特結構使其不經塑煉便可在某些有機溶劑中,同時在高溫下又有較低的熔融粘度。通過添加與聚苯乙烯(PS)、聚丁二烯(PB)和聚異戊二烯(PI)相容性不同的成分來制備性能不同的壓敏膠。由于PB和PI段中存在不飽和鍵,還可用接枝共聚的方法進行改性。熱塑性彈性體壓敏膠主要有溶劑型。
      壓敏膠和熱熔壓敏膠兩大類
      組成與配合
      熱塑性彈性體壓敏膠是由SBS、SIS、增粘樹脂、軟化劑、防老劑、著色劑等組成,只有各組分配合適當,才能制得性能*異的壓敏膠。
      *、SBS和SIS
      SBS為苯乙烯-丁二烯三元嵌段共聚物,SIS為苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯三元嵌段共聚物,都具有橡膠和塑料的雙重特性,來源容易、價格適中,非常適宜用作壓敏膠粘劑的彈性體組分。
      SBS按其結構可分為線型和星型兩類,線型結構相對分子質量較低,溶解性好,但內聚強度不足;星型結構相對分子質量較高,內聚強度較大,但熔融溫度高。因此,制造壓敏膠粘劑應當選用線型結構的SBS。苯乙烯(St)與丁二烯(Bd)相對含量之比對性能有較大影響,St/Bd大,粘度變小,粘合力大,但彈性和耐寒較差;St/Bd小,粘度增大,彈性增加,但粘接強度和耐熱性降低。作為壓敏膠用的SBS*般選用St/Bd為30/70。
      SIS為不相容的兩相結構,PS分散到聚異戊二烯連續相中,起到“硫化”和補強作用。結構中存在著聚異戊二烯嵌段,具有多個甲基側鏈,粘合力較強,比SBS更適宜制造壓敏膠,尤其是熱熔壓敏膠。SIS的玻璃化溫度為Tg1-550C,Tg21000C,彈性大,不耐老化,耐水、醇、弱酸、弱堿。酯類、酮類、芳香、烴類化合物能使SIS溶解或溶脹。
      二、增粘樹脂
      熱塑性彈性體SIS本身并沒有初粘性,必須加入增粘樹脂才具有壓敏性能。壓敏膠性能*劣的關鍵是膠粘劑的粘彈性,增粘劑的作用主要是賦予壓敏膠必要的粘性,由于熱塑性彈性體具有兩相聚集態結構,選用增粘樹脂時必須考慮它與彈性體兩相的相容性。與熱塑性彈性體中橡膠相(PB、PI)相容的增粘樹脂有松香和松香脂、萜烯樹脂、C5石油樹脂等,賦予壓敏膠的粘性,與塑料相(PS)相容的增粘樹脂有古馬隆樹脂、芳烴石油樹脂、PS樹脂等,可改善壓敏膠的內聚力。還有*些與兩相都相容的增粘樹脂,如高軟化點的萜烯酚醛樹脂、低軟化點的芳烴石油樹脂。酚醛樹脂則與熱塑性彈性體的兩相都不相容。
      加入增粘樹脂與SBS、SIS混合后,由扭辮分析(TBA)測得兩相的玻璃化溫度發生了變化從而影響壓敏膠粘劑和性能。萜烯樹脂使PB相的Tg有較大提高,PS相的Tg略有降低;松香樹脂對PB相的Tg影響較大,而對PS相的Tg影響較;C5石油樹脂PB相Tg提高較小,但PS相的Tg變化很大;芳烴石油樹脂(C9)與兩相相容性不很高,對Tg影響都不大。
      萜烯樹脂體系性能*佳,具有較好的快粘性和剝離強度,且有較適中的持粘性。C9石油樹脂的綜合性能*差。
      熱塑性彈性體為兩相不同的結構,除了選用萜烯樹脂為主增粘樹脂,*好還要加入適當量的其他增粘樹脂,以調節壓敏膠的綜合性能。這種采用混合增粘樹脂的方法,則會獲得性能更好的壓敏膠粘劑。增粘樹脂的用量*般與熱塑性彈性體等量或稍多,誠言隨著增粘樹脂的用量增加,壓敏膠的剝離強度提高,當剝離強度達到峰值之后,增粘樹脂再增加反而會場使剝離強度急劇下降。
      三、軟化劑
      在熱塑彈性體壓敏膠中除了必須加入增粘樹脂;還要加入*定量的軟化劑(或稱為增塑劑),作用是改進壓敏膠的性能,如增加初粘力,降低壓敏膠溶液或熔融粘度,改善涂布工藝;還可適當地降低成本。
      選用軟化劑必須考慮它與熱塑性彈兩相的相容相問題,軟化劑的加入使得熱塑性彈性體中兩相玻璃化濕度Tg發生變化,將直接影響壓敏膠的性能。
      選擇*種好的軟化劑應該是只與橡膠相相溶,而完全不溶于塑料相,不能太多地降低壓敏膠的內聚強度。此外,還要求軟化劑揮發性小,粘度低,無毒害、耐老化、價格廉等。以操作油(環烷油)為軟化劑的體系綜合性能較為理想,芳香含量為2%~3%,也會溶解在PS相中,導致室溫或高溫的內聚強度下降。應當指出,鄰苯二甲酸酯類(DBP、DOP)能與熱塑性彈性體中PS相相容,其壓敏膠用以制作PVC膠帶時,則因增塑劑遷移到膠層而使壓敏膠內聚強度降低。增塑劑遷移對壓敏膠性能的影響要比天然橡膠和合成橡膠的壓敏膠內聚強度更為嚴重,可于PVC薄膜底涂接枝SBS膠粘劑予以改善。
      四、防老劑
      SDS熱塑料性彈體含有不飽和鍵,受到氧、光、熱等環境因素的作用發生老化現象,尤其是熱熔壓敏膠在高溫下制備和熔融涂布時,老化更為嚴重。因此,在壓敏膠配方中必須加入以抗氧劑為主休體的防老劑。如果在制備熱熔壓敏膠時不加防老劑,則在氣液相交界處的瓶壁上出現黃色結焦。隨著溫度升高,顏色漸變深,影響產品的外觀和性能,實際測試表明,加入防老劑的壓敏膠剝離強度比未加防老劑的提高30%左右。
      防老劑的品種很多,常用的有N,N-二丁基硫化氨苯甲酸鋅(BZ)和乙基苯基二硫代氨基甲酸鋅(PX),顏色淺且不易氧化,用量*般為熱塑性彈性體的2%~5%。苯胺類防老劑本身易氧化變黑,不宜用于制備熱熔壓敏膠。常將幾種防老劑混合使用,則有更好的效果。
      五、交聯劑
      熱塑性彈性體壓敏膠在高溫下內聚強度和持粘力會迅速下降,為了提高壓敏膠的高溫性能,還需要在配方中加入某些交聯劑,使不飽和橡膠的雙鍵發生化學交聯,提高壓敏膠的內聚強度和持粘力,常用的交聯劑有硫磺或硫載體、過氧化物和活性酚醛樹脂等。硫磺或硫載體的用量為0.3%~1.5%,還要加入0.3%~1.0%的硫化促進劑和0.3%~1.0%的氧化鋅和平共處硬脂酸。過氧化物有用量*般為1%~4%,同時加入5%~25%的活性丙烯酸酯單體(如*縮乙二醇的甲基丙烯酸雙酯等)效果更佳。
      六、著色劑
      在熱塑性彈性壓敏膠配方中加入顏填料,可以制成帶顏色的壓敏膠,如加入適量的鈦白粉可制成白色壓敏膠。
      七、其他添加劑
      為了降低成本或提高某些溶劑型壓敏膠的粘度,可用天然橡膠或合成橡膠代替*部分熱塑性彈性體,但必須注意它們之間的相容性。天然橡膠和異戊二烯橡膠能與SIS很好地相容,而丁苯橡膠和順丁橡膠可以用于SBS壓敏膠體系。
      八、熱塑性彈性體壓敏膠配方指南
      在設計配方時,必須要熟知各組分對熱塑性彈性體壓敏膠的影響規律,現歸納而下:
      1、與橡膠相相容的增粘樹脂和溶于橡膠相的軟化劑,都能使初粘性增大,而與塑料相相容的增粘樹脂則相反。
      2、隨著與塑料相相容的增粘樹脂增加,1800C剝離強度提高;而隨著能與橡膠相相容的增粘樹脂和軟化劑的增加而降低。
      3、能與塑料相相容的增粘樹脂使壓敏膠變硬,彈性模量和內聚強度增大;而與橡膠相相容的增粘樹脂和軟化劑。恰則相反。
      4、壓敏膠的*高使用溫度取決于與塑料相相容的增粘樹脂軟化點的高低,并隨增粘樹脂用量的增加而升高。
      5、壓敏膠有*低使用溫度取決于與橡膠相相容的增粘樹脂軟化點的高低,并隨增粘樹脂用量的減少而降低。
      6、任何與橡膠相相容的增粘樹脂和軟化劑都能顯著地降低壓敏膠的溶液粘度和熔融粘度。
      7、加入防老劑可有效地提高熱壓敏膠的性能和質量。
      8、加入無機顏填料將增加壓敏膠的粘度并改變外觀。
      9、加入適當的交聯劑可提高壓敏膠的耐高溫性能。
      10、可用天然橡膠或合成橡膠代替部分熱塑性彈性體,能夠降低成本和增加粘度。

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