基本介紹
- 中文名：壓敏膠
- 外文名：pressure sensitive adhesive
- 全稱：壓敏膠粘劑
- 產品類型：膠粘劑
性能,分類,用途,配合,成熟工藝,研發趨勢,配方,分析,質量,發展,
性能
壓敏膠的化學特性和性能主要體現在以下9個方面：
- 壓敏膠的粘合性能。
- 壓敏膠的浸潤性能。
- 壓敏膠的抗剝離性能。
- 壓敏膠的初粘和持粘性能。
- 壓敏膠的抗蠕變剪下性能，
- 壓敏膠的耐溫性。
- 壓敏膠的阻燃性。
- 壓敏膠的抗老性，抗氧化性。
- 壓敏膠的抗腐蝕性。
上述壓敏膠的性能受膠成份的影響極大，如以天然橡膠為主的橡膠類型的壓敏膠，固化溫度低，粘性好，耐溫性也好，但是抗氧性，抗老性差。
以矽橡膠和矽樹脂為成份的有機矽壓敏膠，抗剝離性能強，但是同上述類型的壓敏膠一樣，仍是抗老性差。
還有很多，就不一一例舉了，什麼樣的壓敏膠成份，會產生什麼樣的壓敏膠性能。
以矽橡膠和矽樹脂為成份的有機矽壓敏膠，抗剝離性能強，但是同上述類型的壓敏膠一樣，仍是抗老性差。
還有很多，就不一一例舉了，什麼樣的壓敏膠成份，會產生什麼樣的壓敏膠性能。
分類
壓敏膠按照主體樹脂成分可分為橡膠型和樹脂型兩類。橡膠型又可分為天然橡膠和合成橡膠類；樹脂型又主要包括丙烯酸類、有機矽類以及聚氨酯類。
除以上分類方法外壓敏膠還可按照分散介質不同，分為水性和溶劑型壓敏膠；又可按用途不同分為包裝、保護、絕緣、警示、標示、文具等產品。
按其性狀和分散介質
可分為水溶性壓敏膠，溶劑型壓敏膠，乳劑型壓敏膠，熱熔性壓 敏膠，壓延性壓敏膠，其中水溶性壓敏膠，熱熔性壓敏膠，溶劑型壓敏膠是市場的主流壓敏 膠產品，而熱熔性壓敏膠是最新發展起來的一個壓敏膠品種。
按成份結構
可分為橡膠型和樹脂型兩大類，橡膠類又分為天然橡膠，合成橡膠，樹脂又分為聚氨酯類，聚丙烯酸酯類，有機矽類.
橡膠類壓敏膠的主要成份除橡膠以外，同時又添加了增稠樹脂，增塑劑等成份，樹脂類的壓敏膠除了主要成份樹脂外，還得加入消泡劑，潤濕劑等。
樹脂類壓敏膠簡介：
橡膠類壓敏膠簡介：
- 橡膠類的壓敏膠又稱為彈性體型壓敏膠，這類壓敏膠所用的彈性體最早是天然橡膠，以 後逐步擴展到各種合成橡膠，熱塑性彈性體，所以這類壓敏膠分別叫天然橡膠壓敏膠，合成 橡膠壓敏膠，熱塑性彈性壓敏膠。
- 熱塑性彈性體壓敏膠由於不再使用溶劑，不會產生環境污染，生產效率高，在當今對節 能和消除環境污染呼聲很高的現代社會，有著相當高的推廣價值。
- 合成橡膠和再生橡膠製成的壓敏膠粘劑，由於價格比較低廉，有一定的市場銷量。
- 天然橡膠，這是開發早，當今產量仍然很大的壓敏膠粘劑，具有很好的品質，幾乎可以製成各種類型的壓敏膠粘製品。
按主體成份是否交聯
可分為交聯性和非交聯型兩大類。
交聯型壓敏膠按其交聯方式可分為室溫交聯型，加熱交聯型，光交聯型等。其中交聯型壓敏膠的粘接強度最好，適合製作永久性壓敏標籤。
隨著社會和生產的需求，流水線作業生產高速，高效的要求，社會環保對消除生產中污染的要求，更加均勻塗布的要求，熱熔壓敏膠就誕生了，熱熔壓敏膠具有熱熔膠和壓敏膠的優點，相比溶劑型，水性壓敏膠，使用操作方便，生產過程中無污染，塗布均勻，是理想的壓敏膠換代產品，市場的需求非常旺盛。
用途
壓敏膠主要是丙烯酸系和橡膠系的溶劑型或膠乳型膠粘劑。由於高速操作、合理塗布、排除溶劑公害問題的需要，發展了暖熔壓敏膠，集熱熔膠和壓敏膠的特點於一體，無溶劑，無污染，使用比較方便。它在熔融狀態下進行塗抹，冷卻固化後施加輕度指壓就能起到粘合作用。
它的套用範圍很廣，可用於尿布、婦女用品、雙面膠帶、標籤、包裝、醫療衛生、書籍裝訂、表面保護膜、木材加工、壁紙及製鞋等方面。其中，包裝用HMPSA消費量最大， 幾乎占總量的一半。熱熔壓敏膠主成分較多套用苯乙烯類熱塑彈性體。熱熔壓敏膠優點是無溶劑，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，用於製備更高性能的暖熔壓敏膠。
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、不鏽鋼、玻璃、聚苯乙烯、丙烯酸板、聚碳酸酯、尼龍、聚丙烯等材料良好粘合，可用於制醫用帶、透明膜、標籤等。丙烯酸聚合物配合水溶性聚合物製成能水分散的熱熔壓敏膠。丙烯酸聚合物在弱鹼水溶液中分散成100μ以下非粘著性的粒子，容易分離，適用於舊紙回收。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。
制暖熔壓敏膠，受UV照射易交聯，優點是不需添加光引發劑， 也無引發劑殘留問題。
能低溫（120~140℃）暖熔塗布，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，即將膠液塗於基材上加工成帶狀並製成卷盤供給的，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於壓敏膠粘帶，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：
- 織物類的如棉布， 玻璃布或無紡布等。
- 塑膠薄膜類，如PE、PP、PVC和聚酯薄膜。
- 紙類如牛皮紙，玻璃透明紙等。
配合
成熟工藝
- 天然橡膠基體的壓敏膠：例如醫用橡皮膏和電工絕緣膠帶。
- 合成橡膠基體的壓敏膠：常用丁苯橡膠，聚異丁烯和丁基橡膠作主要成分。
例如透明壓敏帶是聚異丁烯彈性體的高分子與半液體按一定比例混和後塗於透明基材上的。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，由於相對分子質量高，玻璃化溫度低，與增粘樹脂相容性好，故製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，尤其是對極性被粘物表央和多孔表面有良限的粘合性能，耐老化性極佳。暖塑性彈性體壓敏膠主要成分是苯乙烯系彈性體SIS和SBS。
製得的溶劑型壓敏膠高含量低粘度，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，但經氧化後耐老化性能會有很大改善。有機矽壓敏膠以矽橡膠和矽樹脂為主要成分。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。
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， 有利於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一定的範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，一般較寬相對分子質量分布的壓敏膠則有較好的粘合性能。
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必須保持在一定的溫度範圍內一般為-20~600C。熱塑性彈體壓敏膠組成與配合暖塑性彈性體是1963年之後發展起來的新型合成橡膠，具有熱塑性塑膠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。詳細的品種有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製備性能不同的壓敏膠。由於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。暖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。組成與配合暖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，才能製得性能優異的壓敏膠。
一、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，都具有橡膠和塑膠的雙重特性，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，製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，但彈性和耐寒冷較差；St/Bd小，粘度增大，彈性增加，但粘接強度和耐暖性降低。作為壓敏膠用的SBS一般選用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更適宜製造壓敏膠， 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、弱鹼。酯類、酮類、芳香、烴類化合物能使SIS溶解或溶脹。
二、增粘樹脂暖塑性彈性體SIS本身並沒有初粘性，必須加入增粘樹脂才具有壓敏性能。壓敏膠性能優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，由於暖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。與暖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，與塑膠相（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。還有一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。酚醛樹脂則與暖塑性彈性體的兩相都不相容。加滲透增粘樹脂與SBS、SIS混合後，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影響較小；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。萜烯樹脂體系性能最佳，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最差。暖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，最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。這種採用混合增粘樹脂的方法，則會獲得性能更好的壓敏膠粘劑。增粘樹脂的用量一般與暖塑性彈性體等量或稍多，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後，增粘樹脂再增加反而會場使剝離強度急劇下降。
研發趨勢
1：水性聚氨酯壓敏膠以其環保無污染的特點，將來必成為壓敏膠的最終發展方向；成本比丙烯酸略高，一般用於比較高端的行業；
2：丙烯酸乳液壓敏膠與丙烯酸溶劑型壓敏膠比較,壓敏膠的耐水性、耐濕性、耐熱性較差,因此改進這些性能很重要,否則難以取代溶劑型壓敏膠。
3：溶劑型壓敏膠由於各種生產性能良好,在工業絕緣膠粘帶等重視功能性的壓敏膠粘劑領域,多用來生產中、高級製品品種。
4：熱熔壓敏膠是未來壓敏膠的發展方向，而橡膠型壓敏膠近幾年無大的技術進步。
5：非水分散型壓敏膠用來製備某些特殊性能的壓敏膠,如具有良好壓印性的壓敏膠。
6：固化型壓敏膠
這種壓敏膠在接觸表面時是壓敏膠性質的,過一段時間,通過加熱固化、厭氧固化、塗交聯劑溶液、光陽離子硬化、UV 反應等，提高凝聚力,獲得近似膠粘劑的強度，但尚須解決固化時間長,貯存穩定性問題。
7：醫用壓敏膠
交聯型聚氨酯壓敏膠無臭味、皮膚刺激性小,粘著力低易剝離,有生物降解性,適合製做護傷膏、經皮吸收帶、長期用繃帶等 ，苯乙烯橡膠等配合製成壓敏膠帶有好的吸汗作用,貼上性和剝落性，聚乙烯膠壓敏膠粘帶做暫時固定醫療膠帶,有機矽壓敏膠做藥物傳送製品,同時還有高濕環境下外科手術醫療服裝用的耐水壓敏膠,殺菌壓敏膠片等。
8：智慧型型壓敏膠套用於半導體、電子元件加工、陶瓷電容器、醫療用膠粘劑等方面。
9：特殊壓敏製品
導電性膠粘帶，導熱壓敏膠片，阻燃性膠粘帶，濕面膠粘帶，發光的膠粘帶等壓敏膠產品新功能，正在開發和研究中。
在壓敏膠生產的開發階段除考慮節省資源、節能、工藝合理、保證產品質量,更加注重壓敏膠產品環保方面的問題，如壓敏膠產品使用後的回收和廢棄物的處理等。
配方
成分 | 質量百分比 | 成分說明 |
丁基橡膠 | 5-10% | 主體樹脂 |
低分子量聚異丁烯 | 35-55% | 增粘樹脂 |
中分子量聚異丁烯 | 10-20% | 增粘樹脂 |
環烷油 | 5-15% | 軟化劑 |
石蠟 | 1-5% | 調節表面硬度 |
抗氧劑168、1010等 | 0-2% | 抗氧化劑 |
防老劑AW66 | 0-2% | 防老劑 |
分析
一、概述
壓敏膠是膠粘劑領域裡一個重要的獨立分支，由於具有乾粘性和永久粘性，所以習慣上也稱GlueDots壓敏膠為不乾膠。其特點是“粘之容易，揭去不難，剝而不損。”壓敏膠因使用方便，用途廣泛，故發展異常迅速，國內外近幾年的增長速度都在10%以上。而隨著環保要求和社會法規的日益完善，壓敏膠劑也從溶劑性向水性轉變，水性壓敏膠的市場和套用前景十分火爆。
水性壓敏膠及其製品的套用十分廣泛，其中最多的形式是將其塗於紙質（如牛皮紙帶）、拉伸聚丙烯（如BOPP膠帶）、聚乙烯及其他塑膠（如PVC膠帶）、織物（如無紡布）、金屬箔上等製成壓敏膠粘帶，俗稱不乾膠帶或者透明膠帶，用於綑紮固定，包裝封口，防腐防鏽，局部遮蔽，噴漆保護，拼接材料，辦公用品，圖稿修改，臨時粘補，保護表面等。也可用於玻璃、塑膠、紙質、木材質等商品作標籤貼上以及較平整光滑的陶瓷、不鏽鋼和鐵質上的標籤粘接等等。
二、產品套用範圍及特點
- 廣泛用於各種塑膠如BOPP基材等各種不乾膠帶及牛皮紙膠帶、雙面膠帶、不乾膠商標及醫用透氣膠帶等生產用壓敏膠粘劑。
- 本品具有較高的內聚力和180°剝離力，初粘力好，與各類色母有極好的配伍性。
- 環保型產品，水基無毒，無污染，不燃、不爆。
- 生產投資少，操作安全，產品性能穩定，成本合理，質量優。
三、產品質量指標
- 外觀：乳白色液體
- 迅得產品性能符合下表：
項 目 | 指 標 |
固含量 % | ≥50 |
pH值 | 5.5~7 |
粘度 25℃mPa.s | 50~200 |
粘力 N/2.5mm | ≥5.6 |
持粘時間 hr·40℃.1Kg | ≥8 |
180º剝離強度 N/2.5mm | ≥6.8 |
保質期 天 | 180 |
廠房：60~80m；電力：4kW；人工：3~5人，白班二班生產。四、生產條件及投資估算（按年產500噸計）
- 主要設備：蒸汽或者電加熱反應釜1m，一台，錨式攪拌，配套冷凝器6~8m，一台；高位罐帶攪拌0.5 m，一台；其它計量器具如磅稱、台稱等。
- 投資：設備投資3~3.5萬元，流動資金3萬元。
- 現有化工廠，膠粘劑廠，塗料廠可利用原有設備進行生產，根據市場情況可調整生產規模。
五、經濟效益分析（按年產500噸計）
1、成本核算（噸產品）：
原料成本：7000~7500元；
人工水電：200元；包裝：400元（可回收）；管理維修及其他：200元。
合計：7800~8300元。根據市場需要可調整產品固含量。
2、經濟效益分析：
（1）銷售價：11000~12000元/噸；
（2）年銷售收入：500噸×1.1萬/噸=550萬元；
（3）年稅前利潤：550萬元-500噸×0.8萬/噸=150萬元；
（4）年稅收：500噸×（11000-7000）元/噸×17%=34萬元；
（5）年純利潤：150萬-34萬=116萬元；
（6）噸產品利潤：116萬元÷500噸=2320元/噸。
六、包裝
採用25kg、50 kg、100 kg、200kg塑膠桶裝。也可根據市場用戶需要採用不同規格包裝。
七、技術引進方式可在公司學習培訓，也可派工程師上門服務。
質量
一般的手工粘合工判定壓敏膠質量的優劣好壞，一般可從粘合強度、乾燥速度、粘度、固含量以及PH值等幾個方面來進行衡量。
1、固含量
固含量也是影響壓敏膠質量的重要因素之一。固含量越高，粘合力越強，乾燥速度越快。
2、pH值
合成樹脂膠粘劑多呈弱酸性，對粘合工藝不會產生負面影響。但水玻璃和澱粉膠粘劑鹼性較高，鹼性偏高不僅會對作業人員和設備產生腐蝕作用，有時還會腐蝕被粘物，形成影響外觀的斑痕。因此採購膠粘劑時要考慮pH值對產品的影響。
3、粘合強度
壓敏膠首先必須有足夠的粘合強度，以保證粘合後物件的正常使用。判斷黏合劑粘合強度是否合格，可將兩塊被粘材料沿粘合界面撕開，若發現撕開後被粘材料遭到破壞，則證明黏合強度足夠；若只是粘合界面分開，則表明黏合劑強度不足。
4、粘度
粘度是影響膠粘劑質量的最重要的因素。若粘度太大，則塗層較厚、耗膠量大、乾燥減慢，還會影響到膠粘劑對被粘物表面的潤濕和滲透作用，進而直接影響到粘合強度；若粘度太小，則塗層較薄、乾燥過快、易出現粘合不良等問題。
5、乾燥速度
選購壓敏膠時，必須衡量乾燥速度是否與粘合工藝相匹配。一般的手工粘合工藝速度較慢，需要較長的初乾時間；而機器粘合工藝則速度很快，要求初乾時間短。對於徹乾時間而言，絕大多數情況下要求越快越好，以便能儘快進入下―道工序。
發展
壓敏膠行業曾長期被國際巨頭和跨國公司所壟斷，國內眾多行業所需高端壓敏膠均依賴進口或合資產品。自上世紀 90 年代起，國內企業、科研所等企事業單位逐漸開始進入該領域產品的自主研究和開發，經過多年的技術積累，逐步在高性能有機矽膠、丙烯酸酯膠、厭氧膠、環氧樹脂膠和聚氨酯膠等產品上取得了自主智慧財產權，其產品多以替代進口為目標。整個國內壓敏膠行業中有自主研發能力和一定生產規模，擁有自主品牌，並以壓敏膠產品為主業的企業約有30 多家。因此目前國內壓敏膠形成了跨國公司產品結構全面、技術領先；內資企業專注細分領域、增長較快，緊跟國外競爭對手的競爭格局，整體行業分散度較高。壓敏膠是膠粘劑行業中的高端領域，對企業研發能力、產品技術水平、銷售渠道等要求都很高。 壓敏膠經過十年的高速成長期，近幾年增長有所減緩，現有生產能力過剩，市場競爭激烈，但套用領域不斷被開拓，每年仍以二位數增長，近五年壓敏膠產量逐漸增長。
