讀懂壓敏膠，選對壓敏膠

2022年06月07日 23:44江蘇翔騰新材瀏覽（2154）

壓敏膠粘劑，英文名稱：pressure sensitive adhesives （簡稱：PSA），它的粘接過程對壓力非常敏感故全稱稱為壓力敏感型膠粘劑，壓敏膠一般不直接使用于被粘物的粘接，通過各種材料制成壓敏膠制品(膠帶和膠粘標簽)。

壓敏膠是一種同時具備著液體的粘性性質(zhì)和固體的彈性性質(zhì)的粘彈性體；這種粘彈性體同時具備著能夠承受粘接的接觸過程和破壞過程兩方面的影響因素和性質(zhì)。

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一.壓敏膠分類：

1.按壓敏膠粘劑的主體成分分類

①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，以后逐步擴展到各種合成橡膠、熱塑性彈性體。按所用彈性體，可將這類壓敏膠進一步分為天然橡膠壓敏膠、合成橡膠壓敏膠、熱塑性彈性體壓敏膠。

a．天然橡膠壓敏膠

這是開發(fā)最早、至今產(chǎn)量仍然很大的一類橡膠型壓敏膠粘劑。它們是以天然橡膠彈性體為主體，配合以增粘樹脂、軟化劑、防老劑、顏填料和交聯(lián)(硫化)劑等添加劑的復雜混合物，由于天然橡膠既有很高的內(nèi)聚強度和彈性，又能與許多增粘樹脂很好混溶，得到高度的粘性和對被粘材料良好的濕潤性，所以天然橡膠是比較理想的一類壓敏膠粘劑主體材料。其主要缺點是分子中存在著不飽和雙鍵，耐光和氧的老化性能較差。但通過交聯(lián)和使用防老劑等措施后，可使它的耐候性和耐熱性得到改善。用天然橡膠壓敏膠粘劑幾乎可以制成各種類型的壓敏膠粘制品。

b．合成橡膠和再生橡膠壓敏膠

以丁苯橡膠、聚異戊二烯橡膠、聚異丁烯和丁基橡膠以及氯丁橡膠、丁腈橡膠等合成橡膠為主體，配以增粘樹脂、軟化劑、防老劑等添加劑制成的壓敏膠粘劑都有它們各自的特點。但它們都沒有天然橡膠壓敏膠粘劑重要。再生橡膠，尤其是由再生天然橡膠制成的壓敏膠粘劑也具有不錯的性能，價格也比較低廉，因而也受到重視。

c．熱塑性彈性體壓敏膠粘劑

以苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共物(SBS)和苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯嵌段共物(SIS)為代表的熱塑性彈性體是制造熱熔壓敏膠粘劑的主要原料。熱熔壓敏膠由于不使用溶劑，不會產(chǎn)生環(huán)境污染，生產(chǎn)效率高，在當今對節(jié)能和消除環(huán)境污染的呼聲日益增高的社會，此類壓敏膠粘劑的重要性也日益提高。

②樹脂型壓敏膠

這類壓敏膠所用的樹脂有聚丙烯酸酯、聚氨酯、聚氯乙烯、聚乙烯基醚等。其中聚丙烯酸酯是用得最多的，其產(chǎn)量已經(jīng)超過天然橡膠壓敏膠。

a．丙烯酸酯壓敏膠粘劑

由各種丙烯酸酯單體共聚而得的丙烯酸酯共聚物是最重要的一類樹脂型壓敏膠粘劑。與上述橡膠型壓敏膠粘劑相比，它們具有很多優(yōu)點：外觀無色透明并有很好的耐候性；一般不必使用增粘樹脂、軟化劑和防老劑等添加劑就能得到很好的壓敏粘接性能，故配方簡單；利用共聚和交聯(lián)可以制得滿足各種不同性能要求的壓敏膠粘劑來。因此，近20年來，這類壓敏膠粘劑發(fā)展非常迅速，并已經(jīng)取代了天然橡膠壓敏膠的霸主地位。

b．有機硅及其他樹脂型壓敏膠粘劑

由有機硅樹脂和有機硅橡膠混合組成的壓敏膠粘劑，具有優(yōu)異的耐高溫和耐老化性能，是一類比較重要的特種壓敏膠粘劑，它的主要用途是制造各種高檔的壓敏膠粘制品。

聚乙烯基醚是發(fā)展較早的一類樹脂型壓敏膠粘劑，但它的重要性已逐漸為丙烯酸酯壓敏膠所取代。

此外，乙烯．乙酸乙烯酯共聚物(EVA)、聚氨酯、聚酯、聚氯乙烯等樹脂也能配成各種壓敏膠粘劑。

2.按壓敏膠的形態(tài)分類

壓敏膠粘劑可以分為溶劑型壓敏膠、水溶液型壓敏膠、乳液型壓敏膠、熱熔型壓敏膠以及壓延型壓敏膠等五種類型。

乳液型、溶劑型和熱熔型壓敏膠粘劑占主要地位。

3.按壓敏膠主體聚合物是否交聯(lián)

可將壓敏膠分為交聯(lián)型和非交聯(lián)型壓敏膠。交聯(lián)型壓敏膠按其交聯(lián)方式可分為加熱交聯(lián)型、室溫交聯(lián)型、光交聯(lián)型等。交聯(lián)型壓敏膠具有很好的粘接強度，特別適合于制作永久性壓敏標簽。

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二.壓敏膠的粘接原理

壓敏膠與基材之間并不發(fā)生任何化學反應，因此它與基材之間的粘結(jié)力主要是通過膠的高分子與基材之間的分子間作用力（即范德華力）來實現(xiàn)的。

然而，范德華力是一種短程力，其作用力隨距離的6 次方快速衰減。要獲得高強度的膠接界面，在界面處要能建立分子級的緊密接觸，分子間距一般應小于0.5 nm。

然而，固體表面通常無法達到1 nm 級別的平整度，這意味著壓敏膠需要具備充分的潤濕性能，才可以很好地在基材表面鋪展，起填平峰谷的作用，促使兩個被粘物表面通過膠粘劑而增大接觸面積，并達到產(chǎn)生分子作用力的0.5 nm 以下的近程距離，從而實現(xiàn)較強的粘接力。

三. 應用性能與結(jié)構(gòu)物理性能的關(guān)系

壓敏膠在使用中，主要表現(xiàn)的性能包括粘接性和脫粘性，通常用以下指標來評價：初粘性、持粘性、剝離強度和破壞方式。

3.1 初粘性

初粘性，指壓敏膠受壓力后，在極短時間內(nèi)所產(chǎn)生的粘接力。良好的初粘力要求膠粘劑鏈段的活動性很強，對基材有很好的潤濕性，在較小的外界壓力下，即可迅速潤濕基材粗糙的表面，達到分子級的接觸，從而讓無數(shù)的分子間作用力產(chǎn)生足夠的膠結(jié)強度。

反之，鏈段活動能力較差的聚合物，其粘結(jié)滯后作用減弱，初粘性則較低。

從動力學角度看，壓敏膠必須在低頻（約為0.01 Hz）外壓力的作用下，產(chǎn)生類液體的流動，以提高對基材粗糙表面的接觸面積，從而提高粘結(jié)強度，所以，只有當聚合物的儲能模量較低時，才會產(chǎn)生初粘性。

3.2 持粘性

持粘性，指壓敏膠粘住物體后，繼續(xù)抵抗持久性剪切蠕變破壞的能力。

日常使用中，你會發(fā)現(xiàn)粘接材料雙面膠帶隨作用時間長后，會自動脫落，并在粘接的材料表面殘留膠痕，也就意味著膠帶的失效模式主要表現(xiàn)為壓敏膠的內(nèi)聚破壞，間接說明了膠帶持粘性能主要由壓敏膠的內(nèi)聚強度所決定。

因此，提高聚合物在低頻下（載荷作用頻率）的儲能模量，能改善壓敏膠的持粘性能。

3.3 剝離強度

剝離強度，指膠層從一個標準基材上以恒定的速率和角度剝離下來所需要的力，主要反映壓敏膠與被粘物表面粘合力的大小。

有研究者發(fā)現(xiàn)所有壓敏膠剝離強度都與（頻率為435 Hz）和（頻率為1 Hz）之比成正比，認為壓敏膠的質(zhì)量可以用0.1 和100 Hz 下的大?。?5 ℃）以及玻璃化轉(zhuǎn)變溫度來描述，其中頻率0.1 Hz 與膠結(jié)的形成相對應，而100 Hz 則與脫粘相對應。一個好的壓敏膠，其在低頻率下較低，說明膠結(jié)容易形成，而在高頻率下較高，代表其對剝離有更好的抵抗。

3.4 失效模式

失效模式，指壓敏膠的破壞主要有界面破壞和膠層破壞兩種形式，其中界面破壞是由基材的“可粘性”差造成的，主要取決于膠粘劑與基材之間的粘附強度，而膠層破壞主要是由膠粘劑自身的內(nèi)聚強度低所造成的。

一般情況下，剝離時希望發(fā)生的是界面破壞（不會留下殘膠），而應該盡量避免膠層破壞（內(nèi)聚破壞），所以在考慮剝離強度的時候，往往需要考慮壓敏膠失效模式的轉(zhuǎn)變。

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