第九章 弹性体基胶粘剂的化学性质及物理性能

1、压敏胶粘剂（PSA-Pressure Sensitive Adhesive）的定义：
a. 粘性强力且持久；b.仅用指压即可粘附；c.不需要任何能量源来激活；
d. 具有足够的能力束缚被粘物；e.具有足够的内聚强度，使其能够从被粘物上干净的去除。
初粘性-tack  增粘剂-tackifier  压敏胶带-PSATs
2、PSAs基体树脂的化学性质：
a.天然橡胶基PSA:多用于PSAT中（覆膜胶带 masking tape），长期暴露环境中不稳定；
b.丙烯酸酯基PSA:2-乙基己基丙烯酸酯和丙烯酸异辛酯+丙烯酸，优异的的耐老化性能；
c.嵌段共聚物弹性体：通过相分离来满足PSA的要求，由异戊二烯或丁二烯与苯乙烯形成A-B-A嵌段共聚物可以产生相分离结构
d.硅氧烷类PSA：聚二甲基硅氧烷+二苯基硅氧烷单元经过增粘和交联；
e.聚异丁烯、聚乙烯醚和聚丁二烯也可用于制备PSAs。
3、增粘剂的化学性质
增粘剂是一类独特的物质，它们通常是一些低分子量树脂，但其玻璃化转变温度和软化温度通常远远高于室温。
a.天然产物类增粘剂：松香酸衍生物、α-蒎烯和β-蒎烯（萜烯）；
b.石油类增粘剂：由石油裂解产物得到，广义上分为两类-芳香族树脂（香豆酮-茚树脂、芳香类石油树脂和热活化树脂）和脂肪类树脂（“C-5”树脂）；
c.其它增粘剂：一类是专门用于硅氧烷PSAs的MQ树脂，一类是叔丁基酚醛树脂；
4、压敏胶粘剂的测试：
a.初粘性测试
初粘性：PSTC（压敏胶带协会）定义为“胶粘剂在感觉上发粘或具有很高粘附性的状况，有时它也用来表示压敏性的含义”，ASTM定义为“胶粘剂和被粘物在很低的压力下接触后，胶粘剂能够使胶接件立即产生一定强度的性能”
测试方法：快粘测试（PSTC-5）、滚珠初粘性测试（PSTC-6   ASTMD3121）、环形初粘性测试法(未公布)、探头初粘性测试法（ASTMD2979）、特征分析仪（texture analyzer）。
b.剥离测试（轧制 roll down）：90°和180°剥离试验
c.剪切测定：一般来说PSA不以其剪切强度进行判定，而是以它在承受低载荷情况下的使用时间来衡量。剪切保持率（持剪力）-恒载蠕变测试
5、压敏胶其他相关要求：
a.各项性能的均衡：初粘性、剥离力和剪切力的同时最大化;
b.粘弹性响应时间范围内的PSA性能：希望PSA表现为液体的时间范围为几秒或更长，而表现为固体的时间范围为零点几秒或更短，在特定温度下只有粘弹性材料才能获得这些特性-在使用温度下以较长的时间进行润湿，而以很短的时间来抵抗剥离破坏；
c.PSA的初粘性与粘弹性：Dahlquist初粘性标准
d.PSA的剥离特性和粘弹性：树脂（增粘剂）含量的变化、基材的临界润湿张力以及剥离速率等对剥离特性均有影响；
e.PSA的剪切特性与蠕变行为：有两种方法可以用来提高PSA的剪切性能，一种是通过交联提高分子量，第二种是在PSA基体聚合物的合成过程中还可以加入特殊的丙烯酸酯单体。
6、橡胶基、触压类和其他弹性体基胶粘剂
非PSA弹性体胶粘剂可称为橡胶基胶粘剂或RBAs，其承载时间必须明显长于PSAs，其剪切强度也必须达到半结构胶粘剂的要求。在工业上上广泛应用于家具制造、粘结织物与泡沫芯材、制鞋工业、建筑结构胶和胶合板贴面等等
7、RBAs的配方设计:广义上分为三类，溶剂型、乳液型和100%固体体系。也可分为固化型和非固化型。
a.聚合物基体：氯丁橡胶（Neoprene）-是2-氯-1,3-丁二烯的均聚物；丁腈橡胶-是1,3-丁二烯和丙烯腈的共聚物；丁苯橡胶（SBR）-是有苯乙烯和丁二烯通过乳液聚合形成的无规共聚物；丁基橡胶-是丁烯和少量异戊二烯的共聚物（溶液型、固体型和离子稳定型乳液）；
b.增粘剂：PSAs所用的增粘剂同样适用于RBAs，选择原则也与PSA类似；氯丁橡胶基RBAs-叔丁基酚醛树脂；丁腈橡胶RBAs-松香酯和古马隆-茚树脂；
c.颜料和填料：降低成本、调节粘度和触变性、改善稳定性（氧化锌和氧化镁）
d.RBAs的交联/硫化（vulcanization）：用硫磺使天然橡胶和弹性体基交联。常见的硫化体系包括硫磺和硫化促进剂； 粘性开放时间（tack open time）
e.溶剂：触压胶粘剂-contact bond adhesive；粘合力-knitting ability；初强度-green strength；凝聚助剂-coalescing aide
8、基于硅氧烷化学性质的弹性体基胶粘剂、密封剂和隔离涂层
a.由于其特有的耐化学性和耐候性，硅氧烷在密封胶方面也得到了重大应用，第一密封胶必须能够对众多不同的基材都产生良好的粘附，第二密封胶必须具有显著的形变能力，第三密封胶不能出现永久固化或者显著的特性滞变，在使用寿命的大部分时间均应保持弹性。
b.隔离涂层-release coating 脱粘-abhesive 隔离纸-release liner 转移胶带-transfer type
c.硅氧烷的硫化（交联）类型:缩聚交联和加成交联，典型的缩聚交联是RTV硅氧烷（室温硫化硅氧烷 room temperature vulcanizing silicones）
9、总结：
弹性体基胶粘剂主要分为两大类：压敏胶粘剂PSA和橡胶基胶粘剂RBA，这两类胶粘剂的配方非常相似，这是因为它们均是由弹性体基提供主要性能，并通过加入增粘剂和交联剂对其性能进行改进。这两类胶粘剂的主要区别是：PSA是干性的，并且随时可以商品形式进行使用；而RBA通常存在于载体（溶剂或水）中，必须将其载体排除后，方能形成有效的胶接件。另外还讨论了一种特殊形式的弹性体胶粘剂-硅氧烷胶粘剂，这种100%的 固体材料经过适当固化后可形成一种弹性体。