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    一文了解壓敏膠組成、制備工藝及在電子電器中應用

    2022/10/18 13:49:14??????點擊:

     壓敏膠是pressure sensitive adhesive 壓敏膠粘劑的簡稱。是一類具有對壓力有敏感性的膠粘劑。主要用于制備壓敏膠帶。壓敏膠按照主體樹脂成分可分為橡膠型和樹脂型兩類。

      
    壓敏膠粘劑的分類

            壓敏膠粘劑可按其粘料種類分成橡膠型壓敏膠和樹脂型壓敏膠,橡膠型壓敏膠以橡膠為粘料,加入增粘劑、填料、防老劑等組成。根據橡膠種類又可分為天然橡膠、聚異丁烯橡膠、丁苯橡膠壓敏膠等類。樹脂型壓敏膠的粘料為合成樹脂,有均聚樹脂和共聚樹脂。配制壓敏膠時需加入增粘劑、軟化劑、填料及防老劑等。根據樹脂種類又可分為聚烯烴、***醋共聚物、丙烯酸樹脂、有機硅及***樹脂壓敏膠等類。

       壓敏膠粘劑的組成

            壓敏膠粘劑中除粘料外,還要加入增粘劑等輔助性物質。

            1.粘料壓敏膠的粘料有橡膠或合成樹脂等材料,其作用是給予膠層足夠的內聚強度和粘接力,用量為30%-50%。 

            2.增粘劑。增粘劑有松香及其衍生物、石油樹脂等,其作用是增加膠層粘附力。其用量為20%-40%。 

            3.增塑劑。所用的增塑劑為一般塑料加工用的增塑劑,其作用是增加膠層的快粘性。其用量為0-10%。 

            4.防老劑。一般橡膠、塑料的防老劑均可用,作用是提高使用壽命,用量為0-2%。

            5.填料。所用的填料為一般塑料用填料,作用是提高膠層內聚強度,降低成本,用量為0-40%。另外,對有些壓敏膠粘劑,還需加入粘度調節劑、硫化劑及溶劑等。

       常用的壓敏膠粘劑


            目前常用的壓敏膠粘劑主要有橡膠型壓敏膠、丙烯酸酯型壓敏膠和有機硅壓敏膠三種類型。 

            1.橡膠型壓敏膠。橡膠型壓敏膠是用得最多最廣的一種壓敏膠,所用的橡膠有天然橡膠、合成橡膠和再生橡膠。以天然橡膠為粘料的壓敏膠的相容性、壓敏性、抗蠕變性都好,耐老化性差些,且硬度變化大。以合成橡膠為粘料的壓敏膠耐熱性、耐久性都比天然橡膠的好,但粘接強度差些。用再生橡膠為粘料的只能使用天然橡膠的再生膠,合成橡膠的再生膠效果很差,不宜使用。對于以天然橡膠為粘料的壓敏膠粘劑,可將天然橡膠與合成橡膠并用,部分硫化交聯,進行接枝改性或加入適當的補強填充劑改性。這些方法都能提高膠層的耐老化性能,增大膠粘劑的使用壽命。

            2.丙烯酸酯型壓敏膠。丙烯酸酯型壓敏膠是目前用量僅次于橡膠型的壓敏膠粘劑,其粘料是丙烯酸酯類與其他乙烯類單體的共聚物。共聚單體分為主單體、次單體和官能單體。主單體有丙烯酸丁酯等,作用是提供韌性和粘接性。次單體有甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯等,為硬性單體,能提供剛性和內聚強度。官能單體是含有其他官能團的單體,例如,甲基丙烯酸羥乙酯等,在聚合過程中能發揮交聯作用,進一步提高粘接力、內聚力和耐熱蠕變性。這種科學的單體配合能使共聚物本身就具備壓敏膠粘劑的基本性能,因此丙烯酸酯壓敏膠幾乎是單組分的。與橡膠型壓敏膠粘劑相比,丙烯酸酯型壓敏膠粘劑不加防老劑就具有優良的耐候性和耐熱性,良好的耐油性,膠層透明且無相分離和遷移現象。由于通過共聚可以引進各種極性基團,增大了分子間的次價力作用,因此具有比較大的粘接強度和內聚強度。

            3.有機硅壓敏膠。有機硅壓敏膠是由硅橡膠與硅樹脂相配合而成,硅橡膠作為壓敏膠的基本組分,硅樹脂作為增粘劑。壓敏膠的性能隨二者比例的變化而改變。在配方中,硅生膠的相對分子質量約為1.5×10,但對硅樹脂要進行適當的選擇,要求末端帶有活性端基。常用的有甲基硅樹脂,甲基苯基硅樹脂,苯基乙烯基硅樹脂。它們都具有良好的熱穩定性,有機硅壓敏膠的粘接性能良好,粘接在鋁片上,強度為21MPa,經260℃、7d,強度不變,作為有機硅壓敏膠的背襯材料有聚酯、滌綸等。

      壓敏膠粘劑的構成

            壓敏膠粘帶一般制成帶狀卷筒,有單面涂膠、雙面涂膠和膠粘片三種形式。單面涂膠是在基材正面涂底涂劑后再涂壓敏膠,反面涂刷背面處理劑后卷筒即可。雙面涂膠的膠粘帶與單面涂膠的膠片不需要背面處理劑,而需要一個膠面上貼一層隔離紙。膠粘帶的基材是支承壓敏膠的基本材料。作為壓敏膠的基材,必須有較好的機械強度,厚薄均勻,不易變形,并且與壓敏膠濕潤較好等特點。常用的基材有棉布、玻璃布、合成纖維等織物,聚乙烯、聚酯、聚***乙烯等塑料薄膜。

            底涂劑,也稱底層處理劑、底膠。將底涂劑涂布到壓敏膠與基材之間能增強壓敏膠對基材的粘附力,防止脫膠。底涂劑有混合型與接枝型兩種類型?;旌闲偷淄縿┦菍挠杏H和力的樹脂與對壓敏膠有親和力的樹脂共混后形成的混合物。接枝共聚型底涂劑是以對壓敏膠有親和力的樹脂為主鏈,用對基材有親和力的樹脂的單體進行接枝共聚而成。有些壓敏膠與基材之間的粘附力強則可以不涂底涂劑。

            所謂背面處理劑是在單面膠粘帶基材的背面涂上的一層能在膠粘帶卷成圓圈時起層間隔離作用的物質。這種處理劑還能提高基材的物理-力學性能。選擇背面處理劑時要求具有較好的層間隔離能力,揭剝膠帶時背面不能帶有下層的壓敏膠,還要求有較好的透明性和非遷移性。常用的背面處理劑有聚丙烯酸酯、聚***乙烯、纖維素衍生物和有機硅化合物等?;幕驂好裟z不同,選用的處理劑也不同,也可以將幾種處理劑配合使用。對于雙面膠粘帶、標簽、粘貼膠紙、膠粘片等在其壓敏膠表面上應覆蓋一層隔離紙。常用的隔離紙有半硬性聚***乙烯薄膜,聚丙烯薄膜及涂有背面處理劑的牛皮紙等。

       壓敏膠粘劑的粘附特性

            壓敏膠粘劑的壓敏性是它的粘附特性的表現,其粘附特性是由快粘力(A)、粘接力(B)、內聚力(C)和粘基力(D)四個要素組成的,快粘力(A)是指當膠粘帶與被粘物以最輕的壓力、最快的速度接觸后立即分離所表現出來的一種界面剝離力??梢岳斫鉃槌跽承?,表現粘性及壓敏膠對被粘物的浸潤能力等,很難下嚴格的定義。粘接力(B)是指進行適當的粘貼后膠粘帶與被粘物表面之間所體現出來的剝離力,其大小決定著膠粘帶的粘附性能。內聚力(C)即膠層的內聚強度,它與分子間力、分子間鍵、分子大小及分子間的排布方式有關。粘基力(D)即壓敏膠與基材之間的粘接力或者說壓敏膠與底膠及底膠與基材之間的粘接力。因為這四種力之間應滿足A<B<C<D的關系,所以在設計壓敏膠粘劑配方時應嚴格注意各組分的性質與用量及其對粘附特性的影響。

       壓敏膠粘帶的制備工藝

            壓敏膠粘帶的制備工藝往往因基材、膠種、膠片的種類及膠帶的形狀不同而采用不同的工藝和設備。

            1.配制壓敏膠粘劑。適用于溶劑法涂布的壓敏膠先將粘料溶于溶劑中,再加入其他組分,攪勻,調制成具有一定粘度的膠液備用。如果粘料為橡膠,則最好先進行素煉以利于增大快粘力與可溶性,適當降低內聚力。適用于滾貼法涂布的壓敏膠,一般是先按橡膠、防老劑、樹脂(增粘劑)、增塑劑、粘度調節劑及填料的次序在煉膠機上混煉均勻,然后加入少量溶劑稀釋至一定粘度即可。

            2.壓敏膠的涂布。將壓敏膠、底涂劑和背面處理劑配好后,可用溶劑法或滾貼法等方式將它們涂布在基材上后除去溶劑即成,膠層厚度以0.02-0.03mm為宜。用溶劑法涂布時,在基材前進的過程中先將底涂劑與背面處理劑涂在基材的兩個不同的面上,干燥后再涂壓敏膠,整個過程是連續進行的。溶劑法設備簡單,操作方便,涂布厚薄范圍廣,特別適用于在強度較低的基材上涂膠。缺點是需要消耗大量的溶劑,增大成本并污染環境。滾貼法的施膠順序與溶劑法基本相同,只是設法將膠液分布于輥上,讓待涂基材在雙輥(其一或二者都涂有膠)之間通過以完成涂膠,膠層厚度可用雙輥間的距離來調節。用滾涂法不用或少用溶劑,成本較低污染很小,膠層厚薄均勻,施工安全方便,但設備比較復雜,只宜在強度較高的基材上涂膠。經過改進后的滾貼法如隔離滾貼法等適用范圍更廣,可用于在任何基材上涂膠。

       壓敏膠在電子電器上的應用

            壓敏膠粘劑在電子電器上的應用很廣,主要體現在以下幾個方面。

           1. 電器絕緣。電器絕緣主要是變壓器,電磁線圈的繞組層間絕緣及外包封,電線電纜接頭和末端絕緣。最常用的是聚***乙烯膠帶和聚酯膠帶。需要耐熱時可選用有機硅壓敏膠,以玻璃布、聚四***乙烯或聚酰亞***為基材的膠帶。小型變壓器和低壓線圈用聚***乙烯、聚酯、聚丙烯或經浸漬、涂敷處理的紙和布等基材的壓敏膠帶作為繞組絕緣、末端固定及外包封。對于要求耐熱的大型變壓器應采用芳族聚酰***和玻璃布膠帶,也可采用聚酰亞***、聚四***乙烯或有機硅浸漬的玻璃布膠帶。為了提高變壓器的電絕緣性能,一般都進行絕緣漆真空浸漬處理,這時壓敏膠帶要耐絕緣漆的浸漬。

           2. 焊接掩蔽與表面保護。印刷線路板的接插部都要進行電鍍工藝,以提高接觸性能,電路板在進行波峰焊時,需將不上錫的部位進行掩蔽;在噴涂時要用掩蔽膠帶。掩蔽膠帶一般採用高強度薄型紙,皺紋紙或聚酯薄膜作基材。還要求能耐溶劑,波峰焊掩蔽膠帶則要求瞬時耐230℃以上的高溫。家用電器用的高級銘牌和噴涂面,顯像管玻璃屏幕表面,以及電子計算器表面大都采用以聚乙烯膜為基材的保護膜(一種特殊的壓敏膠帶)進行表面保護。要求易剝離,壓敏膠不應殘留而污染保護面。半導體和集成電路硅片也要用保護膜。

            3.集束固定。電視機的偏轉線圈、消磁線圈等電磁線圈的集束和末端處理大都采用阻燃型的聚***乙烯膠帶。電冰箱、洗衣機等電器導管或夾板的固定和密封;電冰箱,空調器生產工藝中,發泡聚氨酯或發泡聚乙烯等隔熱材料成型時的固定和密封,顯像管玻殼和防爆箍之間的緩沖都應用各種壓敏膠帶。印刷線路板組裝時插件自動化需要元件排列整齊,采用紙基壓敏膠帶可以使單個元件編成帶狀有序的包裝形式,整機廠再在有序的各種元件基礎上,按照預先編定的指令程序進行二次選序編帶,這是目前電子工業中惟一可以進行高速度自動插件的方法。此外,瓷片電容器、滌綸電容器和電阻的自動化生產,也都需要壓敏膠帶進行編帶固定。電子設備趨向超小型化,片狀(無引線)元件的生產量將有所增加,將使無引線元件包裝用的壓敏膠帶和能熱融壓敏膠的用量將大大增加。

            4.雙面粘貼。音響設備刻度板的安裝、彩電的門內指示標牌采用雙面膠帶可大大改善其作業性。發泡聚氨酯為基材的雙面膠帶還廣泛在音視設備機內作防震用。電子計算機等設備的小型化所需的撓性線路板的端部補強,電子計算器鍵盤上使用的膜片開關的安裝,液晶顯示器偏光極的安裝和固定等都使用雙面膠帶。

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