CN116042107A

CN116042107A - 一种耐高温高湿环境的丙烯酸泡棉胶带及其制备方法

Info

Publication number: CN116042107A
Application number: CN202211727229.6A
Authority: CN
Inventors: 姚坤; 魏琼
Original assignee: Hubei Xiangyuan New Material Technology Inc
Current assignee: Hubei Xiangyuan New Material Technology Inc
Priority date: 2022-12-30
Filing date: 2022-12-30
Publication date: 2023-05-02
Anticipated expiration: 2042-12-30
Also published as: CN116042107B

Abstract

本发明公开了一种耐高温高湿环境的丙烯酸泡棉胶带，按照重量份数计算，包括如下原料：聚丙烯酸酯50～70份；改性树脂5～25份；固化剂0.5～2份；偶联剂0.5～2份；抗氧剂0.3～1份；溶剂30～50份；发泡微球0.3～3份；色浆0.5～3份。其中聚丙烯酸酯包括如下重量份原料：软单体30～50份；硬单体5～20份；交联单体1～5份；功能单体2～5份；溶剂40～70份；自由基引发剂0.1～1份。本发明还公开了对应的丙烯酸泡棉胶带的制备方法。本发明的丙烯酸泡棉胶带可以吸收冲击力，并且可以防水，具有极低VOC含量，尤其是在高温高湿环境中依旧有良好的粘接性能和抗剪切性能。

Description

一种耐高温高湿环境的丙烯酸泡棉胶带及其制备方法

技术领域

本发明属于丙烯酸泡棉技术领域，具体涉及一种耐高温高湿环境的丙烯酸泡棉胶带及其制备方法。

背景技术

现而今人们越来越离不开电脑、手机等电子产品，这些电子产品在使用过程中容易跌落或碰撞，因此需要在这些电子产品屏下边框粘贴泡棉进行缓冲保护，现在常用的缓冲泡棉有PE泡棉、PU泡棉、EVA泡棉，在泡棉上背胶来进行粘接。

现在市面上常用的丙烯酸泡棉胶带一般是采用PE泡棉、PU泡棉为基材，再背上丙烯酸胶水，PE泡棉由于生产工艺的限制，得到的是扁平不均的大泡孔，泡孔常常是开孔，高温高湿环境中，水汽会进入到泡棉中，泡棉中添加的助剂常常会析出，由于泡棉材质和丙烯酸胶水不同，导致泡棉和背胶在界面处分离，从而影响产品的正常使用；PU泡棉由于本身材质，在模切时容易掉屑，并且一般生产得到的也是开孔结构，导致防水效果不好；

现有技术中也有使用丙烯酸胶水直接发泡得到丙烯酸泡棉胶带，但是市面上一般是采用光固化，或者是低温热固化，就会产生有机小分子挥发不完全的问题，导致泡棉胶带VOC含量很高，在高温高湿环境中使用时，有机小分子会析出，水汽进入泡棉内部导致高分子链断裂，从而导致泡棉内聚力不够，泡棉受力破裂，会对电子产品的正常使用有影响。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求中的一种或者多种，本发明提供了一种耐高温高湿环境的丙烯酸泡棉胶带及其制备方法，该丙烯酸泡棉胶带具有极低的VOC含量，在高温高湿环境中仍然有较好的粘接性。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种丙烯酸泡棉胶带，其结构包括两层离型膜和一层发泡体，所述发泡体的VOCs含量低于50g/kg，进一步低于30g/kg。

作为本发明的进一步改进，所述发泡体的泡孔平均直径为0.02-0.07mm，平均孔间距为0.01-0.05mm，在保证有缓冲性能的同时，还能够使发泡体具有较好的强度。

作为本发明的进一步改进，所述发泡体的水滴角大于100°，且小于150°，更为优选地，所述发泡体的水滴角大于110°，且小于140°。

作为本发明的进一步改进，该丙烯酸泡棉胶带的剥离强度老化率X不超过15％；剥离强度老化率X＝(T1-T2)/T1，T1为未老化常温剥离强度，T2为老化后剥离强度。

所述发泡体厚度没有明确限制，应用于电子产品中优选上限是1mm，更优选上限是0.8mm，优选下限是0.05mm，更优选下限是0.1mm。

作为本发明的进一步改进，所述发泡体包含以下重量份原料：聚丙烯酸酯树脂50-70份、改性树脂5-15份、固化剂0.5-2份、偶联剂0.5-2份、抗氧剂0.3-1份、发泡微球0.3-3份、色浆0.5-3份、溶剂30-50份。

作为本发明的进一步改进，所述聚丙烯酸酯树脂包含以下重量份原料，由以下原料聚合而成：

软单体30～50份、硬单体5～20份、交联单体1～5份；功能单体2～5份；溶剂40～60份；自由基引发剂0.1～1份。

优选地，所述软单体Tg低于-20℃，软单体加入量为30～50份，低于30份时，聚合物的粘性较低，超过50份时，聚合物内聚力较差，在高温时抗剪切性能极差。所述软单体进一步优选为丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸月桂酯中的一种或多种。

优选地，所述硬单体Tg高于90℃，硬单体加入量为5～30份，低于5份时，聚合物内聚力较差，在高温时抗剪切性能极差，高于30份时，聚合物粘性较低。所述硬单体进一步优选为苯乙烯、丙烯腈、甲基丙烯酸甲酯中的一种或多种。

优选地，交联单体加入量为1～5份，低于1份时，聚合物后期强度较低，加入量高于5份时，会导致聚合时产生凝胶。所述交联单体进一步优选为丙烯酸、甲基丙烯酸、N-羟甲基丙烯酰胺、丙烯酸羟乙酯中的一种或多种。

优选地，所述功能单体为侧链含氟单体，功能单体的加入一方面由于氟原子的强极性，聚合物链间相互作用较强，提高了聚合物的耐高温性，另一方面，氟原子的引入降低了聚合物表面能，聚合物水滴角增大，防水性能大大提高，其单体化学结构式如下式(1)或式(2)所示：

式(1)，式(2)中，R为含有氟原子的烷基基团，其中碳原子数不超过8，氟原子数为3-12。

优选地，所述溶剂为乙酸乙酯、异丙醇、甲苯、庚烷中的一种或多种。

优选地，自由基引发剂加入量为0.1～1份，低于0.1份时，可能会导致单体不聚和，加入量高于1份时，会导致聚合物分子量降低，后期聚合物泡棉强度不够。所述自由基引发剂进一步优选为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过氧化苯甲酰、过氧化二碳酸二异丙酯、过氧化二异丙苯中的一种或多种。

作为本发明的进一步改进，所述聚丙烯酸酯树脂的制备方法包括如下步骤：

称取相应重量份数的软单体和4/5溶剂，通入氮气保护，在78-82℃条件下，滴加2/3自由基引发剂、1/10溶剂和相应重量份数的硬单体、功能单体，滴加反应2-2.5h，保温1-1.5h；

滴加剩余1/3自由基引发剂和1/10溶剂，再于76-80℃条件下保温3-4h，得到所述的聚丙烯酸酯。

作为本发明的进一步改进，改性树脂软化点为120-150℃，高软化点树脂可以提高聚丙烯酸酯的耐温性，另一方面树脂分子量比较小，可以提高聚合物泡棉的粘性，改性树脂添加量在5～15份，低于5份时，聚合物粘性不够，高于15份时，会导致聚合物泡棉初粘性降低，内聚力降低。改性树脂优选为松香树脂、萜烯树脂、萜烯酚树脂、聚氨酯树脂中的一种或多种。

作为本发明的进一步改进，固化剂加入量在0.5～2份，低于0.5份时，聚合物泡棉交联度不够，导致强度太低容易破裂，高于2份时，聚合物粘性降低，而且生产时容易凝胶。固化剂优选为异氰酸酯固化剂、环氧固化剂、吡啶类固化剂中一种或多种。

作为本发明的进一步改进，偶联剂为硅烷偶联剂，加入量在0.5～2份，低于0.5份时，会导致聚合物泡棉胶带交联度过低，粘着性不好，相反高于2份时，所述泡棉胶带粘着力也会降低。

作为本发明的进一步改进，抗氧剂为1010、1076、168、618、UV928、DLTDP、412S中的一种或多种，可以有效改善产品高温被氧化的情况。

作为本发明的进一步改进，溶剂为乙酸乙酯、异丙醇、甲苯、庚烷中的一种或多种。

作为本发明的进一步改进，发泡微球为未膨胀发泡微球，起始发泡温度130-150℃，最大发泡温度150-170℃，破裂温度170-220℃，发泡温度区间不超过50℃，起始发泡温度高于烘干温度区间的最高温度，否则会导致烘干过程中部分发泡达不到预期发泡效果。发泡微球加入量在0.3～3份，低于0.3份时，聚合物泡棉发泡倍率太低，缓冲效果不佳，高于3份时，聚合物发泡倍率太大，泡棉强度太低，受到冲击力时容易发生破裂。

按照本发明的另一个方面，提供一种丙烯酸泡棉胶带的制备方法，包括如下步骤：按重量份称取聚丙烯酸酯树脂、改性树脂、固化剂、抗氧剂、发泡微球、色浆、溶剂，混合均匀，将混合好的树脂涂离型膜上，通过烘箱烘干，此为一层，重复此操作，得到其他层，再复合在一起，然后再进行发泡，收卷放置。

作为本发明的进一步改进，制备过程中，烘箱烘干温度区间的最高温度低于发泡微球起始发泡温度；烘箱发泡温度区间的最高温度高于发泡微球起始发泡温度，且低于发泡微球破裂温度。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

(1)本发明采用的聚丙烯酸酯中，引入侧链含有氟原子的丙烯酸单体，由于氟原子的强极性，可以与相邻聚合物链中的羟基或者羧基形成氢键，增强聚合物链间相互作用，从而提高了聚合物的耐高温性，另一方面，氟原子的引入降低了聚合物表面能，聚合物水滴角增大，防水性能大大提高，进而改善了聚合物的耐高温高湿性能，解决了现有丙烯酸泡棉胶带耐高温高湿的问题。

(2)本发明聚丙烯酸酯泡棉胶带的制备方法中，将合成的聚丙烯酸酯树脂、改性树脂、固化剂、抗氧剂、发泡微球、色浆、溶剂，混合均匀，将混合好的树脂涂离型膜上，通过烘箱烘干，此为一层，重复此操作，得到其他层，再复合在一起，然后再进行发泡，收卷放置。通过分为不同层涂布，高温烘烤时降低了泡棉胶带的VOC含量，从而减少后期使用时的VOC释放，减少了水汽的进入，进而提高了泡棉胶带的高温高湿性能。

附图说明

图1为本发明实施例的耐高温高湿丙烯酸泡棉胶带的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

实施例1

(1)聚丙烯酸酯的制备：

各组分原料重量份如下：丙烯酸乙酯(EA)34份；苯乙烯(St)7份；丙烯酸(AA)2份；丙烯酸羟乙酯(HEA)3份；丙烯酸三氟乙酯(TFEA)4份；乙酸乙酯(EAC)50份；过氧化苯甲酰(BPO)0.3份。

称取34份丙烯酸乙酯和40份乙酸乙酯，通入氮气保护，在78-82℃条件下，滴加0.2份过氧化苯甲酰和5份乙酸乙酯和7份苯乙烯、2份丙烯酸、3份丙烯酸羟乙酯和4份丙烯酸三氟乙酯，滴加反应2h，保温1h，滴加剩余0.1份过氧化苯甲酰和5份乙酸乙酯，再在76-80℃条件下保温3h，得到所述的聚丙烯酸酯。

(2)丙烯酸泡棉胶带的制备

各组分原料重量份如下：合成聚丙烯酸酯70份；萜烯酚树脂7份；异氰酸酯固化剂0.6份；硅烷偶联剂0.7份；UV928抗氧剂0.5份；乙酸乙酯30份；未膨胀发泡微球0.4份；黑色浆1.4份。

制备方法的具体步骤：

1)先加入所述聚丙烯酸酯与改性树脂和，搅拌均匀后，依次加入抗氧剂、黑色浆、发泡微球、偶联剂、固化剂，搅拌均匀后进行过滤得到涂布液；

2)将得到的涂布液通过涂布机涂布到PET离型膜上；

3)再在烘箱中进行烘干，烘干温度在60-130℃，烘干后复合一层离型膜，得到一层0.05mm厚胶膜；

4)重复步骤2)两次得到二三层胶膜；

5)将得到的三层胶膜进行复合，再将得到的胶膜在烘箱中进行发泡，发泡温度在150-170℃，厚度0.2mm，收卷放置，得到耐高温高湿丙烯酸泡棉胶带。

对得到泡棉胶带进行如下性能测试：

厚度测试，参考GB/T 7125-2014胶粘带厚度测试方法；

密度测试，参考GB/T 6343-2009泡沫塑料及橡胶表观密度测定；

压缩应力应变测试，参考GB/T 18942.1-2003高聚物多孔弹性材料压缩应力应变特性的测定；

剥离力测试，参考GB/T 2792-2014胶粘带剥离强度的试验方法；

剥离力老化率测试，剥离强度老化率X＝(T1-T2)/T1，T1为未老化常温剥离强度，T2为老化后剥离强度；

水滴角测试，采用水滴角测量仪进行测试；

VOC含量测试，参考GB 33372-2020胶粘剂挥发性有机化合物限量的测试方法；

85℃/85％湿度保持力测试，参考GB/T 4851-2014胶粘带持粘性的试验方法；

点冲击吸收，9.08g小球/30cm高度点冲击吸收；

吸水率测试，浸水24h测试吸水重量，参考GB/T 8810-2005硬质泡沫塑料吸水率的测定。

实施例2～19

聚丙烯酸酯的制备：聚丙烯酸酯配方组成按照表11和12所示，聚合过程按照实施例1同样操作。

丙烯酸泡棉胶带的制备：丙烯酸泡棉胶带各组分组成按照表11和12所示，具体步骤按照实施例1同样操作。

对得到的泡棉胶带按照实施例1同样的性能测试方法进行测试。

各实施例性能测试结果如表11和12所示。

表11实施例1至10性能测试结果表

表12实施例11至19性能测试结果表

对比例1～8

聚丙烯酸酯的制备：聚丙烯酸酯配方组成按照表2所示，聚合过程按照实施例1同样操作。

丙烯酸泡棉胶带的制备：丙烯酸泡棉胶带各组分组成按照表2所示，具体步骤按照实施例1所述同样操作，特别指出对比例8不是按照多次涂布，而是采用一次涂布然后进行发泡。

对比例9采用0.2mm厚新亚洲胶粘制品有限公司PE泡棉胶带。

对比例10采用0.2mm厚皇冠胶粘制品有限公司丙烯酸泡棉胶带。

各对比例性能测试结果如表2所示。

表2对比例1至10性能测试结果表

通过上述数据对比分析，可以看出，对比例5中未加入丙烯酸三氟乙酯的丙烯酸泡棉水滴角只有96°，吸水率达到9.4％添加了丙烯酸三氟乙酯单体后，随着添加量的增大水滴角逐渐增大，85℃/85％湿度剥离强度先增大后减小，剥离强度老化率降低，85℃/85％湿度保持力增大。对比例8采用一次涂布发泡，得到的丙烯酸泡棉胶带相对于实施例1，吸水率偏高，VOC含量偏高，85℃/85％湿度保持力降低。因此，本发明可以得到一种低VOC含量的耐高温高湿丙烯酸泡棉胶带，不但有优异的冲击吸收性能，更低的吸水率，而且在85℃/85％湿度环境下保持力性能远优于市面的泡棉胶带，有更优异的抗剪切性能，并且剥离强度性能好，不会出现残胶脱胶现象。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种耐高温高湿环境的丙烯酸泡棉胶带，其特征在于，其包括两层离型膜和一层发泡体，所述发泡体的VOCs含量低于50g/kg。

2.根据权利要求1所述的耐高温高湿环境的丙烯酸泡棉胶带，其特征在于，所述发泡体的泡孔平均直径为0.02-0.07mm，平均孔间距为0.01-0.05mm。

3.根据权利要求1所述的耐高温高湿环境的丙烯酸泡棉胶带，其特征在于，所述发泡体的水滴角大于100°，且小于150°。

4.根据权利要求1所述的耐高温高湿环境的丙烯酸泡棉胶带，其特征在于，该丙烯酸泡棉胶带的剥离强度老化率X不超过15％；剥离强度老化率X＝(T1-T2)/T1，T1为未老化常温剥离强度，T2为老化后剥离强度。

5.根据权利要求1所述的耐高温高湿环境的丙烯酸泡棉胶带，其特征在于，所述发泡体包含以下重量份原料：聚丙烯酸酯树脂50-70份、改性树脂5-15份、固化剂0.5-2份、偶联剂0.5-2份、抗氧剂0.3-1份、发泡微球0.3-3份、色浆0.5-3份、溶剂30-50份。

6.根据权利要求5所述的耐高温高湿环境的丙烯酸泡棉胶带，其特征在于，所述聚丙烯酸酯树脂包含以下重量份原料：

7.根据权利要求6所述的耐高温高湿环境的丙烯酸泡棉胶带，其特征在于，

所述软单体Tg低于-20℃，优选为丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸月桂酯中的一种或多种；

所述硬单体Tg高于90℃，优选为苯乙烯、丙烯腈、甲基丙烯酸甲酯中的一种或多种；

所述交联单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、N-羟甲基丙烯酰胺、丙烯酸羟乙酯中的一种或多种；

所述功能单体为侧链含氟单体，侧链含氟原子数3-12；

所述溶剂为乙酸乙酯、异丙醇、甲苯、庚烷中的一种或多种；

所述自由基引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过氧化苯甲酰、过氧化二碳酸二异丙酯、过氧化二异丙苯中的一种或多种。

8.根据权利要求6或7所述的耐高温高湿环境的丙烯酸泡棉胶带，其特征在于，所述聚丙烯酸酯树脂的制备方法包括如下步骤：

9.根据权利要求1-7任一项所述的耐高温高湿环境的丙烯酸泡棉胶带，其特征在于，

所述改性树脂为松香树脂、萜烯树脂、萜烯酚树脂中的一种或多种，树脂软化点为120-150℃；

所述固化剂为异氰酸酯固化剂、环氧固化剂、吡啶类固化剂中一种或多种；

所述偶联剂为硅烷偶联剂；

所述抗氧剂为1010、1076、168、618、UV928、DLTDP、412S中的一种或多种；

所述发泡微球为未膨胀发泡微球，起始发泡温度高于烘干温度区间的最高温度。

10.根据权利要求1-9任一项所述的耐高温高湿环境的丙烯酸泡棉胶带的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

按重量份称取聚丙烯酸酯树脂、改性树脂、固化剂、偶联剂、抗氧剂、发泡微球、色浆、溶剂，混合均匀，将混合好的树脂涂离型膜上，通过烘箱烘干，此为一层，重复此操作，得到其他层，再复合在一起，然后再进行发泡。

11.根据权利要求10所述的耐高温高湿环境的丙烯酸泡棉胶带的制备方法，其特征在于，烘箱烘干温度区间的最高温度低于发泡微球起始发泡温度；烘箱发泡温度区间的最高温度高于发泡微球起始发泡温度，且低于发泡微球破裂温度。