压敏型胶黏剂及其粘接固化原理

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1、压敏型胶黏剂及其粘接固化原理中国化工集团昊华化工（集团）总公司桂林曙光橡胶工业研究设计院 王公波August 29, 20121 粘接原理1.1 粘接件间的作用力 胶黏剂与被粘物之间的界面相互作用力称为粘接力。粘接力的来源主要有以下几种： 1.1.1 化学键力化学键力又称主价键力，存在于原子（或离子）之间，有离子键、共价键及金属键三种 金属键力是金属正离子之间由于电子的自由运动而产生的连接力，与粘接过程关系不大。胶黏剂与被粘物之间如果能够引入化学键连接，其粘接力将显著提高。1.1.2 分子间力分子间力又称次价键力，有范德华力和氢键力。范德华力又包括取向力、诱导力和色散 力。取向力即极性分子永久

2、偶极之间的引力。其大小与分子偶极距的平方成正比，与两分子 距离的六次方成反比。分子的极性越大，分子之间距离越近，产生的取向力越大；温度越高， 分子的取向力越弱。诱导力是分子固有偶极与诱导偶极之间的静电引力。极性分子与非极性分子靠近时，极 性分子会使非极性分子产生诱导偶极，极性分子之间也能产生诱导偶极。诱导力与极性分子 偶极距的平方成正比，与被诱导分子的变形程度成正比，与两分子间距离的六次方成反比， 与温度无关。色散力是分子色散作用产生的引力。由于电子是处于不断运动之中，正负电荷中心瞬间 的不重合（色散作用）产生的瞬时偶极诱导邻近分子产生瞬时诱导偶极，这种偶极间的力称 为色散力。色散力与分子间距

3、离的六次方成反比，与环境温度无关。低分子物质的色散力较 弱，但由于色散力具有加和性，所以高分子物质的色散力相当可观。在非极性高分子物质中， 色散力占全部分子间作用力的80100%。1.1.3 界面静电引力 当压敏胶与金属密切接触时，金属容易失去电子，压敏胶容易得到电子，所以电子可以从金属移向压敏胶，使界面两侧产生接触电势，并形成双电层而产生界面静电引力。1.1.4 机械作用力从物理化学的观点看，机械作用并非产生粘接力的因素，而是增加粘接效果的一种方法。 胶黏剂充满被粘物表面的缝隙或凹凸之处，固化后在界面区产生了啮合力。机械连接力的本 质是摩擦力，在粘接多孔材料、织物和纸时是很重要的。在上述各种

4、产生粘接力的因素中，只有分子间作用力普遍存在于所有粘接体系，其他作 用仅在特殊情况下成为粘接力的来源。1.2 粘接过程的界面化学要想形成完美的粘接，压敏胶与被粘件之间必须形成良好的浸润，而这种浸润的情况与 胶黏剂的组成与性能、被粘件的结构与性质、胶黏剂与被粘件间的相互作用密切相关，也就 是说二者之间的界面张力的影响是极为重要的。1.2.1 表面张力与界面张力液体的表面张力是作用于液体表面单位长度上使表面收缩的力。如下图一（a）可看出表 面张力是液面的分子受液体内部分子吸引的结果。其大小与液体的性质（分子间力）、纯度、 温度等有关。其作用的结果是液体总是倾向于尽可能缩小表面积，这就是空气中的小液

5、滴是 球状的原因。实际上液体表面的分子并非只受到内部分子的作用，也受到外部分子的作用，这个外部分子是气体分子，它的作用很弱，与内部分子的吸引力相比可忽略不计。下图一（b） 表示两种液体互相接触的情况。（贸体与空气接触（h）液体与液体接触图一 液体表面受力情况此时各液滴表面所受外部分子的作用是来自液体。在两种液体的分子结构、性质相关很 大时，二者表面之间的作用力比各自内部对表面的作用力小得多，其结果是这两种液滴不能 互相浸润，反之则易于浸润甚至融为一体。这两种液体分子各自受到内部引力与相互之间的 引力，此两种力的合力称为界面张力（YLl）。按此定义，人们常说的表面张力（Yl）实测为 液体与气体间

6、的界面张力（YLv）1.2.2 界面张力与浸润 从热力学角度提出的单位面积表面区的自由能数值与表面张力相等，缩小表面积能导致 表面能下降，所以缩小表面积是一个自动进行的过程。固体具有一定形状，其表面不能收缩，所以它没有表面张力而只有表面自由能Ys。在讨 论时有时称Ys为固体的表面张力。液体与固体表面接触时，处于界面区的两种分子在朝向各 相内部方向受到同种分子的引力。在朝向界面方向，受到来自界面分子的引力。此两种引力 的合力称为界面张力（YsL）低表面能固体，如果其吸引力低于液体分子的吸引力，则界面 区的液体分子有一种向液体内部收缩的张力，这就是非浸润态。高表面能固体，则界面区液 体分子有一种被

7、吸附于固体表面的压力，这就是浸润状态。浸润程度可用液体与固体接触面 的接触角。表示（见图二）。值越小，说明浸润状态越好，。90为浸润状态，990为 不浸润状态，9=0时为完全浸润状态。图二 液体在固体表面的接触情况为了便于讨论，可将压敏胶黏剂当成一种液体，被粘物当成固体。当胶黏剂被涂于被粘物表面且达到受力平衡时，其表面张力、界面张力和液体在固体表面的接触角的相互关系为：Yl cos 0 =YsySLr CSd =从以上关系中可以看出，为了增强浸润，降低e角，必须设法增大Ys、减小Y也就是 说，表面张力小的物质能很好地浸润于表面张力大的物质，反之不行。例如水的表面张力比油大得多，所以油能很好地铺

8、在水（或者冰）上，而水却不能很好地铺在油（或者蜡）上。金属、无机盐等的表面张力都很大，很容易被胶黏剂浸润，塑料的表面张力一般与胶黏剂的 相近，浸润程度差。有些表面张力很小（如聚四氟乙烯、聚甲基硅氧烷等）的材料，很难浸 润，不进行特殊处理，无法实现粘接。特别值得注意的是表面张力很大的物质，虽然很容易 被胶黏剂浸润，但在粘接前却很容易被油类污染。显然，在对表面张力很小的物件进行粘接前，在胶液中适当加一些表面活性剂也是有益的。表一为常见物质的表面张力。表一物质的表面张力Y物质温度。CY10-5Ncm-1物质温度CY10-5Ncm-1汞20484酚醛树脂2078铅350442脲醛树脂2071锌7005

9、38间苯二酚-甲醛2048铝700750环氧树脂2047银1000920聚乙酸乙烯2038金11201128硝基胶2026铜11201270酪蛋白胶2047铁15701835聚甲基丙烯酸全氟辛酯2010.6镍15501925聚全氟乙烯2016.2氧化亚铁1420585聚四氟乙烯2018.5氧化铝2080700聚氟乙烯2028钠钾硅酸盐玻璃1000225290聚氯乙烯2039水2072.7聚偏二氯乙烯2040乙醇2022.8聚甲基硅氧烷2020.1丙醇2023.7聚乙烯2031苯2028.9聚苯乙烯2033甲苯2028.4聚乙烯醇2037己烷2018.4聚甲基丙烯酸甲酯2039苯酚2040.9聚

10、对苯二甲酸乙二醇酯2043乙酸乙酯2023.9尼龙662046三氯甲烷2027.1纤维素20451.3 粘接现象的理论解释1.3.1 吸附理论 胶黏剂与被粘物表面分子的相互作用过程有两个阶段，这两个阶段不能截然分开。第一 阶段是液体胶黏剂分子借助于布朗运动向被粘物表面扩散，使两者的极性基团或链节互相靠 近。在此过程中，升温、施加接触压力、降低胶黏剂黏度等因素都有利于布朗运动的加强。 第二阶段是吸附力的产生，当胶黏剂与被粘物两种物质的分子距离达到0.51nm时，分子之 间便产生吸引力，并使分子间的距离进一步缩短到能够处于最大稳定状态的距离。吸附力的大小除与胶黏剂和被粘表面分子的结构有关外，还与它

11、们之间的距离有很大关系。当分子距离为1nm时，吸附力可达10100MPa,0.30.4nm时,可高达1001000MPa。 这个数值远远超过了目前最好的胶黏剂所能达到的强度。由此可见，能否促使胶黏剂与被粘 物表面达到分子间的接触，是产生良好粘接强度的关键。吸附理论正确地把粘接现象与分子间力的作用联系起来，尽管粘接力与胶黏剂极性之间 关系密切，但是在充分浸润的情况下，胶黏剂与被粘物的色散作用已经能够产生足够高的粘 接力，此时粘接体系分子接触区的稠密程度是决定粘接力大小的最主要因素。实际上没有必 要孤立地研究粘接强度与岗哨关系，因为胶黏剂的极性太高，有时会妨碍浸润而降低粘接力。1.3.2 静电理论

12、 当胶黏剂与被粘物体系是一种电子供受体时，由于电子从供体相（如金属）转移到受体 相（如胶黏剂），在界面区两侧形成了双电层，从而产生静电引力。当胶黏剂从被粘物表面剥离时，新生的表面带有电荷，发光现象与剥离同时发生，电子 发射强度随剥离速度的加快而增大，而且当粘贴表面的材料不同时剥离强度和电子发射强度 也随之不同。由此可见，在电子亲和力有差异的胶黏剂与粘贴表面之间存在着能够产生粘接 强度的静电引力。1.3.3 扩散理论 两种聚合物在具有相容性的前提下互相紧密接触时，由于分子的布朗运动或链段的摆动 产生互相扩散现象。这种扩散作用是穿越胶黏剂和被粘物的界面交织进行的。扩散的结果是 界面的消失和过渡区的

13、产生，从而形成牢固的接头。在粘接体系中，适当降低胶黏剂的分子量有助于提高扩散系数，改善粘接性能。例如天 然胶通过适当的塑炼，可显著提高其自粘性能。聚合物的扩散作用不仅受其分子量的影响，而且受其分子结构的影响。各种聚合物分子 链排列堆集的紧密程度不同，其扩散行为有显著不同。大分子内有空穴或分子之间有孔洞结 构者，扩散作用就比较强。天然橡胶有良好的自粘性，而乙丙橡胶自粘性差，就是因为前者 具有空穴及孔洞结构而后者没有。聚合物间的扩散作用还受到接触时间、压力、粘接温度等的影响。粘接时，粘接时间越 长、压力越高、温度越高，其扩散作用越强。1.3.4 机械理论 机械理论认为粘接作用是由于胶黏剂与被粘物表

14、面发生啮合和镶嵌而产生的。任何物体 的表面即使肉眼看起来十分光滑，但放大后看也是十分粗糙的（见图三、图四），有些表面还 是多孔性的。粘接时，胶黏剂填充渗透到被粘物表面的凹陷和缝隙中去，互相啮合和镶嵌， 从而形成良好的粘接强度。图三 镜面不锈钢表面粗糙度测试曲线图四 6061 铝板表面粗糙度测试曲线胶黏剂在粘贴前除了对被粘物表面进行清洗处理外，往往还需要打毛粗化，就是为了增 加镶嵌结合点，从而大大提高粘接强度。然而表面过于粗糙，由最高点互相接触造成缝隙过大，会使胶层易于断裂或者在凹陷处 残留气泡，从而影响粘接效果。这种微观机械啮合作用对多孔表面材料的粘接强度的确会产生显著影响，但对于非多孔 表面

15、的材料，这种作用是不重要的。然而，有些非多孔表面材料又能被粘好，这是机械理论 无法解释的。1.3.5 化学键合理论 化学键力比上述各种作用都要强得多，实践证明胶黏剂与被粘物之间发生化学反应是确 实存在的。例如硫化橡胶与黄铜、酚醛树脂与铝进行粘贴时都发生一定的化学反应，形成 Cu-S 键，O-AI键。在胶中使用偶联剂是胶黏剂与被粘物之间发生化学反应的一种重要应用。化学键虽然有很大的强度，但是在那些可能形成化学键合的粘接体系中，发生化学键合 的机会不是太多，它们的存在可能对粘接强度还会产生太大影响，但是，其对粘接件的耐环 境性的有利影响是不小的。2 压敏胶黏剂的固化压敏胶黏剂属于反应型胶黏剂，胶料

16、中存在着活性基团，在固化剂、引发剂及其他物理 条件的作用下，因胶料发生聚合、交联等化学反应而固化。按固化方式可分为固化剂固化型、 催化剂固化型和引发剂固化型等几种类型。初步固化后，胶层一般可获得一定的粘接强度，但在初步固化以后的较长时间里粘接强 度还会继续提高。由于初步固化后分子运动变难，因此这类胶黏剂在初步固化后适当延长固 化时间或者适当提高固化温度以促进后固化的顺利进行对提高粘接强度是极其有利的。对于 某一特定胶种来说，设定的固化温度是不能降低的，温度降低的结果是固化不完全致使粘接 强度下降，这种劣变是难以用延长固化时间来补偿的。3 粘接强度及其影响因素单位粘接面上承受的粘接力称为粘接强度

17、。粘接强度主要包括胶层的内聚强度和胶层与 被粘面间的黏附强度。粘接强度的大小与胶黏剂的成分、粘料的结构与性质、被粘物的性能 与表面状况及使用时的操作方式都有关系。3.1 胶黏剂粘料的物理力学性能3.1.1 线型非晶态高聚物的物理状态 胶黏剂的粘料多为合成高分子，不同的组成与结构对其物理力学性能影响很大，此处仅 以线型非晶态高聚物为例加以讨论。图五是典型的线型非晶态高聚物在一定负荷下的形变-温度曲线，它直观地反映出这类聚 合物在一定温度下所处的物理状态与一些力学性能。图五 线性非晶相高聚物的形变-温度曲线曲线大致可分为A、B、C三个区域，A为玻璃态，B为高弹态，C为黏流态，相应地转 变点为玻璃化

18、温度tg,黏流化温度tf。从表二可以看出各种状态中高分子运动的状况及物理力 学性能是不同的，涉及到共价键键角、键长的变动，侧链基团的相对位移。在力学性能方面 表现为高聚物能发生快速、可逆、低数量级（1%以内）的弹性形变，慢速可逆、高数量级（可 高达 1000%）高弹形变与高分子链位移引起的不可逆塑性形变等三种类型的形变。表二 线性非晶态高聚物的物理状态与物理力学性能运动状态运动类型形变类型形变能力玻璃态键参数运动可逆普弹小咼弹态键参数、链段运动可逆高弹大黏流态键参数、链段、链运动不可逆塑性很大玻璃化温度是表征高分子性能的一个重要参数，在以玻璃化温度为中心的一个窄小温度 范围内，各种物理性能（如

19、热膨胀系数、热容量、比容、扩散系数、介电常数、机械强度等） 都发生急剧的变化。凡是增加分子链中原子或基团之间的作用力，或者增加链段运动的空间 障碍（例如交联或引入大的取代基）都能提高玻璃化温度，而引入柔性链节或加入增塑剂都 能使玻璃化温度降低。线性非晶相聚合物进行适量交联可以提高其玻璃化温度和力学性能。 交联高分子在交联密度较高时玻璃化温度不明显，有时改称热变形温度（HDT）；交联密度很 低时，交联密度的变化对玻璃化温度的影响不很明显。黏流化温度是固液转变点，其大小与 粘料的分子量、胶黏剂中加入的增塑剂等助剂有关。3.1.2 粘料的蠕变与应力松弛与低分子化合物不一样的是高分子化合物运动都需要一

20、定的时间，因此在外力作用下产 生形变时，形变的建立需要一定的时间。在应力保持恒定时形变随时间的延长而增大，这种 现象称为蠕变。同样，在外力消除后，回到无应力状态也需要一定时间。高分子材料的蠕变 与它所处的温度有关，当温度比玻璃化温度低很多时，由于链段运动以缓慢的速度进行，羽能明显观察到蠕变现象。在玻璃化转变区中蠕变对温度非常敏感，进入高弹区以后，在外力 作用下能发生很大的形变，这时蠕变又减小了。如果将高分子材料的形变固定起来，就可以看到随着作用时间的延长，应力下降，这种 现象称为应力松弛。应力松弛与所处的温度有关，而且也是在玻璃化转变区最为明显。蠕变和应力松弛对粘接强度影响很大，对于黏弹性高聚

21、物，在温度升高时分子链段运动 加快，应力松弛也就加快， 以致在受载时也显示出较大的形变和较低的强度。以上讨论结果 表明提高测试温度和降低加载速度有着同等的效果。3.2 胶黏剂粘料的化学结构与粘接强度 合理的粘接体系在受力破坏时大多呈现内聚破坏和混合破坏，胶黏剂的粘接强度在很大 程度上取决于胶层的内聚力，而其内聚力是与粘料的化学结构密切相关的。3.2.1 极性与内聚能密度分子的极性大小可以用内聚能密度（CED ）反映出来。内聚能密度大的分子极性也大。 低分子物的CED可以通过测定其蒸发能来求得，高分子物的CED为分子中各基团的CED之 和。CED = 82 =G)2式中，P为密度；M为相对分子质

22、量；G为基团内聚能的平方根值；为内聚能密度的平 方根值， 也称溶解度参数。表三 有机基团的内聚能值基团内聚能，kJ/mol基团内聚能，kJ/mol-CH37.45-C00CH323.43=化7.45C00C2H526.07-CH -24.14NH -14.77= CH-4.14Cl14.23-CH-1.59-F8.621-Br17.99-0 6.28-I21.09-OH30.39no230.12= C = 017.87-SH17.78-CHO19.67-CONH255.23-COOH37.53-CONH -67.78对于高表面能的被粘物来说，胶黏剂的极性越强，其粘接强度越大。对于低表面能的被

23、粘物来说，胶黏剂极性增大往往导致粘接体系的浸润性变差而使粘接强度降低。另外，胶黏 剂极性增大还会使胶层的耐热性提高，耐水性下降，胶的黏度增大。3.2.2 分子量与分子量分布聚合物的分子量对聚合物的一系列性能有着决定性的作用。一般地，分子量小，有利于 胶黏剂对被粘物的浸润，有利于粘接，但分子量太低，内聚强度低，不利于粘接。对于用直 链聚合物粘料构成的胶黏剂，在发生内聚破坏的情况下，粘接强度随分子量升高而增大，升 高到一定范围后逐渐趋向一个定值。在发生多种形式破坏时，从表四、表五可以看出，分子 量较低的一般发生内聚破坏，随分子量增加粘接强度增大，并趋向一个定值。当分子量增大 到使胶层的内聚力与界面

24、的粘接力相等时，开始发生混合破坏。分子量继续增大，由于压敏 胶的浸润能力下降，粘接体系发生界面破坏而使粘接强度显著降低。也就是说粘料聚合物的 分子量与胶层的内聚强度、胶层对被粘物表面浸润性能有密切关系，从而严重影响粘接体系 的粘接强度与接头破坏类型。另外，从力学性能来说，分子量提高对韧性有利。表四 聚异丁烯分子量对粘接结果的影响相对分子量剥离强度Ncm-i破坏类型相对分子量剥离强度Ncm-i破坏类型70000.00内聚1500000.66界面200003.62混合2000000.67界面1000000.66界面 聚异丁烯粘接赛璐玢表五 E 型环氧树脂分子量对粘接结果的影响相对分子量剪切强度MP

25、a相对分子量剪切强度MPa约15010.0约 100015.0约34018.0混合物22.5约45016.5 固化剂为二乙烯三胺，粘接硬铝。 混合物为相对分子量为 1000、340、150 的树脂按 1:0.5:0.3 配比。平均分子量相同或相近、分子量分布不同时，其粘接性能也不相同。一般来说分子量分 布宽时，胶层的浸润性好，内聚强度低；分布窄时，浸润性差，内聚强度高。前者倾向于内 聚破坏，后者倾向于界面破坏。表五为热固型胶黏剂分子量影响的情况，与聚异丁烯的情况相似，但三种环氧树脂混用 （平均分子量 402）可能是主要组分分子量1000的树脂有利于胶层的内聚强度与韧性，而低 分子量组分有利于胶

26、液浸润，从而具有很好的粘接强度。表六是分子量为1535 与 395 的聚乙 烯醇缩丁醛混合制成的胶黏剂粘接硬铝时的情况，从中可以看出低聚物中加入少量高聚物可 获得最佳的剥离强度。表六 聚合度分布对粘接力的影响1535/395 配比平均聚合度剥离强度Ncm-11535/395 配比平均聚合度剥离强度Ncm-1100/0153518.8220/8046831.7550/5062818.8210/9042748.8033/6752324.400/10039524.7025/7548526.753.2.3 主链结构粘料分子的主链结构主要决定胶层的刚柔性。对于主链全由单键组成的聚合物，由于分 子链或链段

27、较容易运动而柔性大，冲击强度好。含有芳环、芳杂环等不易内旋转的结构时刚 性大，粘接性能较差，但耐热性好。如果分子中既含有柔性结构，又含有刚性结构，还含有 极性基团，则一定具有较好的综合物理力学性能。表七为线型聚合物链节组成与结构对其刚 柔性的影响。表七 线型聚合物主链的刚柔性冈性柔性高柔性-叽叽-0 CH S 2-CO-ch2ch T)CH 0 2(-CH丄C = CH-CH2CH2 COCH 2-CONH C(CH3)2CH2 NHCH 23.2.4 侧链结构表八 侧基与聚合物柔性侧基特征聚合物柔性大小侧基极性聚丙烯聚氯乙烯聚丙烯腈侧基距离聚氯丁二烯聚氯乙烯侧基数目聚丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲

28、酯侧基大小聚丙烯聚苯乙烯表九 粘接强度与共聚物侧链结构的关系胶黏剂剥离强度Ncm-1破坏类型1, 4-聚合的丁二烯50%, 1, 2-聚合的丁二烯50%14.16内聚1, 4-聚合的丁二烯20%, 1, 2-聚合的丁二烯80%5.39混合丁二烯70%,苯乙烯30%13.41内聚丁二烯50%,苯乙烯50%0.14界面丁二烯70%，甲基苯乙烯30%7.56混合表八与表九是聚合物侧基对胶层性能影响的情况，从中可以看出粘料聚合物所含侧链的 种类、体积、位置和数量等对胶层的性能有重大影响。基团的极性对分子间力影响极大，时 分子的柔性好，极性大时分子的刚性大。基团间距离越大，柔性越好。另外，在取代基是较

29、长的脂肪链（如脂肪酸基团）时，这些直链状的侧基在一定范围内链增长，分子的柔性大， 具有内增塑作用。如果链太长则产生互相缠绕，不利于内旋转而使柔性和粘接力下降。3.2.5 交联度 线型聚合物产生交联时原来链间的次价力（分子间力）变成了化学键力，此时聚合物的 各种性能都发生重大变化。在交联度不高的情况下，链段运动仍可进行，材料仍具有较高的 柔性。交联点增多，尤其是交联桥同时变短时，聚合物材料变硬发脆。也就是就交联度增大， 聚合物材料蠕变减少，模量提高，延伸率降低，浸润性变差。由于粘接体系在胶液固化前就 能完成扩散和浸润等过程，所以可以通过适当交联来提高胶层的内聚力，从而大大提高粘接 强度，这在以内

30、聚破坏为主的粘接体系中更为重要，可根据粘料的结构特点用不同方法实施 交联。3.3 影响粘接强度的物理因素3.3.1 粗糙度和表面形态被粘物表面的粗糙程度是产生机械粘接力的源泉，在浸润性好（ev 90）时，压敏胶 在粗糙表面的浸润性比在光滑表面上好。在浸润性不好（090）时情况相反，在e=90 时胶黏剂对两种表面的浸润性相等。因此，在对被粘物表面进行糙化处理时，需要注意所用 胶液对该表面的浸润情况，浸润性不好就不适宜进行糙化处理。另外，糙化能增大粘接强度 的原因是增大了接触面积，但糙化过度易滞留空气，有损浸润作用而不利于粘接。除了粗糙 度外，被粘接表面的污染情况对粘接强度的影响也很大，它们不利于

31、胶液的浸润作用，常使 粘接失败。3.3.2 弱界面层 当胶黏剂与被粘物之间的粘接力主要来自分子间力的作用，而胶黏剂和被粘物中存在相 容性差，易迁移（向界面）的低分子量杂质，并且这种低分子量杂质对被粘接物表面的吸附 力比对胶黏剂强时，界面间的作用力就会减弱，即产生弱界面层。这种弱界面层的存在常使 接头在此处脱开而使粘接失败。加强静电引力，去掉有害的低分子杂质，增大交联度，引入 化学键合或使用偶联剂等方法可以减小或者去掉弱界面层，加强粘接作用。虽然弱界面层的产生主要来源于小分子杂质的存在，但在胶黏剂或被粘物中含有低分子 物不一定产生弱界面层。如环氧树脂或聚氯乙烯中加入适当的增塑剂时，非但不会降低强

32、度， 而且改善了粘接性能，这是因为增塑剂与环氧树脂等有良好的混溶性，不会析出和集中到界 面区形成弱界面层。3.3.3 胶层厚度 厚的胶层往往存在较多缺陷，因此一般说来胶层厚度减少，粘接强度升高（胶层厚时剥 离强度会适当提高），当然，胶层过薄也会引起缺陷而降低粘接强度。3.3.4 使用时间随着使用时间的增长，常因粘料的老化而降低粘接强度。胶层的老化与胶黏剂的物理化 学变化、使用时的受力情况及使用的环境有关。冷热变更将引起接头中内应力变更，使粘接 力下降，干湿交替使极性粘料构成的胶层脱胶，光、热、氧、水等可使胶层老化。4 压敏胶黏剂4.1 压敏胶黏剂的组成4.1.1 粘料有橡胶和合成树脂等材料，其

33、作用是给予胶层足够的内聚强度和粘接力，用量3050%。4.1.2 增黏剂有松香及其衍生物、萜烯树脂及石油树脂等，其作用是增加胶层粘附力，用量2040%。4.1.3 增塑剂作用是增加胶层的快粘性，用量010%。4.1.4 防老剂作用是提高使用寿命， 02%。4.1.5 填料作用是提高胶层内聚强度，降低成本，用量040%。 另外，对某些压敏胶，还需要加入黏度调节剂、硫化剂及溶剂等。4.2 常用压敏胶黏剂4.2.1 橡胶型压敏胶 以天然橡胶为粘料的压敏胶，相容性、压敏性、抗蠕变性都好，但耐老化性差，且硬度变化大。以合成橡胶为粘料的压敏胶耐热性、耐久性都比天然橡胶的好，但粘接强度差。可 将天然橡胶与合

34、成橡胶并用，部分硫化交联，进行接枝改性或加入适当的补强填充剂改性， 这些方法都能提高胶层的耐老化性能，增大胶黏剂的使用寿命。4.2.2 丙烯酸酯型压敏胶其粘料是丙烯酸酯类与其他乙烯类单体的共聚物。共聚单体分为主单体、次单体和官能 单体。主单体有丙烯酸丁酯等，作用是提供韧性和粘接性。次单体有甲基丙烯酸甲酯、苯乙 烯等，为硬性单体，能提供内聚强度和刚性。官能单体是含有其他官能团的单体，例如，甲 基丙烯酸羟乙酯等，在聚合过程中能发挥交联作用，进一步提高粘接力、内聚力和耐热蠕变 性。这种科学的单体配合能使共聚物本身就具备压敏胶黏剂的基本性能，因此丙烯酸酯压敏 胶几乎是单组分的。与橡胶型压敏胶黏剂相比，

35、丙烯酸酯型压敏胶黏剂不加防老剂就具有优 良的耐候性和耐热性，良好的耐油性，胶层透明且无相分离和迁移现象。由于通过共聚可以 引起各种极性基团，增大了分子间的次价力作用，因此具有比较大的粘接强度和内聚强度。4.2.3 有机硅压敏胶 由硅橡胶和硅树脂配合而成，硅橡胶作为基本组分，硅树脂作为增黏剂。压敏胶的性能随二者比例的变化而变化。在配方中，硅生胶的相对分子质量约为1.5X1055X105,但对硅 树脂要进行适当的选择，要求末端带有活性端基。常用的有甲基硅树脂、甲基苯基硅树脂、 苯基乙烯基硅树脂。它们都有良好的热稳定性，有机硅压敏胶的粘接性能良好，粘接在铝片 上，强度为21MPa，经260CX7天，

36、强度不变。作为有机硅压敏胶的背衬材料有聚酯、涤 纶等。4.3 压敏胶黏带的构成1-压敏胶黏剂；2-底涂剂；3-基材；4-背面处理剂；5-隔离纸图六 压敏胶黏带示意图4.4 压敏胶黏剂的黏附特性压敏胶黏剂的压敏性是它的黏附特性的表现，其黏附特性是由快黏力（A）、粘接力（B）、 内聚力（C）和黏基力（D）四个要素组成的，它们之间的关系如图七所示。图七 压敏胶的四个黏附要素快黏力（A）是指当胶黏带与被粘物以最轻的压力、最快的速度接触后立即分离所表现出 来的一种界面剥离力，可以理解为初黏性。粘接力（B）是指进行适当的粘贴后胶黏带与被粘物表面之间所体现出来的剥离力，其大 小决定着胶黏带的黏附性能。内聚力（C）即胶层的内聚强度，它与分子间力、分子间键、分子大小及分子间的排布方 式有关。黏基力（D）即压敏胶与基材之间的粘接力或者说压敏胶与底胶及底胶与基材之间的粘接 力。上述四力应当满足AVBVCVD的关系。