溶劑型丙烯酸酯壓敏膠聚酯表面保護(hù)膜的制備和性能研究

郭玉英，王浩，張坤臺(tái)，時(shí)茜

（1. 溫州大學(xué) 化學(xué)與材料工程學(xué)院，浙江 溫州 325035；2. 老河口市食品藥品監(jiān)督管理局，湖北 襄陽 441800；3. 則富紙制品（深圳）有限公司，廣東 深圳 518104）

表面保護(hù)膜是一種對(duì)其他材料表面具有保護(hù)功能的特殊膜狀材料[1]。廣泛粘貼在不銹鋼板、有機(jī)玻璃、塑料板材、電子產(chǎn)品等各種高光潔度的材料表面，使其在搬運(yùn)、加工、貯存和使用等過程中，避免表面被劃傷、磨損和污染等[2,3]。一款高品質(zhì)的表面保護(hù)膜，除本身沒有任何不良?xì)馕锻?，?duì)特定的被保護(hù)材料表面，還必須易粘貼、易剝離、無任何污染[4-6]。表面保護(hù)膜的基本結(jié)構(gòu)包括膠粘層和基材[7]。目前，通過對(duì)膠粘劑的研究而獲得特定性能保護(hù)膜的報(bào)道較多[8-11]，但對(duì)工業(yè)化生產(chǎn)中其他影響保護(hù)膜性能的報(bào)道幾乎沒有[12]。在實(shí)際生產(chǎn)中，在保證產(chǎn)品等級(jí)的前提下，應(yīng)盡可能地降低原材料的損耗，實(shí)現(xiàn)企業(yè)效益最大化。本文根據(jù)膠水供應(yīng)商提供的溶劑型丙烯酸酯壓敏膠和配套的固化劑，從膠粘劑配方、干膠厚度和基材厚度對(duì)保護(hù)膜性能的影響進(jìn)行研究，為企業(yè)開發(fā)出有實(shí)用價(jià)值的聚酯表面保護(hù)膜。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試驗(yàn)原料與儀器

溶劑型丙烯酸酯壓敏膠粘劑 A、B（外觀，無色透明；固含量，30%；粘度，12 P / 25 ℃），丙烯酸酯類共聚物固化劑C（固含量，30%），常州艾卡新材料科技有限公司；乙酸乙酯，工業(yè)級(jí)；PET原膜（膜厚，38 / 50 / 75 μm；達(dá)因值，42 ～ 48），PET離型膜（膜厚，25 μm），市售。

旋槳式攪拌器，實(shí)驗(yàn)室小型涂布機(jī)，薄膜厚度規(guī)，熱風(fēng)循環(huán)烘箱，初粘性測(cè)試儀，保持力測(cè)試儀，180o剝離力測(cè)試儀，恒溫恒濕機(jī)等。

1.2 聚酯表面保護(hù)膜的制備

在環(huán)境溫/濕度（23 ℃ / 65% R.H.）條件下，按配方準(zhǔn)確稱量壓敏膠粘劑和固化劑，依次放入套有一次性塑料袋的鋼桶中，緩慢勻速攪拌5 min，此時(shí)，可根據(jù)需要加入適量的稀釋劑（乙酸乙酯），繼續(xù)攪拌2 min，待溶液混合均勻后，靜置1 min消泡。以PET原膜為基材，對(duì)其進(jìn)行涂布（線速度，1.2 m／min；烘箱溫度，130 ℃），制備時(shí)，對(duì)其干膠厚度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并貼合面材（PET離型膜），制得的雙層保護(hù)膜需高溫熟化（45 ℃/3 d），最后冷卻放置在陰涼處，待檢驗(yàn)。其制備工藝流程如圖1所示。

圖1 聚酯表面保護(hù)膜的制備工藝流程

1.2.1 膠粘劑A的PET保護(hù)膜的制備

按上述制備工藝流程，以配方（A : C = 100 : 0.5/ 0.7 / 1.0 / 1.2 / 1.5），分別對(duì)PET原膜（膜厚，38 / 50/ 75 μm）進(jìn)行涂布，制備干膠厚10μm的保護(hù)膜。

1.2.2 膠粘劑B的PET保護(hù)膜的制備

按上述制備工藝流程，以配方（B : C = 100 : 0.5/ 1.0 / 1.5 / 2.0 / 2.5 / 3.0），對(duì)50#PET原膜進(jìn)行涂布，分別制備干膠厚10 / 12 / 15 μm的保護(hù)膜。

1.3 聚酯表面保護(hù)膜的性能測(cè)試

按配方制備的保護(hù)膜，高溫熟化完畢后，須對(duì)其進(jìn)行三力（初粘力、持粘力、剝離強(qiáng)度）和老化性能測(cè)試。

1.3.1 初粘力

按照GB/T 4852-2002，在保護(hù)膜熟化完畢后的第3天及第60天對(duì)其進(jìn)行測(cè)試。

1.3.2 持粘力

按照GB/T 4851-1998，在保護(hù)膜熟化完畢后的第3天及第60天對(duì)其進(jìn)行測(cè)試。

1.3.3 180o剝離強(qiáng)度

按照GB/T 2792-1998，在保護(hù)膜熟化完畢后的第N天（N = 3、5、7、11、15、19、26、33、40、45、60），對(duì)其剝離強(qiáng)度進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)，其中，每種保護(hù)膜每次測(cè)試四次，取平均值，以此平均值確定每種保護(hù)膜的最終剝離強(qiáng)度。

1.3.4 耐熱老化性能測(cè)試

將貼好保護(hù)膜的SUS 304#不銹鋼鏡面鋼板放置在溫/濕度為65 ℃ / 65% R.H.的恒溫恒濕機(jī)內(nèi)連續(xù)3天后取出, 在室溫下放置30 min后，快速剝離，觀察鋼板表面有無膠粘劑殘留、起霧等脫膠現(xiàn)象。

2 結(jié)果與討論

2.1 聚酯表面保護(hù)膜的主要性能

由表1可知，所制備的保護(hù)膜均具備較低的初粘力（3#鋼球）、類似的持粘力（0.0 ～ 0.2 Hr/kg/inch2）和良好的耐老化性能，并具備低（中）剝離強(qiáng)度[10]。

表1 聚酯表面保護(hù)膜的主要性能

2.2 基材厚度對(duì)保護(hù)膜剝離強(qiáng)度的影響

對(duì)于（A+C）保護(hù)膜而言，在使用相同的固化劑配比（A : C = 100 : 0.5 / 0.7 / 1.0 / 1.2 / 1.5）和干膠厚（10 μm）的情況下，其剝離強(qiáng)度隨著基材厚度的增加（38 ＜ 50 ＜ 75 μm），逐漸地降低（38#＞ 50#＞ 75#）（圖2）。此類現(xiàn)象可歸因于：當(dāng)基材厚度增加時(shí)，其彎曲的形狀逐漸發(fā)生變化，曲率增大，從而使測(cè)試所得的剝離力強(qiáng)度值下降[13]。

圖2 基材厚度對(duì)保護(hù)膜剝離強(qiáng)度的影響

2.3 干膠厚度對(duì)保護(hù)膜剝離強(qiáng)度的影響

對(duì)于（B+C）保護(hù)膜而言，在使用相同的固化劑配比（B : C = 100 : 0.5 / 1.0 / 1.5 / 2.0 / 2.5 / 3.0）和基材（50#PET原膜）的情況下，其剝離強(qiáng)度隨著干膠厚度的增加（10 ＜ 12 ＜ 15 μm），逐漸地增加（10＜ 12 ＜ 15 μm）（圖 3）。此類現(xiàn)象，可用 D. H. Kaeble剝離強(qiáng)度理論表達(dá)式來進(jìn)行解釋，很明顯，180o剝離強(qiáng)度（P / b）與干膠厚度（a）成正比關(guān)系[13]，而實(shí)驗(yàn)中保護(hù)膜的剝離強(qiáng)度與干膠厚度幾乎成線性關(guān)系，與此理論式較相符。

圖3 干膠厚度對(duì)保護(hù)膜剝離強(qiáng)度的影響

2.4 固化劑對(duì)保護(hù)膜剝離強(qiáng)度的影響

正如圖2和3中的折線所示，在基材和干膠厚度相同的情況下，保護(hù)膜的剝離強(qiáng)度會(huì)隨著固化劑配比的增加而逐漸下降。此類現(xiàn)象，可歸因于：隨著固化劑配比的增加，壓敏膠聚合物分子發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，使其相對(duì)分子量迅速增大，并形成一定程度的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而增加了壓敏膠的內(nèi)聚強(qiáng)度和本體黏度，使得其對(duì)被保護(hù)材料表面的潤濕性變?nèi)?，降低了界面粘合力，剝離強(qiáng)度值減小[10,11,13]。

3 結(jié) 語

總之，通過調(diào)整膠粘劑（A、B）與固化劑（C）的配比、干膠厚度和基材厚度，制備了兩類壓敏膠聚酯表面保護(hù)膜。研究發(fā)現(xiàn)，這些保護(hù)膜具備較好的綜合性能（初粘性較低，易粘貼；低（中）剝離強(qiáng)度，易剝離；可耐老化性，耐用），并且在生產(chǎn)中，可根據(jù)固化劑用量、干膠厚度和基材厚度對(duì)剝離強(qiáng)度的影響，獲取不同剝離強(qiáng)度的保護(hù)膜。在客戶指定的剝離強(qiáng)度條件下，我們盡可能優(yōu)化生產(chǎn)工藝，使用較薄的基材和干膠厚度，以達(dá)到企業(yè)利益最大化，現(xiàn)有成品已得到客戶認(rèn)證，并大量采購。

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