技术・
讲座
, 2008, 22(3) :179～182SI L I CONE MATER I A L
有机硅压敏胶(一)
黄文润
(中蓝晨光化工研究院有限公司, 成都610041)
摘要:介绍了有机硅压敏胶的特性、分类、组成、结构、硫化特性, 有机硅压敏胶的黏附性及评价方法, 以及改善有机硅压敏胶黏附性的方法。
关键词:硅橡胶, MQ 树脂, 压敏胶
中图分类号:T Q43314+38 文献标识码:A 文章编号:1009-4369(2008) 03-0179-04
1 概述
压敏胶是一类室温呈干状、具有干黏性和永久黏性的材料。胶粘带是压敏胶的主要使用形式。在手指或手掌轻压下, 黏附在基材表面; , 和丙烯酸酯类, 是现代生活、。
有机硅压敏胶(以下简称SiPS A ) 不仅像通用型有机压敏胶一样对金属、纸、玻璃、织物、塑料等表面有黏附性, 而且对聚四氟乙烯、硅橡胶制品等低能表面也有很好的黏附性, 是唯一能
在-65～300℃(见表1) , 、; 、H 级电绝、线路基板波峰焊屏、耐低温胶带、医用胶带, 以及硅橡胶按键的粘接、有机硅剥离纸的搭接等不能使用有机压敏胶带的部位。
目前市场上的有机硅压敏胶按硫化体系可分为2大类:一类为20世纪70年代开发的过氧化物硫化型, 另一类为20世纪80年代开发的加成型。新的硫化体系, 如光固化型、电子束固化型及室温硫化型等品种也在积极开发中。
表1 有机硅压敏胶与有机压敏胶的性能比较
有机硅压敏胶
项目
加成反应型
产品形态耐热温度/℃耐寒温度/℃耐化学药品性耐候性对氟塑料表面对有机硅表面硫化条件
溶剂型
300-65
有机压敏胶
丙烯酸酯类各种形态
1500
过氧化物硫化型
溶剂型
200-65
橡胶类各种形态
良好非常好强粘附中强粘附
100℃(一段硫化)
良好非常好强粘附强粘附
180℃(二段硫化)
不同品种有区别
良好不粘不粘不同品种有区别
不同品种有区别
不好不粘不粘不同品种有区别
2 有机硅压敏胶的组成
质量比为1∶1～1∶15, 量之比为1∶100～1∶1000。
其中, 硅橡胶生胶为有机硅压敏胶的成膜物质,
有机硅压敏胶一般由硅橡胶生胶、MQ 树脂
及有机溶剂组成。硅橡胶生胶与MQ 树脂的 收稿日期:
2008202215。
・ 180・第22卷
分子结构如式1所示, R 主要为甲基, 也可以为苯基(摩尔分数5%～20%) 及少量乙烯基; MQ 树脂由M 链节与Q 链节构成, 分散在硅橡
从图1、图2可以看出, 当MQ 树脂的n M /
n Q 值在0175～1110之间时, 剥离力随硅橡胶生
胶与MQ 树脂的质量比的增加而增加, 达到极大值后下降; 持粘性则随硅橡胶生胶与MQ 树脂的质量比的增加而下降, 达到极小值后又增加至平衡点, 但这种变化对n M /n Q 值为0175的MQ 树脂则不明显。这种极大值、极小值的变化规律可从交联结构、动态粘弹性变化及n M /n Q 值对有机硅压敏胶的能量损失角的变化规律加以解释
[1-2]
胶生胶中, 为有机硅压敏胶的粘接成分, 其分子结构如式2所示, R 全部为甲基, 用于加成型有机硅压敏胶时也可以含少量乙烯基。MQ 树脂的M 链节与Q 链节的量之比(n M /n Q ) 及硅橡胶生胶与MQ 树脂的质量比对有机硅压敏胶(过氧化苯甲酰硫化后) 黏附性的影响见图1、图2
。
。
有机硅压敏胶中一般使用n M /n Q 值为016～019的MQ 树脂。但制法不同, 相同n M /n Q 值的MQ 树脂对有机硅压敏胶性能的影响也有差别。
以水玻璃为原料制得的MQ , 在室温及高温下的剥离力MQ Q
; 硅酸酯水解物中2～6个聚合度的直链低聚物混合物, 低聚物在反应中再断链, 与M 链节形成MQ 树脂
[1]
。经Si NMR 解析, 水玻璃法中的Q 链
29
节比硅酸酯法中的规整, 其推测的结构见图3。所形成的低聚物可进一步缩聚, 形成1～8个聚合度的低聚物的混合物
。
水玻璃法
图1 有机硅压敏胶组成与其黏附性的关系μm
) (基材为聚四氟乙烯, 胶层厚度40
硅酸酯法
图3 反应初期形成的MQ 树脂低聚物的推测结构
图2 有机硅压敏胶组成与其持粘性的关系
(负荷500g, 粘接面积20mm ×10mm )
3 有机硅压敏胶的结构及硫化特点
有机硅压敏胶的制法可以是将硅橡胶生胶与
第3期黄文润等. 有机硅压敏胶(一) ・ 181・
MQ 树脂在溶剂中简单地混合均匀; 也可以是先
在催化剂存在下, 将硅橡胶生胶与MQ 树脂胶在溶剂中进行缩合反应后再加入其它助剂制成。采用前法配制的有机硅压敏胶硫化后, 在高温下的持粘性较低; 采用后法制得的有机硅压敏胶的持粘性较好。据推测, 采用缩合反应制得的有机硅压敏胶具有图4所示的海岛结构
[3]
剥离力:将有机硅压敏胶涂布在指定的胶带
基材上, 硫化后贴合在试板表面, 按常法以300mm /min 的速度测其180°剥离力, 单位为N /25mm。剥离力的测试数值与硫化条件、胶层厚度有关(见图5) , 不同品种的有机硅压敏胶的比较应在相同条件下进行
。
。
图4 有机硅压敏胶的结构示意图
过氧化苯甲酰(BP O ) 硫化有机硅压敏胶的硫化特性:, BP O (下除去溶剂硫化5m in 或在180℃下硫化3, 使胶带
、(:; 硫化条件150℃×5m in )
基材的材质受耐热性限制。将BP O 代以2, 4-二氯过氧化苯甲酰, 硫化温度可以降至140℃。三
是BP O 的标准用量为2%～4%, 在此范围内可以通过BP O 的用量调整有机硅压敏胶的黏附性; 用量增加, 黏附性下降。
加成型有机硅压敏胶的硫化特性:一是硫化温度低(100～130℃) , 时间短(1～3m in ) , 除溶剂与硫化过程可以同时完成。二是可以使用耐热性较差的胶带基材, 其耐热性比过氧化物硫化有机硅压敏胶高。三是硫化过程无副产物产生, 比BP O 硫化有机硅压敏胶更纯净, 适合用于电子、医学领域。四是硫化过程不能接触含N 、P 、S 等元素的有机物, 含Sn 、Pb 、Hg 、B i 、A s 等
初粘性:指胶带不施加外力、立即黏附在被粘物表面的能力。文献中一般采用探针黏性表征; 工业上则常用滚球黏性表征。测探针黏性的仪器由1根直径5mm 的平头测量杆与测力计连接构成探针, 用机械方法升起探针探头和压敏胶接触, 按设定的接触压力与时间接触压敏胶后, 按设定的速度拉开, 测量从压敏胶上拉开探头所需的力, 即为探
2
针黏性, 单位为N /c m 。通常, 测试有机硅压敏胶
22
的条件是接触压力20N /c m 或100N /cm , 接触时间015s 或1s, 拉开速度015c m /s 或1c m /s 。滚球黏性的测试方法是将一定直径和质量的钢球沿倾斜30°的槽板助走, 以在待测胶带上10c m 距离内停止滚动的钢球最大号数表示初粘性。
持粘性:定义为恒定负载下有机硅压敏胶胶带对剪切作用的抵抗力, 测试装置如图6所示。通常是用一定时间内胶带拉滑的距离表示, 单位mm
。
金属的离子性化合物, 否则会使铂催化剂失去催化活性。
4 有机硅压敏胶的黏附性及评价方法
[4]
有机硅压敏胶的黏附性主要用剥离力、初粘性及持粘性评价。除上述3个主要性能外, 对胶带基材的投锚力及对隔离纸的剥离性也是重要评价项目。但这又涉及到与有机硅压敏胶配套的相关材料, 如专用的底涂剂及防粘隔离剂。
图6 有机硅压敏胶持粘性测试装置示意图1—平板; 2—接触平板的胶带(25mm ×25mm ) ; 3—负载(500g 或1kg ) ; 4—缓冲垫
・ 182・第22卷
测试一般在室温下进行, 或按胶带预定的用途在低温(-50℃) 或高温(108℃或150℃) 下进行。
除上述黏附性评价方法外, 为了评价实际应用中有机硅压敏胶的性能, 还可测试其它性能, 如对背材的黏附力、胶带的解卷力、胶带贴合后压敏胶在基材表面的残留性等。
5 改善有机硅压敏胶性能的方法
511 改善有机硅压敏胶的持粘性的方法
图7 两种不同黏附性的有机硅压敏胶
的质量比对其黏附性的影响
采用含少量苯基的二甲基硅氧烷/二苯基硅氧烷共聚物生胶与MQ 树脂配制有机硅压敏胶, 可以改善有机硅压敏胶的低温及高温持粘性; 并能涂布在有机硅剥离纸上, 然后转移到各种材质的胶带基材上。512 调整有机硅压敏胶黏附性的方法
同系列的有机硅压敏胶之间可以混合, 节其黏附性。图7为2
参考文献
[1]岩淵元亮.
- 感压接着剂[J ].接着の技
術, 1995, 15(2) :221
[2]. 粘着完) [J ].接着,
(4) :[. での研究動向[J ].接着,
(8) :18.
[4]北京粘接学会编译. 胶粘剂技术与应用手册[M].
北京:宇航出版社, 1991:577.
S ili cone Pressure Sen siti ve Adhesi ve (Ⅰ)
HUANG W en 2run (Chengrand Research I nstitute of Che m istry I ndustry Co . , L td,
China Nati onal B luestar, Chengdu 610041)
Abstract:The characteristics, classificati on, compositi on, structure and vulcanized characteristics of sili 2cone p ressure sensitive adhesive are intr oduced, and the adhesi on of silicone p ressure sensitive adhesive and e 2valuati on methods, as well as the methods t o i m p r ove the adhesi on of silicone p ressure 2sensitive adhesive .
Keywords:silicone, MQ resin, p ressure sensitive adhesive (上接第178页)
M ea surem en ts of I m provem en t on Reli a b ility of Co m posite I n sul a tors i n L ong 2term O pera ti on
WU Guang 2ya, Z HANG Rui, ZHANG Q in
(W uhan H igh Voltage Research I nstitute of SGCC, W uhan 430074)
Abstract:W ith the co mbinati on of operating experience of the co mposite insulat or and its technol ogy de 2vel opment, causes f or mechanical and electrical faults f or the composite insulat ors were analyzed in this paper . Methods were put f or ward t o i m p r ove the reliability of composite insulat ors in l ong 2ter m uses . Future research directi ons were als o suggested .
Keywords:composite insulat or, silicone rubber, operating characteristics, reliability
技术・
讲座
, 2008, 22(3) :179～182SI L I CONE MATER I A L
有机硅压敏胶(一)
黄文润
(中蓝晨光化工研究院有限公司, 成都610041)
摘要:介绍了有机硅压敏胶的特性、分类、组成、结构、硫化特性, 有机硅压敏胶的黏附性及评价方法, 以及改善有机硅压敏胶黏附性的方法。
关键词:硅橡胶, MQ 树脂, 压敏胶
中图分类号:T Q43314+38 文献标识码:A 文章编号:1009-4369(2008) 03-0179-04
1 概述
压敏胶是一类室温呈干状、具有干黏性和永久黏性的材料。胶粘带是压敏胶的主要使用形式。在手指或手掌轻压下, 黏附在基材表面; , 和丙烯酸酯类, 是现代生活、。
有机硅压敏胶(以下简称SiPS A ) 不仅像通用型有机压敏胶一样对金属、纸、玻璃、织物、塑料等表面有黏附性, 而且对聚四氟乙烯、硅橡胶制品等低能表面也有很好的黏附性, 是唯一能
在-65～300℃(见表1) , 、; 、H 级电绝、线路基板波峰焊屏、耐低温胶带、医用胶带, 以及硅橡胶按键的粘接、有机硅剥离纸的搭接等不能使用有机压敏胶带的部位。
目前市场上的有机硅压敏胶按硫化体系可分为2大类:一类为20世纪70年代开发的过氧化物硫化型, 另一类为20世纪80年代开发的加成型。新的硫化体系, 如光固化型、电子束固化型及室温硫化型等品种也在积极开发中。
表1 有机硅压敏胶与有机压敏胶的性能比较
有机硅压敏胶
项目
加成反应型
产品形态耐热温度/℃耐寒温度/℃耐化学药品性耐候性对氟塑料表面对有机硅表面硫化条件
溶剂型
300-65
有机压敏胶
丙烯酸酯类各种形态
1500
过氧化物硫化型
溶剂型
200-65
橡胶类各种形态
良好非常好强粘附中强粘附
100℃(一段硫化)
良好非常好强粘附强粘附
180℃(二段硫化)
不同品种有区别
良好不粘不粘不同品种有区别
不同品种有区别
不好不粘不粘不同品种有区别
2 有机硅压敏胶的组成
质量比为1∶1～1∶15, 量之比为1∶100～1∶1000。
其中, 硅橡胶生胶为有机硅压敏胶的成膜物质,
有机硅压敏胶一般由硅橡胶生胶、MQ 树脂
及有机溶剂组成。硅橡胶生胶与MQ 树脂的 收稿日期:
2008202215。
・ 180・第22卷
分子结构如式1所示, R 主要为甲基, 也可以为苯基(摩尔分数5%～20%) 及少量乙烯基; MQ 树脂由M 链节与Q 链节构成, 分散在硅橡
从图1、图2可以看出, 当MQ 树脂的n M /
n Q 值在0175～1110之间时, 剥离力随硅橡胶生
胶与MQ 树脂的质量比的增加而增加, 达到极大值后下降; 持粘性则随硅橡胶生胶与MQ 树脂的质量比的增加而下降, 达到极小值后又增加至平衡点, 但这种变化对n M /n Q 值为0175的MQ 树脂则不明显。这种极大值、极小值的变化规律可从交联结构、动态粘弹性变化及n M /n Q 值对有机硅压敏胶的能量损失角的变化规律加以解释
[1-2]
胶生胶中, 为有机硅压敏胶的粘接成分, 其分子结构如式2所示, R 全部为甲基, 用于加成型有机硅压敏胶时也可以含少量乙烯基。MQ 树脂的M 链节与Q 链节的量之比(n M /n Q ) 及硅橡胶生胶与MQ 树脂的质量比对有机硅压敏胶(过氧化苯甲酰硫化后) 黏附性的影响见图1、图2
。
。
有机硅压敏胶中一般使用n M /n Q 值为016～019的MQ 树脂。但制法不同, 相同n M /n Q 值的MQ 树脂对有机硅压敏胶性能的影响也有差别。
以水玻璃为原料制得的MQ , 在室温及高温下的剥离力MQ Q
; 硅酸酯水解物中2～6个聚合度的直链低聚物混合物, 低聚物在反应中再断链, 与M 链节形成MQ 树脂
[1]
。经Si NMR 解析, 水玻璃法中的Q 链
29
节比硅酸酯法中的规整, 其推测的结构见图3。所形成的低聚物可进一步缩聚, 形成1～8个聚合度的低聚物的混合物
。
水玻璃法
图1 有机硅压敏胶组成与其黏附性的关系μm
) (基材为聚四氟乙烯, 胶层厚度40
硅酸酯法
图3 反应初期形成的MQ 树脂低聚物的推测结构
图2 有机硅压敏胶组成与其持粘性的关系
(负荷500g, 粘接面积20mm ×10mm )
3 有机硅压敏胶的结构及硫化特点
有机硅压敏胶的制法可以是将硅橡胶生胶与
第3期黄文润等. 有机硅压敏胶(一) ・ 181・
MQ 树脂在溶剂中简单地混合均匀; 也可以是先
在催化剂存在下, 将硅橡胶生胶与MQ 树脂胶在溶剂中进行缩合反应后再加入其它助剂制成。采用前法配制的有机硅压敏胶硫化后, 在高温下的持粘性较低; 采用后法制得的有机硅压敏胶的持粘性较好。据推测, 采用缩合反应制得的有机硅压敏胶具有图4所示的海岛结构
[3]
剥离力:将有机硅压敏胶涂布在指定的胶带
基材上, 硫化后贴合在试板表面, 按常法以300mm /min 的速度测其180°剥离力, 单位为N /25mm。剥离力的测试数值与硫化条件、胶层厚度有关(见图5) , 不同品种的有机硅压敏胶的比较应在相同条件下进行
。
。
图4 有机硅压敏胶的结构示意图
过氧化苯甲酰(BP O ) 硫化有机硅压敏胶的硫化特性:, BP O (下除去溶剂硫化5m in 或在180℃下硫化3, 使胶带
、(:; 硫化条件150℃×5m in )
基材的材质受耐热性限制。将BP O 代以2, 4-二氯过氧化苯甲酰, 硫化温度可以降至140℃。三
是BP O 的标准用量为2%～4%, 在此范围内可以通过BP O 的用量调整有机硅压敏胶的黏附性; 用量增加, 黏附性下降。
加成型有机硅压敏胶的硫化特性:一是硫化温度低(100～130℃) , 时间短(1～3m in ) , 除溶剂与硫化过程可以同时完成。二是可以使用耐热性较差的胶带基材, 其耐热性比过氧化物硫化有机硅压敏胶高。三是硫化过程无副产物产生, 比BP O 硫化有机硅压敏胶更纯净, 适合用于电子、医学领域。四是硫化过程不能接触含N 、P 、S 等元素的有机物, 含Sn 、Pb 、Hg 、B i 、A s 等
初粘性:指胶带不施加外力、立即黏附在被粘物表面的能力。文献中一般采用探针黏性表征; 工业上则常用滚球黏性表征。测探针黏性的仪器由1根直径5mm 的平头测量杆与测力计连接构成探针, 用机械方法升起探针探头和压敏胶接触, 按设定的接触压力与时间接触压敏胶后, 按设定的速度拉开, 测量从压敏胶上拉开探头所需的力, 即为探
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针黏性, 单位为N /c m 。通常, 测试有机硅压敏胶
22
的条件是接触压力20N /c m 或100N /cm , 接触时间015s 或1s, 拉开速度015c m /s 或1c m /s 。滚球黏性的测试方法是将一定直径和质量的钢球沿倾斜30°的槽板助走, 以在待测胶带上10c m 距离内停止滚动的钢球最大号数表示初粘性。
持粘性:定义为恒定负载下有机硅压敏胶胶带对剪切作用的抵抗力, 测试装置如图6所示。通常是用一定时间内胶带拉滑的距离表示, 单位mm
。
金属的离子性化合物, 否则会使铂催化剂失去催化活性。
4 有机硅压敏胶的黏附性及评价方法
[4]
有机硅压敏胶的黏附性主要用剥离力、初粘性及持粘性评价。除上述3个主要性能外, 对胶带基材的投锚力及对隔离纸的剥离性也是重要评价项目。但这又涉及到与有机硅压敏胶配套的相关材料, 如专用的底涂剂及防粘隔离剂。
图6 有机硅压敏胶持粘性测试装置示意图1—平板; 2—接触平板的胶带(25mm ×25mm ) ; 3—负载(500g 或1kg ) ; 4—缓冲垫
・ 182・第22卷
测试一般在室温下进行, 或按胶带预定的用途在低温(-50℃) 或高温(108℃或150℃) 下进行。
除上述黏附性评价方法外, 为了评价实际应用中有机硅压敏胶的性能, 还可测试其它性能, 如对背材的黏附力、胶带的解卷力、胶带贴合后压敏胶在基材表面的残留性等。
5 改善有机硅压敏胶性能的方法
511 改善有机硅压敏胶的持粘性的方法
图7 两种不同黏附性的有机硅压敏胶
的质量比对其黏附性的影响
采用含少量苯基的二甲基硅氧烷/二苯基硅氧烷共聚物生胶与MQ 树脂配制有机硅压敏胶, 可以改善有机硅压敏胶的低温及高温持粘性; 并能涂布在有机硅剥离纸上, 然后转移到各种材质的胶带基材上。512 调整有机硅压敏胶黏附性的方法
同系列的有机硅压敏胶之间可以混合, 节其黏附性。图7为2
参考文献
[1]岩淵元亮.
- 感压接着剂[J ].接着の技
術, 1995, 15(2) :221
[2]. 粘着完) [J ].接着,
(4) :[. での研究動向[J ].接着,
(8) :18.
[4]北京粘接学会编译. 胶粘剂技术与应用手册[M].
北京:宇航出版社, 1991:577.
S ili cone Pressure Sen siti ve Adhesi ve (Ⅰ)
HUANG W en 2run (Chengrand Research I nstitute of Che m istry I ndustry Co . , L td,
China Nati onal B luestar, Chengdu 610041)
Abstract:The characteristics, classificati on, compositi on, structure and vulcanized characteristics of sili 2cone p ressure sensitive adhesive are intr oduced, and the adhesi on of silicone p ressure sensitive adhesive and e 2valuati on methods, as well as the methods t o i m p r ove the adhesi on of silicone p ressure 2sensitive adhesive .
Keywords:silicone, MQ resin, p ressure sensitive adhesive (上接第178页)
M ea surem en ts of I m provem en t on Reli a b ility of Co m posite I n sul a tors i n L ong 2term O pera ti on
WU Guang 2ya, Z HANG Rui, ZHANG Q in
(W uhan H igh Voltage Research I nstitute of SGCC, W uhan 430074)
Abstract:W ith the co mbinati on of operating experience of the co mposite insulat or and its technol ogy de 2vel opment, causes f or mechanical and electrical faults f or the composite insulat ors were analyzed in this paper . Methods were put f or ward t o i m p r ove the reliability of composite insulat ors in l ong 2ter m uses . Future research directi ons were als o suggested .
Keywords:composite insulat or, silicone rubber, operating characteristics, reliability