一種可熱剝離型臨時固定粘合劑及其製備方法與流程
2024-04-09 05:41:05 2
本發明涉及一種粘合劑領域，具體涉及一種臨時固定粘合劑領域，更進一步涉及可熱剝離型臨時固定粘合劑領域。
背景技術：
臨時固定粘合劑是指為了特定的目的，對被粘物進行短暫的粘合，而熱剝離是一種剝離方式，通過給予一定的熱量，使粘合劑的粘合失效。隨著工業加工業的快速發展，需要臨時進行固定的領域越來越多，如:多層玻璃加工，矽片研磨等。在這些領域中，對粘合劑的基本性能要求一致，都需要具有良好的粘合劑和粘合劑快速失效性。現在已經報導的相關粘合劑比較混亂，涉及多個不同的體系，如聚氨酯、環氧和丙烯酸類，最終效果參差不齊。
為了滿足現有技術對臨時固定粘合劑的需要，已經報導的有通過使用水溶性粘合劑、加入水溶性物質、加入氣體產生組分的方式提高臨時固定後的後期剝離性能。但上述方式通常對剝離時溫度的要求較高，需要較高的溫度，限制了其應用。針對現有技術中存在的問題，進行了系統的研究，得到本發明。
技術實現要素：
發明目的：為了解決現有技術中的問題，本發明通過組分的選擇和調整，得到一種可以在低溫剝離、高溫快速剝離的可臨時固定粘合劑，達到使用時粘合力滿足粘合性能需要，剝離較為高效，在低溫和高溫下都可以進行剝離操作，克服了現有技術中低溫剝離效果不佳的問題。
為了達到上述技術效果，本發明提出如下技術方案：
一種可熱剝離型臨時固定粘合劑包括丙烯酸酯類聚合物、異丙基丙烯醯胺微凝膠、熱剝離因子、澱粉和助劑。本發明採用丙烯酸酯類聚合物具有良好的粘合性，且強度較高；異丙基丙烯醯胺微凝膠具有溫敏性且包含大量的水，在稍受熱(30+℃)就會發生熱收縮，釋放出水分，促進粘合劑的剝離；熱剝離因子受熱分解，高溫剝離速度快；澱粉水溶性較高，可以促進粘合劑的水分分散，促進粘合劑的剝離。
作為優選的技術方案，粘合劑包括100重量份丙烯酸酯類聚合物、10-25重量份異丙基丙烯醯胺微凝膠、1-5重量份熱剝離因子、1-2重量份澱粉和1-20重量份助劑。使用上述組分用量，平衡了粘合強度、低溫剝離和高溫剝離性能，滿足了使用的基本需求。
丙烯酸酯類聚合物
本發明中丙烯酸酯類聚合物是粘合劑的基體樹脂，其提供粘合劑的基本粘合性能。所述丙烯酸酯類聚合物由包括丙烯酸、丙烯酸羥乙酯、丙烯酸甲酯和二亞甲基雙丙烯醯胺，摩爾比為2-3:1-1.5:1:0.002。
其中，丙烯酸和丙烯酸羥乙酯具有極性基團，其對玻璃等被粘物的粘合力較強，可以滿足加工過程中的粘合強度。丙烯酸使用量較大，其在剝離過程中，與水的親和力強，有利於剝離；而丙烯酸羥乙酯是用以提高粘合劑內聚力，保障粘合劑強度，玻璃加工或矽片加工不發生偏移和內聚破壞。丙烯酸和丙烯酸羥乙酯的比例要嚴格控制，如果丙烯酸含量比例過高，粘合劑內聚力不足且剝離後的粘合劑殘留有增大的趨勢；如果丙烯酸過低，在剝離過程中的剝離效率較低。
二亞甲基雙丙烯醯胺作為交聯劑，其用量應該嚴格控制，加入量不宜過大，加入過大，交聯程度增大，在需剝離時遇水剝離困難，用量過小，交聯程度較低，影響粘合劑的內聚力，不能滿足加工過程中粘結強度的需求。
作為優選的技術方案，優選丙烯酸與丙烯酸羥乙酯比例為2：1，作為最優選的比例，所述丙烯酸酯類聚合物由包括丙烯酸、丙烯酸羥乙酯、丙烯酸甲酯和二亞甲基雙丙烯醯胺，摩爾比為2:1:1:0.002；所述丙烯酸酯類聚合物由包括丙烯酸、丙烯酸羥乙酯、丙烯酸甲酯和二亞甲基雙丙烯醯胺，摩爾比為3:1.5:1:0.002。
異丙基丙烯醯胺微凝膠
本發明中粘合劑的剝離是利用水分促進粘合劑的強度快速下降。通常粘合劑的剝離是從外到內的方式，本發明首次利用了內外結合，增加了由內到外的促進剝離。
本領域中異丙基丙烯醯胺凝膠屬於溫敏響應性材料，其在30多度發生收縮，將包含在凝膠材料中的水分釋放，從粘合劑內部進行粘合劑的解離，保證快速的剝離。同時，異丙基丙烯醯胺微凝膠的響應溫度低，可以有效的降低剝離溫度，改變本領域通常需要高溫剝離的現狀。凝膠材料通常為大塊，不宜分散，本發明採用了微凝膠，其具有粒徑均一，響應速率快的特點，由內向外的解離更加快速。
所述異丙基丙烯醯胺微凝膠通過異丙基丙烯醯胺單體、蒙脫土、二亞甲基雙丙烯醯胺、水自由基聚合得到的，上述組分比例為1mol：0.2g：0.002mol：50ml。蒙脫土和二亞甲基雙丙烯醯胺起到了交聯劑的作用，其中蒙脫土屬於物理交聯，通過纏繞和範德華力交聯，屬於臨時性交聯二亞甲基雙丙烯醯胺是共聚交聯，屬於永久性交聯。臨時性交聯的選擇有利於非水條件下提供交聯強度，在水中，其交聯程度降低，比二亞甲基雙丙烯醯胺易發生解離，水剝離效果提高。
具體製備方法可以為：異丙基丙烯醯胺單體、蒙脫土、二亞甲基雙丙烯醯胺和水加入放有磁力攪拌子的燒瓶，除氧，加入引發劑過硫酸鉀，在30℃下反應5小時，磁力攪拌速度200rpm；反應結束後，在50rpm、20℃下繼續攪拌2小時，即得。
剝離因子
現有技術中具有較低分解溫度的物質都可以作為剝離因子，都可以起到促進剝離的效果，常見的如：碳酸氫鈉、碳酸氫銨、碳酸鈉、氯化銨等。
作為優選技術方案，本發明中所述剝離因子為碳酸氫鈉，碳酸氫鈉在50℃下以上會有分解，生成二氧化碳，促進粘合劑的剝離，粘結強度大幅度降低。同時，碳酸氫鈉在酸性條件下分解很快，可以達到快速剝離的效果。碳酸氫鈉作為剝離因子的效果優於其他選擇。
其他組分
本發明還進一步採用澱粉，所述為水溶性澱粉，當粘合劑浸入水中，澱粉發生溶解形成孔通道，水分可以快速進去，與其他組分配合，達到快速剝離的效果。
本發明採用的助劑為增粘樹脂，其可以提高粘合劑使用過程中的粘附性能。其中所述增粘樹脂優選為松香樹脂或萜烯樹脂。
製備方法
本發明中製備可熱剝離型臨時固定粘合劑的方法，其特徵在於：包括丙烯酸酯類聚合物、異丙基丙烯醯胺微凝膠、熱剝離因子、澱粉和助劑的組分混合均勻即可。
有益的技術效果
本發明通過組分的選擇和調整，加入異丙基丙烯醯胺微凝膠、熱剝離因子、澱粉，分別從水擴散和產生氣體的方式提高剝離速度，上述條件適應不同溫度的使用需要；同時，聚合物組成的選擇平衡了水中剝離和使用時粘合力的需要，得到一種可以在低溫剝離、高溫快速剝離的可臨時固定粘合劑，達到使用時粘合力滿足粘合性能需要，剝離較為高效，在低溫和高溫下都可以進行剝離操作。
具體實施方式
為了使技術人員更加清晰直觀的理解本發明，下面示例性的選擇具體實施例以及對比例對技術方案進行具體說明，實施例的方案不構成對本發明的限定，不對權利要求保護範圍產生影響。任何不背離本發明基本構思的組分替換等構成的技術方案均落去本申請保護範圍中。
製備例a:
丙烯酸酯類聚合物a的組成為：丙烯酸、丙烯酸羥乙酯、丙烯酸甲酯和二亞甲基雙丙烯醯胺，摩爾比為2:1:1:0.002，通過自由基聚合得到，重均分子量約為12萬。
製備例b:
丙烯酸酯類聚合物b的組成為：丙烯酸、丙烯酸羥乙酯、丙烯酸甲酯和二亞甲基雙丙烯醯胺，摩爾比為3:1:1:0.002，通過自由基聚合得到，重均分子量約為12萬。
製備例c:
微凝膠c:異丙基丙烯醯胺單體、蒙脫土、二亞甲基雙丙烯醯胺和水加入放有磁力攪拌子的燒瓶，除氧，加入引發劑過硫酸鉀，在30℃下反應5小時，磁力攪拌速度200rpm；反應結束後，在50rpm、20℃下繼續攪拌2小時，即得。其中，異丙基丙烯醯胺單體、蒙脫土、二亞甲基雙丙烯醯胺、水的投料比例為1mol：0.2g：0.002mol：50ml。
製備例d:
微凝膠d:異丙基丙烯醯胺單體、蒙脫土水加入放有磁力攪拌子的燒瓶，除氧，加入引發劑過硫酸鉀，在30℃下反應5小時，磁力攪拌速度200rpm；反應結束後，在50rpm、20℃下繼續攪拌2小時，即得。其中，異丙基丙烯醯胺單體、蒙脫土、水的投料比例為1mol：0.6g：50ml。
製備例e:
微凝膠e:異丙基丙烯醯胺單體、二亞甲基雙丙烯醯胺和水加入放有磁力攪拌子的燒瓶，除氧，加入引發劑過硫酸鉀，在30℃下反應5小時，磁力攪拌速度200rpm；反應結束後，在50rpm、20℃下繼續攪拌2小時，即得。其中，異丙基丙烯醯胺單體、二亞甲基雙丙烯醯胺、水的投料比例為1mol：0.01mol：50ml。
實施例1
將100重量份丙烯酸酯類聚合物a、20重量份異丙基丙烯醯胺微凝膠c、4重量份熱剝離因子碳酸氫鈉、1重量份水溶性澱粉和15重量份萜烯樹脂。
實施例2
將100重量份丙烯酸酯類聚合物b、20重量份異丙基丙烯醯胺微凝膠c、4重量份熱剝離因子碳酸氫鈉、1重量份水溶性澱粉和15重量份萜烯樹脂。
實施例3
將100重量份丙烯酸酯類聚合物a、20重量份異丙基丙烯醯胺微凝膠d、4重量份熱剝離因子碳酸氫鈉、1重量份水溶性澱粉和15重量份萜烯樹脂。
實施例4
將100重量份丙烯酸酯類聚合物a、20重量份異丙基丙烯醯胺微凝膠e、4重量份熱剝離因子碳酸氫鈉、1重量份水溶性澱粉和15重量份萜烯樹脂。
實施例5
將100重量份丙烯酸酯類聚合物a、8重量份熱剝離因子碳酸氫鈉、1重量份水溶性澱粉和15重量份萜烯樹脂。
實施例6
將100重量份丙烯酸酯類聚合物a、25重量份異丙基丙烯醯胺微凝膠c、1重量份水溶性澱粉和15重量份萜烯樹脂。
實施例7
將100重量份丙烯酸酯類聚合物a、20重量份異丙基丙烯醯胺微凝膠c、6重量份熱剝離因子碳酸氫鈉和15重量份萜烯樹脂。
實施例8
將100重量份丙烯酸酯類聚合物a、20重量份異丙基丙烯醯胺微凝膠c、4重量份熱剝離因子碳酸鈉、1重量份水溶性澱粉和15重量份萜烯樹脂。
實施例9
將100重量份丙烯酸酯類聚合物a、20重量份異丙基丙烯醯胺微凝膠c、4重量份熱剝離因子碳酸氫鈉、1重量份非水溶性澱粉和15重量份萜烯樹脂。
實施例10
將100重量份丙烯酸酯類聚合物a、20重量份異丙基丙烯醯胺微凝膠c、4重量份熱剝離因子碳酸氫鈉、1重量份水溶性澱粉。
測試方法：
(1)初始粘合力
根據jisz02378.2.3方法製備樣品。將實施例中的粘合劑塗敷在玻璃板上，固化形成2cm*0.25cm的粘合劑片層，使用壓輥進一步壓實，製備成測試樣品。將樣品在室溫下測試剝離強度，用300mm/min剝離速率測試180°剝離強度。
(2)熱剝離強度
按照初始粘合力測試方法製備樣品，分別浸入35℃和60℃的熱水中3min，取出擦乾後迅速進行剝離強度測試，用300mm/min剝離速率測試180°剝離強度。
(3)殘留情況觀察
將熱剝離後測試後樣品進行觀察(目測)，沒有明顯殘留記為「無殘留」，可以觀察到明顯殘留記為「有殘留」。
實施例1-10粘合劑分別製備樣品進行測試(1)-(3)，分別進行測試，實驗數據重複三次取平均值。
*表示剝離過程中粘合劑破裂。
#表示殘留量很小，但可以觀察到。
由上表數據可以發現，熱剝離型臨時固定粘合劑中各組分的選擇都會對最終粘合劑的初始粘合力、剝離過程中的粘合強度以及使用後殘留情況有影響，其中微凝膠的選擇是其最重要的影響因素，剝離因子、水溶性澱粉以及萜烯樹脂、丙烯酸酯聚合物的選擇都對上述效果產生影響，這在本領域是創新性的發現，現有技術沒有相關技術的報導。