压敏胶的奇妙作用:如何在不使用热量或溶剂的情况下形成强力黏合?

压敏胶(Pressure-sensitive adhesive,简称PSA)是一种非反应性胶水,当施加压力时,它便能与表面形成黏合。这类胶水的魅力在于它无需溶剂、水或热量来启动黏合作用,因此广泛应用于胶带、标签、粘胶点、贴纸及便利贴等产品中。

正如其名「压敏胶」所示,黏合的程度受到施加压力的影响,同时表面的光滑度、表面能量与去除污染物等因素也是正确黏合的重要因素。

压敏胶通常设计为在室温下形成固定的黏合,但在低温下它的黏性会降低,而在高温下则会失去对剪切的抵抗能力。因此,特殊的胶水则是为了能在高温或低温下运作而制作。

结构型与压敏胶的区别

一般而言,胶水可以分为两大类:结构型胶水与压敏胶。结构型胶水通常通过一些化学反应来形成永久性黏合,例如溶剂蒸发(像白胶)、与UV辐射的反应(如牙科胶水)等。与之相对,压敏胶仅需施加轻微的压力,便可将胶水与基材结合。

压敏胶的黏合强度来自其流动性与对流动的抵抗能力,当胶水与基材接触时,还存在着分子间的相互作用,像是范德华力,这些都显著影响最终的黏合强度。

压敏胶具有粘弹性(viscoelasticity),这两种属性对于正确的黏合至关重要。与结构型胶水的拉伸剪切强度不同,压敏胶的特性则是由它们的剪切、剥离阻力以及初期黏性来决定。这些特性受到配方、涂层厚度、揉捏及温度等多方面的影响。

形状的影响

胶带或标签的形状也会影响其黏合效果。例如,尖角的胶带容易在那些角落开始脱落,而圆角设计则能提高黏合强度。

应用范围

压敏胶被设计用于永久性或可移动的应用。永久性应用的例子包括对电力设备安全标签、HVAC通风管的铝箔胶带、汽车内饰装配和声音/振动阻尼膜。一些高性能的永久性压敏胶具有高黏着力值,能支持每平方厘米接触面的公斤载重,即使在高温下也能持久使用。

这些黏合需要几小时或几天才能建立起永久的黏合。

移除性能

可移除胶水是以形成临时性黏合为目的,理想情况下它能在数月或数年后无痕移除。这类胶水应用于表面保护膜、遮蔽胶带、书签和标价标签等用途。一些可移除胶水设计为可重复粘贴和卸下,这类产品通常黏附力较低。

有时候,清除压敏胶带也会对所黏附的基材造成损伤。通过以较慢的速度和较小的剥离角度来拉取,可以减少表面损伤的一种方式。

制造过程

压敏胶的制造可分为使用液体载体或以100%固体形式进行。像胶带和标签等物品是通过在支撑物上涂覆胶水,然后蒸发有机溶剂或水载体而制作而成。

干燥的胶水在后续过程中经过进一步加热以起始交联反应并增加其分子量。

而100%固体胶水可能是低粘度聚合物,通过辐射反应来提高分子量和形成胶水(辐射固化压敏胶);或者可能是高粘度材料,被加热以降低粘度,然后冷却至最终形状(熔融压敏胶,HMPSA)。

组成成分

压敏胶通常基于橡胶与适合的增粘剂(如树脂酯)混合而成。橡胶的配方可以是基于丙烯酸,能自行形成足够的黏附性而无需增粘剂,或者是改性聚合物(SBC),这类胶水在低温下具弹性、耐高温,经常用于热熔胶的应用中。

结构的A-B-A形式能促进聚合物的相分离,使两端的结构之间具备良好的交联性。

温度的考量

压敏胶的性能会受到温度的显著影响。黏性或「快黏」特性对初始黏合至关重要,低温下可能使压敏胶变得过于坚固,失去黏性。应用后,温度也会影响其在使用中的表现。

最常见的PSA与胶带测试方法是在23摄氏度和50%相对湿度下进行,但主管胶水配方的专家也常在其他温度下进行测试,以更好地契合终端用户的需求。对于识别「玻璃转移温度」尤其重要。

压敏胶的无境界特色不仅让我们对日常生活中的小物件有了全新的理解,更让我们思考这些看似普通的产品背后,还藏着多少未被发掘的潜力与应用呢?

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