橡胶改性丙烯酸酯压敏胶的研究进展

doi:10.12422/j.issn.1006-396X.2023.01.002

摘要/Abstract

摘要：

近年来，全球压敏胶市场需求呈现稳定增长趋势，2021年市场需求已经达到了350万t左右，预计到2025年全球压敏胶市场规模将达到100亿美元。随着压敏胶技术水平的进步和应用需求的增加，功能改性压敏胶成为该领域发展的一大趋势。丙烯酸酯压敏胶是目前应用最为广泛的压敏胶，通过改性其性能有所提高，但存在改性过程中污染环境、资源利用率低等缺点。橡胶具有成本低、力学性能好、耐高低温、环保等优势，因此橡胶改性丙烯酸酯压敏胶成为该领域发展的趋势。总结了橡胶改性丙烯酸酯压敏胶的发展过程，并对橡胶的种类、改性后产品的优缺点等进行了介绍和对比。

关键词: 丙烯酸酯, 压敏胶, 橡胶, 改性

Abstract:

In recent years, the global market demand for pressure?sensitive adhesives has shown a steady growth trend. The market demand has reached about 3.5 million tons in 2021, and the estimated size of the global pressure?sensitive adhesive market in 2025 is ＄10 billion. Amid the development of pressure?sensitive adhesive technology and the increase in the application demand for pressure?sensitive adhesives, functionally modified pressure?sensitive adhesives have become a major trend in this field. Acrylate?based pressure?sensitive adhesive is the most widely used pressure?sensitive adhesive at present. Its performance has been improved after modification. Nevertheless, the modification process has some disadvantages, such as environmental pollution and low resource utilization. Since rubber has the advantages of low cost, superb mechanical properties, high and low temperature resistance, and environmental friendliness,and so on.Rubber?modified acrylate?based pressure?sensitive adhesives have become a development trend in this field. This paper summarized the development process of rubber?modified acrylate?based pressure?sensitive adhesives and outlined and compared the types of rubber and the advantages and disadvantages of modified products.

Key words: Acrylate, Pressure?sensitive adhesive, Rubber, Modification

中图分类号:

TQ339

杨健松, 付强, 于龙娇, 王婷, 魏奇, 李伟, 王世伟. 橡胶改性丙烯酸酯压敏胶的研究进展[J]. 石油化工高等学校学报, 2023, 36(1): 8-15.

Jiansong Yang, Qiang Fu, Longjiao Yu, Ting Wang, Qi Wei, Wei Li, Shiwei Wang. Research Progress of Rubber Modified Acrylate Pressure Sensitive Adhesive[J]. Journal of Petrochemical Universities, 2023, 36(1): 8-15.

图/表 2

参考文献 59

1	Vendamme R， Schüwer N， Eevers W. Recent synthetic approaches and emerging bio⁃inspired strategies for the development of sustainable pressure⁃sensitive adhesives derived from renewable building blocks［J］.Journal of Applied Polymer Science，2014， 131（17）：40669.
2	Kim S，Lee S，Choi S，et al.Overcoming the trade⁃off relationship between mechanical and adhesive properties of acrylic pressure sensitive adhesive thin⁃film by reinforcing polydopamine⁃coated silica［J］.Polymer，2021，228：123937.
3	Wang Y，Jia K，Xiang C P，et al. Instant，tough，noncovalent adhesion［J］.ACS Applied Materials&Interfaces，2019，11（43）： 40749⁃40757.
4	Zhang X，Liu H，Yue L，et al.Fabrication of acrylic pressure⁃sensitive adhesives containing maleimide for heat⁃resistant adhesive applications［J］.Polymer Bulletin，2018，76（6）：3093⁃3112.
5	史金玲，齐暑华，张翼，等.丙烯酸酯压敏胶的研究进展［J］.中国胶粘剂，2013，22（6）：42⁃45.
	Shi J L，Qi S H，Zhang Y，et al.Research progress of acrylate sub sensitive adhesive［J］.China Adhesives，2013，22（6）：42⁃45.
6	鲁程程，尹朝辉，张玉红.丙烯酸酯压敏胶的研究进展［J］.胶体与聚合物， 2020， 38（3）： 141⁃145.
	Lu C C，Yin Z H，Zhang Y H.Research progress of acrylate sensitive adhesive［J］.Colloids and Polymers，2020，38（3）：141⁃145.
7	钟宏，冯青改，邱燕平，等.环保型聚丙烯酸酯锂电池胶粘带的研究［J］.粘接，2019， 40（2）：15⁃18.
	Zhong H，Feng Q G，Qiu Y P，et al.Study on environmental friendly polyacrylate lithium battery adhesive tape［J］.Splice，2019， 40（2）：15⁃18.
8	孙孝辉，孙祥栋.一种丙烯酸系热熔胶粘剂及其制备方法：中国， 201910755432.6［P］.2019⁃08⁃15.
9	曹君，左洪运，王双闪.热熔压敏胶的研究进展［J］.粘接，2018，39（5）：63⁃67.
	Cao J， Zuo H Y， Wang S S.Research progress of hot melt pressure sensitive adhesive［J］.Splice，2018，39（5）：63⁃67.
10	任耀彬，刘学习，张立伟，等.丙烯酸醋类热熔胶组合物及UV交联热熔胶的制备方法：中国，201210178296.7［P］.2012⁃06⁃01.
11	何敏，瞿平，刘钊.一种丙烯酸酯热熔压敏胶及其制备方法：中国， 201610141685.0［P］.2016⁃03⁃14.
12	任嘉祥，杜奕，李江屏，等.丙烯酸系热熔压敏胶粘剂的研究［J］.高分子材料科学与工程，2000，16（4）：139⁃142.
	Ren J X，Du Y，Li J P，et al.Study on acrylic hot melt pressure sensitive adhesive［J］.Polymeric Materials Science and Engineering，2000，16（4）：139⁃142.
13	赵辉，黄达，刘鎏，等.紫外光引发聚合聚丙烯酸酯压敏胶的制备及性能研究［J］.粘接，2017，38（5）：26⁃30.
	Zhao H，Huang D，Liu L，et al.Preparation and properties of acrylic pressure sensitive adhesives obtained through UV initiated polymerization in Situ［J］.Adhesion，2017，38（5）：26⁃30.
14	侯有军.UV固化型高性能压敏胶的发展动态［J］.粘接，2012，33（5）：62⁃66.
	Hou Y J.Current development of UV⁃crosslinkable high performance pressure⁃sensitive adhesives［J］.Adhesion，2012，33（5）：62⁃66.
15	杜平高，郭普生，鲁德平.橡胶型压敏胶的研究进展［J］.粘接，2014，35（5）：80⁃84.
	Du P G，Guo P S，Lu D P.Research progress of rubber pressure sensitive adhesive［J］.Splice， 2014，35（5）：80⁃84.
16	Khan I，Poh B.Natural rubber⁃based pressure⁃sensitive adhesives： A review［J］.Journal of Polymers and the Environment， 2011，19（3）：793⁃811.
17	吴显威，邓子龙，陈芳.橡胶熔体在不同生产工艺下流动的数值分析［J］.辽宁石油化工大学学报，2019，39（4）：77⁃82.
	Wu X W，Deng Z L，Chen F.Numerical analysis of the flow of rubber melt under different production processes［J］.Journal of Liaoning Shihua University，2019，39（4）：77⁃82.
18	Poh B，Heng S.Effect of blend ratio on adhesion properties of pressure⁃sensitive adhesives prepared from SBR/SMRL blends［J］. Polymer⁃Plastics Technology and Engineering，2008，47（3）：325⁃329.
19	Smitthipong W，Nardin M，Schultz J. Effect of bulk and surface properties on adhesion of rubbers［J］.National Scientific， 2008，42（5）：318⁃324.
20	Bhowmick A，De P，Bhattacharyya A.Adhesive tack and green strength of EPDM rubber［J］.Polymer Engineering Science，1987，27（15）：1195⁃1202.
21	杜宫本，何森泉，宋玉铢.天然橡胶接枝共聚研究回顾［J］.高分子材料科学与工程， 1996，12（2）：8⁃13.
	Du G B，He S Q，Song Y Z.Review on graft copolymerization of natural rubber［J］.Polymer Materials Science and Engineering， 1996，12（2）：8⁃13.
22	马宏伟，毛英，张林，等.橡胶型压敏胶粘剂的研制［J］.中国胶粘剂，1993，2（6）：11⁃15.
	Ma H W， Mao Y， Zhang L， et al. Development of rubber pressure sensitive adhesive［J］.China Adhesives，1993，2（6）：11⁃15.
23	杜宫本，何森泉.天然橡胶乳液压敏胶粘剂［J］.粘接，1994，15（4）：16⁃18.
	Du G B， He S Q. Natural rubber emulsion pressure sensitive adhesive［J］.Splice，1994，15（4）：16⁃18.
24	Ghosh P，Banerjee M.Photograft copolymerization of methyl methacrylate and natural rubber using quinoline⁃bromine C.T. complex as photoinitiator in benzene solution［J］.Journal of Macromolecular Science ： Part A⁃Chemistry， 2006，17（8）：1273⁃1281.
25	Ninjan R，Thongnuanchan B，Lopattananon N，et al.Rubber⁃to⁃steel adhesives based on natural rubber grafted with poly（acetoacetoxyethyl methacrylate）［J］.Journal of Polymer Engineering，2021，41（3）：192⁃201.
26	Promsung R，Nakaramontri Y，Kummerlöwe C，et al.Grafting of various acrylic monomers on to natural rubber：Effects of glutaraldehyde curing on mechanical and thermo⁃mechanical properties［J］.Materials Today Communications，2021， 27（3）：102387.
27	Yub C，Larry M，Seng N.The viscoelastic properties of natural rubber pressure‐sensitive adhesive using acrylic resin as a tackifier［J］.Journal of Applied Polymer Science，2003，88（8）：2118⁃2123
28	李国亮，一种丁基橡胶密封材料及其制备方法：中国，CN202210978603.3［P］.2022⁃11⁃29.
29	蹇磊.改性SIS型热熔压敏胶的性能影响研究［J］.中国建筑防水，2020（3）：19⁃25.
	Jian L.Study on properties of modified SIS hot melt pressure sensitive adhesive［J］.China Building Waterproof，2020（3）：19⁃25.
30	朱金鑫，任天斌，钟震.丁基橡胶基压敏胶的制备及性能研究［J］.中国胶粘剂，2010，19（11）：10⁃13.
	Zhu J X，Ren T B，Zhong Z.Preparation and properties of butyl rubber based pressure sensitive adhesive［J］.Chinese Adhesive， 2010， 19（11）： 10⁃13.
31	Okubo M，Onji T，Kuroki T，et al.Molecular⁃level reinforced adhesion between rubber and PTFE film treated by atmospheric plasma polymerization［J］.Plasma Chemistry and Plasma Processing，2016，36（6）：1431⁃1448.
32	Haldar S K，Singha N K.Grafting of butyl acrylate and methyl methacrylate on butyl rubber using electron beam radiation［J］.Journal of Applied Polymer Science，2006，101（3）：1340⁃1346.
33	刘涛，张宇，王铭，等.丁苯橡胶改性环氧树脂胶粘剂的研究［J］.化工新型材料，2017，45（4）：62⁃64.
	Liu T，Zhang Y，Wang M.et al.Study on styrene butadiene rubber modified epoxy resin adhesive［J］. New Chemical Materials， 2017， 45（4）： 62⁃64.
34	Abdel⁃Hakim A，El⁃Mogy S A，El⁃Zayat M.Radiation crosslinking of acrylic rubber/styrene butadiene rubber blends containing polyfunctional monomers［J］.Radiation Physics and Chemistry，2019，157（15）：91⁃96.
35	Taheri S，Hassani Y， Sadeghi G，et al.Graft copolymerization of acrylic acid on to styrene butadiene rubber （SBR） to improve morphology and mechanical properties of SBR/polyurethane blend［J］.Journal of Applied Polymer Science，2016，133（29）：43699.
36	James J，Thomas G，Sisanth K，et al.Super tough interpenetrating polymeric network of styrene butadiene rubber⁃poly（methyl methacrylate） incorporated with general purpose carbon black （N660）［J］.Journal of Applied Polymer Science，2022，139（40）：52978.
37	Wang L，Du M，Shan G，et al.Nonlinear viscoelastic behavior and their time⁃temperature superposition for filled styrene butadiene rubber compounds and vulcanizates［J］.Composites Science and Technology，2022，230（1）：109739.
38	刘仕芳，唐敏锋，李建宗.丁腈橡胶/丙烯酸酯UV固化压敏胶的研究［J］.粘接，2009，30（6）：43⁃46.
	Liu S F，Tang M F，Li J Z.Study on UV curing pressure sensitive adhesive of nitrile rubber acrylate［J］.Splice，2009，30（6）：43⁃46.
39	吴喜林，吕晓刚，朱秀祥.一种改性丁腈橡胶复合材料：中国，202011404837.4［P］.2020⁃12⁃03.
40	Sun Y，Hua J，Wang Z.Design of heat⁃triggered shape memory polymers based on ethylene⁃acrylic acid copolymer/nitrile⁃butadiene rubber thermoplastic vulcanizates［J］.Polymer Engineering & Science，2020，61（2）：453⁃464.
41	Luo Z，Liu K，Guo M，et al.Modification of ethyl 2⁃cyanoacrylate using silica and nitrile butadiene rubber to achieve high thixotropy and low internal stress［J］.Journal of Adhesion Science and Technology，2017，32（10）：1128⁃1141.
42	梁滔，魏绪玲，龚光碧.液体橡胶的研究进展Ⅲ.液体丁腈橡胶、液体丁苯橡胶和液体异戊二烯橡胶［J］.合成橡胶工业，2011， 34（5）：398⁃404．
	Liang T，Wei X L，Gong G B.Research progress of liquid rubber Ⅲ.Liquid nitrile rubber， liquid styrene butadiene rubber and liquid isoprene rubber［J］.Synthetic Rubber Industry，2011，34（5）：398⁃404．
43	Lee J，Chung K.Effect of liquid isoprene rubber on the adhesion property of UV curable acrylic pressure⁃sensitive adhesive［J］.Elastomers and Composites，2014，49（3）：210⁃219.
44	杨智童.一种可降解压敏胶及一种可降解压敏胶带：中国，202110829853.6［P］.2021⁃07⁃22.
45	张一帆.一种双面热熔压敏胶带及其制备方法：中国， 202110829854.0［P］.2021⁃07⁃22.
46	do Nascimento C R F，Silva A A，Soares B G.Epoxy networks modified with functionalized liquid polyisoprene rubbers with enhanced toughness and stiffness［J］. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry，2022，148（1）：69⁃77.
47	张志成，郑元锁，王世驹.压敏胶粘剂研究进展［J］.现代化工，2000，20（10）：22⁃25.
	Zhang Z C，Zheng Y S，Wang S J.Research advancement in pressure⁃sensitive adhesives［J］. Modern Chemical Industry，2000，20（10）：22⁃25.
48	武文斌，孟唯，张舒雅，等.橡胶型压敏胶研究进展［J］.弹性体，2017，27（6）：80⁃86.
	Wu W B，Meng W，Zhang S Y， et al.Research progress of rubber pressure sensitive adhesive［J］.Elastomer，2017，27（6）：80⁃86.
49	Hesami M， Jalali⁃Arani A. Cold crystallization behavior of poly（lactic acid） in its blend with acrylic rubber；the effect of acrylic rubber content［J］. Polymer International， 2017，66（11）：1564⁃1571.
50	Ide F，Sasaki I，Deguchi S.Graft polymerization of some vinyl monomers onto acrylic rubber［J］.Journal of Applied Polymer Science，1971，15（8）：1809⁃1818.
51	Steenbrink A C，Litvinov V M，Gaymans R J.Toughening of SAN with acrylic core⁃shell rubber particles： Particle size effect or cross⁃link density？［J］. Polymer，1998，39（20）：4817⁃4825.
52	舒康骥.一种三组分复合型压敏胶粘剂、制备方法及胶粘带：中国， 202210084529.0［P］.2022⁃01⁃25.
53	张新军，李花婷，马维德，等.SBR1516在压敏胶带中的应用［J］.橡胶科技市场，2006（22）：6⁃7.
	Zhang X J，Li H T，Ma W D，et al.Application of SBR1516 in pressure sensitive adhesive tape［J］.Rubber Technology Market，2006（22）：6⁃7.
54	Poh B T，Heng S S.Effect of blend ratio on adhesion properties of pressure⁃sensitive adhesives prepared from SBR/SMR L blends［J］.Polymer⁃Plastics Technology and Engineering，2008，47（3）：325⁃329.
55	王世伟.一种橡胶改性丙烯酸酯压敏胶及其制备方法：中国，202010324865.9［P］.2020⁃04⁃23.
56	王世伟，付强，王婷，等.一种高适应性固体粘合剂的制备方法：中国，202110763658.8［P］.2021⁃07⁃06.
57	王世伟.一种高性能压敏胶及其制备方法：中国，202010324760.3［P］.2020⁃04⁃23.
58	王世伟，魏奇，付强，等.一种钙钛矿光伏封装材料、器件及其制备方法：中国，202210508503.4［P］.2022⁃05⁃11.
59	Wei Q，Huo X，Fu Q，et al.An effective encapsulation for perovskite solar cells based on building⁃integrated photovoltaics ［J］.Journal of Materials Chemistry C，2022，10（23）：8972⁃8978.

橡胶种类	结构式	优点
天然橡胶		分子质量大、分子间结合强度高、环保、来源广、低温性能好、易润湿各种固体表面，与丙烯酸脂有良好的相容性
丁基橡胶		化学稳定性、热稳定性、气密性、减震性、电绝缘性能良好，分子质量可控，耐阳光性和耐臭氧性良好，可以提高丙烯酸脂PSA的剥离强度
丁苯橡胶		耐磨性、自然老化性、耐水性、气密性优于天然橡胶，综合性能好，价格低廉，有助于提高PSA的机械性能
丁腈橡胶		具有优异的耐油性、耐磨性、耐热性，且附着力强，可提高丙烯酸脂PSA的热老化性能
液体异戊二烯橡胶		可在较宽的温度范围内使用，特别是可在极端寒冷的天气条件下使用；与丙烯酸脂压敏胶混合，可以减少丙烯酸脂压敏胶黏剂的刺鼻气味，降低对人体的伤害

橡胶种类	结构式	优点
天然橡胶		分子质量大、分子间结合强度高、环保、来源广、低温性能好、易润湿各种固体表面，与丙烯酸脂有良好的相容性
丁基橡胶		化学稳定性、热稳定性、气密性、减震性、电绝缘性能良好，分子质量可控，耐阳光性和耐臭氧性良好，可以提高丙烯酸脂PSA的剥离强度
丁苯橡胶		耐磨性、自然老化性、耐水性、气密性优于天然橡胶，综合性能好，价格低廉，有助于提高PSA的机械性能
丁腈橡胶		具有优异的耐油性、耐磨性、耐热性，且附着力强，可提高丙烯酸脂PSA的热老化性能
液体异戊二烯橡胶		可在较宽的温度范围内使用，特别是可在极端寒冷的天气条件下使用；与丙烯酸脂压敏胶混合，可以减少丙烯酸脂压敏胶黏剂的刺鼻气味，降低对人体的伤害

[1]	杨文科, 卢连雪, 李鹏, 张健, 胡绍争. 光催化材料石墨相氮化碳的合成、改性及应用[J]. 石油化工高等学校学报, 2024, 37(1): 43-51.
[2]	孙家明, 陈东洋, 陈皓男, 陈炤汝, 刘晓旭. 石墨烯/聚酰亚胺纳米复合材料的研究进展[J]. 石油化工高等学校学报, 2023, 36(6): 1-12.
[3]	陈基鹏, 杨阳佳子, 李鹏, 张健, 胡绍争. 石墨相氮化碳的制备、改性及应用[J]. 石油化工高等学校学报, 2023, 36(5): 45-51.
[4]	郝福兰, 曹堃, 牟晓娟, 周德芳, 牟庆平, 任学斌, 刘振学. 基于RPA的BIIR热氧老化过程中流变性能研究[J]. 石油化工高等学校学报, 2023, 36(1): 25-31.
[5]	唐波, 刘乾锋, 樊贺飞, 张强, 王二东. 不同金属基底改性Zn负极的电化学性能研究[J]. 石油化工高等学校学报, 2022, 35(6): 66-73.
[6]	赵东启, 顾贵洲, 李政. 水滑石类光催化剂在污水处理中的应用[J]. 石油化工高等学校学报, 2022, 35(3): 36-42.
[7]	周广林, 张钊, 刘世成, 李芹, 毕凤云, 郭修程, 张悦. 活性炭基Cu⁃Cr吸附剂的制备及脱COS性能的研究[J]. 石油化工高等学校学报, 2022, 35(1): 56-62.
[8]	陈佳慧, 黎泓麟, 杨紫坤, 罗鸿仙, 张金生, 李丽华. GO改性的铈基纳米复合光催化剂性能对比研究[J]. 石油化工高等学校学报, 2022, 35(1): 63-67.
[9]	谢磊, 刘帅, 孙有为, 张健, 胡绍争. 石墨相氮化碳光催化剂的研究进展[J]. 石油化工高等学校学报, 2021, 34(6): 27-34.
[10]	崔世强，闫锋，邵文君，王新东，张柏慧. 金属改性13X分子筛及对石脑油吸附脱氯研究[J]. 石油化工高等学校学报, 2020, 33(2): 7-11.
[11]	李凤艳，胡月，赵劲，赵天波. 交联改性提高水性含氟丙烯酸树脂力学性能[J]. 石油化工高等学校学报, 2020, 33(2): 42-46.
[12]	朱敏, 唐迎春, 王艳芳, 陈树军, 付越. 改性Ni⁃MOF⁃74的微观结构及脱碳性能研究[J]. 石油化工高等学校学报, 2020, 33(1): 17-22.
[13]	赵昆，孙树芝，周圣昊，谢文超，常亮，陈铁，陈文怡. 长庆联合站间管线添加防蜡剂后的蜡沉积特性[J]. 石油化工高等学校学报, 2019, 32(1): 73-78.
[14]	杨元涛,袁帅,刘宇键,马静红,李瑞丰. 正十二烷在改性Y型沸石内的ZLC扩散研究[J]. 石油化工高等学校学报, 2018, 31(6): 11-16.
[15]	刘金玲，秦玉才，惠宇，宋丽娟. 频率响应法研究噻吩在Hβ分子筛上的传质行为[J]. 石油化工高等学校学报, 2018, 31(5): 17-21.