一種新型的壓敏型密封膠帶及其應用

收稿日期：2014-04-01

作者簡介：邱瑾（1980-），女，材料學碩士，已發(fā)表SCI收錄論文2篇、核心期刊論文2篇、其他論文13篇?，F(xiàn)從事工業(yè)膠帶、膠粘劑技術(shù)服務工作。

E-mail：jqiu3@mmm.com。

摘要：介紹了一種新型的壓敏型密封膠帶。作為傳統(tǒng)密封粘接產(chǎn)品的替代或補充，這種密封膠帶具有操作簡便的特點和良好的粘接、密封及耐老化性能，為密封解決方案的選擇提供一個新路線。

關(guān)鍵詞：壓敏膠；密封；應用

中圖分類號：TQ436+.3 文獻標識碼：A 文章編號：1001-5922（2014）05-0041-03

在工業(yè)生產(chǎn)中，很多產(chǎn)品在制造中需要進行密封處理，如汽車、船舶、建筑物等等。密封處理不僅可以增加接縫外觀的美感，而且可以防止?jié)B雨和銹蝕，延長產(chǎn)品的使用壽命[1]。目前，單組分密封膠以其優(yōu)良的綜合性能廣泛應用于各類產(chǎn)品密封，但它也有一定的局限，如固化速度慢，對溫、濕度較為敏感，外觀不易控制等[1～4]。最近，3M公司推出了一種新型的壓敏型密封膠帶（3MTM Extreme Sealing Tape，以下簡稱超級密封膠帶），為廣大使用者解決密封問題提供了一種新思路。

1 結(jié)構(gòu)特點

超級密封膠帶是一種自繞成卷的單面壓敏膠帶，厚度有1 mm和2 mm 2種規(guī)格。其中，2 mm厚密封膠帶的主要性能參數(shù)見表1。

圖1是超級密封膠帶的結(jié)構(gòu)示意圖，由外到內(nèi)，它主要由以下3個部分組成。

1）聚酯離型膜。在儲運、貼附過程中起到臨時保護膠帶背材的作用。當貼附完成后，這層離型膜將被揭除，不會留在膠帶表面。

2）離聚物背材。采用的是聚乙烯-丙烯酸離子型聚合物材料，簡稱離聚物 （Ionomer）。與傳統(tǒng)塑料不同，離聚物是指碳氫分子鏈中含有少量離子基團的聚合物，它的主要部分是一個非離子性的主鏈，次要部分是一種可離子化的或離子性的共聚單體[5，6]。由于離子鍵的作用，在常溫下分子鏈間可以形成物理交聯(lián)，具有優(yōu)良的韌性、高抗沖性、耐磨性、透明性等[6，7]。

3）丙烯酸泡綿壓敏膠。這一膠層是基于3M獨特的無溶劑制造技術(shù)平臺開發(fā)的，具有閉孔結(jié)構(gòu)的粘彈性泡綿膠。泡綿中的泡孔之間彼此獨立、互不連通，使得水汽和液體難以穿透，保證了膠帶整體良好的密封性能。而且，泡綿和膠是由同種材料構(gòu)成的，而不是常規(guī)泡綿膠所采用的泡綿芯材2面涂膠技術(shù)。因此，它具有出色的粘彈特性，能夠?qū)⒊惺艿妮d荷分散在整個泡綿膠層，比傳統(tǒng)壓敏膠帶更有效地分散應力。

丙烯酸泡綿壓敏膠的分子主鏈為碳碳單鍵，對于光、熱和化學試劑的破壞具有很強的抵抗能力。對于不耐久的泡綿或粘合劑而言，此類狀況可能導致聚合物主鏈的破壞，從而降低力學性能。而對于丙烯酸泡綿壓敏膠而言，進一步的交聯(lián)作用的可能性更高于開鏈的可能性。這就意味著，丙烯酸類材料模量會隨著交聯(lián)的建立而輕微增加，從而形成更強的耐久粘接[8]。

2 耐溶劑性能

圖2是超級密封膠帶耐溶劑性能的測試結(jié)果。測試中，將膠帶粘接到預處理過的不銹鋼板上，然后分別在不同溶劑中常溫浸泡4 h后按照ASTM D3330標準測試膠帶的90°剝離強度，并與未接觸溶劑的標樣相比較。結(jié)果表明，膠帶對于大部分溶劑具有較好的耐受性能。即使經(jīng)較強溶劑（如汽油、甲苯、甲乙酮等）浸泡后，仍可以保持50%以上的粘接強度。

3 耐老化性能

很多應用中，密封粘接產(chǎn)品需要在戶外長期使用，耐老化性能是非常重要的一項考核指標。圖3是超級密封膠帶耐溫、濕度老化的測試結(jié)果。測試中，將密封膠帶粘接到鋼板上，然后分別經(jīng)歷高溫（70 ℃及107 ℃放置72 h）、高低溫（70 ℃放置4 h，再降溫至-29 ℃放置4 h，再回復至常溫放置16 h）、高濕（32 ℃，90%相對濕度放置7 d）4個老化條件，并與未老化的標樣進行粘接強度的比較。結(jié)果表明，密封膠帶老化后的粘接強度變化不明顯。

除了常規(guī)的溫濕度老化外，還分別參考ASTM G155 Cycle1和ASTM G154的測試標準，使用氙燈光源和340 nm波長的紫外光源對粘接在鋁板上的膠帶進行照射老化，模擬膠帶實際使用環(huán)境中經(jīng)戶外日曬、降雨后的性能表現(xiàn)。往復循環(huán)老化不同時間后取出，按照ASTM D3330標準測試膠帶的90°剝離強度，并與常溫放置的標樣相比較，測試結(jié)果圖4所示。

老化初期，經(jīng)人造光線照射加速老化的樣條剝離強度相較未經(jīng)老化的樣品出現(xiàn)上升趨勢，隨著時間的延長，經(jīng)人造光線照射的膠帶剝離強度開始緩慢下降，老化2 000 h以后，與21 ℃、50%相對濕度放置的標樣相比，仍然能夠保持80%以上的強度，而且沒有出現(xiàn)開裂或粉化，表現(xiàn)出極強的抗老化性能。

4 使用方法

1）清潔被粘表面。在使用密封膠帶之前，應去掉被粘表面的各類污染物。為獲得更好的粘接密封效果，建議配合使用3MTM粘接促進劑Adhesion Promoter 111或其他底涂劑對需要密封的接縫或表面進行預處理。

2）粘貼膠帶。將膠面粘貼到預處理過的接縫或表面上，為了避免在貼附中包裹氣泡，應提起膠帶一端，防止膠帶過早與表面接觸，邊貼膠帶邊趕氣泡，使膠層與表面充分接觸。

3）施壓?？梢允褂幂佪喕蚬伟鍖φ辰硬课唬貏e是接縫的邊緣或臺階部位重點施壓，以確保膠帶與接縫臺階處有充分的接觸，防止水汽從此處滲漏。

4）揭除離型膜。施壓完成后，揭掉膠帶離型膜露出離聚物背材，密封操作完工。

5 應用展望

超級密封膠帶具有優(yōu)異的粘接強度、密封性能和耐候性能，可以用于戶外環(huán)境。膠帶背材可以噴漆著色，膠層厚而軟，非常適合密封焊接、鉚接、螺釘連接中出現(xiàn)的一些縫隙。目前，此種膠帶的典型應用主要在車身接縫密封、車頂空調(diào)口接縫密封、建筑物屋頂密封等幾個方面。

由于這種密封膠帶對它本身的離聚物背材也具有良好的粘接性能，應用時膠帶也可以彼此搭接來使用，為密封接頭設(shè)計提供更多的可能性。

參考文獻

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