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一、 什么是 PSA 壓膠的熟化?
PSA 壓膠的熟化(也稱為固化或老化)是指膠水在涂布、復合等工序后,在一定溫度、時間條件下,分子鏈發生進一步交聯、排列或反應,使膠水性能逐漸穩定并達到最佳狀態的過程。
從分子結構來看,熟化過程的核心是軟硬段的協同優化:
軟段(柔性鏈段)通過分子運動逐漸調整構象,增強與被粘物表面的接觸能力,提升黏性;
硬段(剛性鏈段)則通過交聯或聚集形成更穩定的網絡結構,增強內聚力,防止黏合后出現脫膠、拉絲等問題。
只有當軟硬段達到平衡狀態時,PSA 壓膠才能展現出最佳的綜合性能,此時即達到熟化終點。
二、 判斷 PSA 壓膠熟化終點的常用方法
1. 外觀觀察法:初步判斷的直觀手段
通過膠水外觀變化進行初步判斷:
透明度:部分膠水(如丙烯酸酯類)熟化初期可能渾濁,隨分子鏈有序性提高逐漸穩定;
表面狀態:未熟化時可能發黏過度或不均,終點時黏性均勻,無拉絲、結塊。
但主觀性強,僅作輔助判斷。
2、 性能測試法:核心指標的定量評估
(1)黏附力測試(剝離強度)
用規定力度剝離樣品,測量所需力值。未熟化時黏附力逐漸上升,終點時趨于穩定(波動≤5%),適用于多數 PSA 壓膠。
(2)持粘力測試
在恒定載荷下,測量膠水保持黏合的時間。熟化不足時持粘力低,終點時達穩定值,過度熟化可能下降,常用于膠帶、保護膜等。
(3)內聚力測試(剪切強度)
施加平行于黏合面的剪切力,測量破壞時的力值或時間。內聚力隨硬段交聯密度增加而提高,終點時趨于穩定,適用于工業高強度 PSA 壓膠。
性能測試法需破壞樣品,周期較長,影響生產效率。
3、 化學分析法:分子結構的間接表征
(1)紅外光譜(IR)
監測特征官能團吸收峰變化(如聚氨酯中 - NCO 峰隨交聯逐漸減弱至穩定),但對微量變化靈敏度低。
(2)差示掃描量熱法(DSC)
通過玻璃化溫度(Tg)判斷,軟段 Tg 小幅波動、硬段 Tg 隨交聯密度升高,終點時 Tg 穩定。但設備成本高,操作復雜,不適用于生產線快速檢測。
三、 判斷 PSA 壓膠熟化終點的精準高效創新方法-低場核磁法
傳統方法存在主觀性強、破壞性測試或效率低等問題,而低場核磁共振(LF-NMR)技術通過監測分子運動性變化,可實現對熟化終點的精準、無損判斷。
低場核磁法測試的原理:
在磁場中擾動氫原子,然后聆聽它們恢復過程中的信號,高分子材料中硬段(結晶段、交聯段)的H、軟段(非晶相、非交聯鏈段)的H的恢復時間會由快到慢,儀器通過接收并分析這些信號,能夠判斷出高分子鏈段中不同運動類型的氫原子的種類及其比例。
T2 越長,說明材料越柔軟、鏈段運動越自由。——對應非交聯部分的H
T2 越短,說明材料越“硬"、結構交聯的越厲害。——對應交聯部分的H
通過對T2弛豫譜圖的反演,我們還能夠獲知體系中硬段(交聯段)、中間相、軟段(非交聯段 )的比例以及弛豫時間。
硬段比例越大,T2弛豫時間越短,膠材料越硬,內聚力越大,剝離不易產生殘膠;
軟段比例越大,T2弛豫時間越長,膠材料越軟,粘附力越強,對表面粘接的越緊。
最重要的是,該技術不需要打片、不需要溶解、測試2分鐘內出結果!
應用案例:
硬段弛豫時間、硬段比例變化不大,內聚力差異不大,說明殘膠有可能是粘附力失控造成的
軟段弛豫時間隨著熟化時間增加,T2時間變短,軟段變硬,粘性變弱
軟段弛豫時間滿足1.5ms<T23<2ms范圍內,psa膠能滿足粘性條件且無殘膠問題。