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，已發表SCI收錄論文2篇、核心期刊論文2篇、其他論文13篇。現從事工業膠帶、膠粘劑技術服務工作。

E-mail：jqiu3@mmm.com。

摘要：介紹了一種新型的壓敏型密封膠帶。作為傳統密封粘接產品的替代或補充，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

在工業生產中，很多產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，而且可以防止滲雨和銹蝕，延長產品的使用壽命[1]。目前，單組分密封膠以其優良的綜合性能廣泛應用于各類產品密封，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 結構特點

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種規格。其中，2 mm厚密封膠帶的主要性能參數見表1。

圖1是超級密封膠帶的結構示意圖，由外到內，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，具有優良的韌性、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平臺開發的，具有閉孔結構的粘彈性泡綿膠。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成的，而不是常規泡綿膠所采用的泡綿芯材2面涂膠技術。因此，它具有出色的粘彈特性，能夠將承受的載荷分散在整個泡綿膠層，比傳統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。結果表明，膠帶對于大部分溶劑具有較好的耐受性能。即使經較強溶劑（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、濕度老化的測試結果。測試中，將密封膠帶粘接到鋼板上，然后分別經歷高溫（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。結果表明，密封膠帶老化后的粘接強度變化不明顯。

除了常規的溫濕度老化外，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境中經戶外日曬、降雨后的性能表現。往復循環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，測試結果圖4所示。

老化初期，經人造光線照射加速老化的樣條剝離強度相較未經老化的樣品出現上升趨勢，隨著時間的延長，經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，而且沒有出現開裂或粉化，表現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。可以使用輥輪或刮板對粘接部位，特別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異的粘接強度、密封性能和耐候性能，可以用于戶外環境。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，為密封接頭設計提供更多的可能性。

參考文獻

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[2]李靜.我國汽車膠粘劑/密封膠的現狀與發展[J].粘接， 2007， 28（3）： 45-47.

[3]辛波，楊勇，等.聚氨酯密封膠及其在建筑行業中的應用[J].新型建材，2005（3）：34-37.

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[5]Eisenberg A，et al. Macromoleculers，1990（23）：4098-4103.

[6]岳忠江，馬敬紅，鄭利民.離聚物及其應用[J].化工新型材料，28（10）： 11-13.

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[8]王新，劉盈.VHB?幕墻玻璃組裝專用壓敏膠帶及其在幕墻工程中的應用[J].綠色建材， 2010（3）：63-64.