智能運動手環用聚氨酯熱熔膠脫粘原因分析

關鍵詞：智能運動手環；聚氨酯熱熔膠；脫粘原因中圖分類號： 文獻標志碼：A

文章編號：1001-5922（2025）05-0053-03

Abstract：The failed sample is a smart sports bracelet from a manufacturer，andthe screen and shellare bonded together by hotmeltadhesive，and the material is polyurethane.During use，the screen and the shellappear to be disbonded.Inorder to find thereason for the debonding of the screen and the shell，the electronic morphologyand principal component comparison of the scree surface and the shellsurface of the debonded screen and the unused sports bracelet were carried out，and the components were compared by solution extraction.The results showed that thereason for the debonding of the screen and the shell wasthat the hot melt adhesive was attackedby squalene，oleicacidand other substances inartificial sweat，which ledtothedecreaseof theadhesive adhesion of the hot melt adhesiveand causeddebonding.Finally，through verification，it was confirmedthat artificialsweat would indedreduce the adhesion of polyurethane hot melt adhesive，and it is recommended to choose polybutylene adipate glycol polyurethane with high content，which is not easy to be eroded.

Key words：smart sports bracelets； polyurethane hot-melt adhesive ；detachment reason

運動手環廣泛應用于人們日常生活的監測中，從嬰幼兒游泳、幼兒園運動游戲、小學生體能發展到大學生睡眠質量與體質監測，甚至應用到孕婦有氧運動和松弛訓練的監測以及糖尿病人的血糖監測，運動手環都起到了至關重要的作用，為人們的健康

保駕護航[1-7]

在使用過程中，運動手環會出現各種各樣的失效，其中屏幕與殼體脫粘是其中的一種，此次分析的樣品某廠家運動手環，為了查找屏幕與殼體脫粘的原因，委托方提供未使用的運動手環進行對比分析，

找到脫粘的原因。

1 試驗儀器

超景深數碼顯微鏡：VHX-7000，基恩士（中國）有限公司，采用環形照明的方式；

掃描電子顯微鏡：S-3400N，日本日立高新技術公司，采用二次電子模式；

X射線能譜儀：550i，天美（中國）科學儀器有限公司，采用電壓 15kV ，工作距離 10mm ：

傅里葉變換顯微紅外光譜儀：賽默飛NicoletiN10，美國尼高力儀器公司，采用反射模式，采集時間：12s，光譜分辨率： ，掃描次數：64，掃描范圍： ；

氣相色譜質譜聯用儀：GCMS-QP2010SE，日本島津公司，采用EI離子源，樣品 0.5mg ，四氫呋喃0.5ml ，超聲波萃取 15min ，過濾；

微機控制電子萬能試驗機：ETM205D，深圳萬測試驗設備有限公司，采用 5mm/min 。

2 分析與測試

2.1 光學分析

利用超景深數碼顯微鏡對比脫落的殼體表面與人為打開新手環殼體表面光學形貌，脫落的殼體表面無明顯殘膠，且粘接邊緣有較多的黃色雜質；新打

開的殼體表面，粘有一層膠粘劑，且膠粘劑呈現白色，邊緣無明顯黃色雜質，如圖1所示。

2.2 形貌觀察

利用掃描電子顯微鏡對脫落后的殼體表面形貌進行觀察，與光學觀察結果一致，殼體無明顯殘膠，粘接邊緣有較多疏松雜質，另有纖維狀雜質，如圖2所示。

2.3 元素分析

利用X射線能譜儀對脫落后的殼體表面進行元素分析，結果表明，殼體表面含有 等，這些元素通常來自于汗液[8-10]，如表1所示。

2.4 FTIR分析

利用傅里葉變換顯微紅外光譜儀對脫落的殼體邊緣黃色物質進行主成分分析，主要為蛋白質的成分，如圖3所示。

由圖3可知， 歸屬于蛋白質中N—H伸縮振動吸收峰； 歸屬于蛋白質中C=0 吸收峰； 歸屬于蛋白質C—N伸縮振動峰和N一H變角振動疊加峰。

對脫落的膠粘劑進行主成分定性，脫落的膠粘劑與新的膠粘劑主成分無明顯差別，均為聚醚型聚氨酯，如圖4所示。

由圖4可知 歸屬于聚氨酯中N—H伸縮振動吸收峰， 歸屬于聚氨酯中 c=0 伸縮振動吸收峰， 歸屬于聚氨酯中C—O—C醚鍵伸縮振動吸收峰。

2.5 GCMS分析

各取脫落的膠粘劑與新膠粘劑 0.5mg ，加入0.5mL 四氫呋喃，然后超聲波萃取 ，利用氣相-質譜聯用儀對萃取液有機小成分進行分析，脫落的膠粘劑相比新膠粘劑，在保留時間5.3、5.4、8.6、8.8min 多出角鯊烯、油酸等成分，如圖5所示。

2.6 人工汗液模擬

取新運動手環放人人工汗液浸泡3d后1 ）取出，與未浸泡人工汗液的新運動手環進行拉拔力對比測試，測試結果見表2，未浸人工汗液拉拔力為294N，浸泡3d人工汗液的拉拔力為205N，下降了 30% ，下降幅度較大。

表2未浸泡汗液的樣品與浸泡汗液后的

3 結果與討論

熱熔膠是加熱熔融、冷卻后具有粘接性能的一款膠[11-12]，其中聚氨酯熱熔膠含有氨基甲酸酯、酯基、脲基甲酸酯等極性基團，與被粘接物形成強氫鍵，從而形成粘接[13-18]。然而，聚氨酯不耐油脂、角鯊烯、油酸等成分，這些成分都導致聚氨酯發生溶脹，破壞聚氨酯內聚能，降低粘接強度。從光學分析結果和形貌分析結果可知，殼體與屏幕脫粘屬于界面破壞形式，殼體表面無明顯殘膠，殼體邊緣有較多黃色雜質，結合成分分析，得知黃色物質為蛋白質、角鯊烯、油酸類等物質混合物。這些物質來源于人身體分泌物和汗液，身體分泌物會隨著汗液從殼體邊緣浸入到樣品內部，接觸到膠粘劑后，分泌物中角鯊烯、油酸、油脂等成分對聚氨酯膠粘劑的侵蝕作用比較大，主要是引起聚氨酯發生溶脹，引起粘接強度下降，導致脫粘[19] 。

4結語

運動手環殼體與屏幕在使用過程中出現脫離的原因是膠粘劑受到角鯊烯、油酸等化學物質的侵蝕，導致粘接力性能下降，發生脫離。人體汗液中的角鯊烯和油酸等極性小分子通過滲透作用侵入聚氨酯膠層，其疏水長鏈與聚合物分子產生競爭性吸附，導致分子鏈解纏結及界面粘接強度衰減。為避免此類問題，建議選用含量高的聚己二酸丁二醇酯二醇聚氨酯，不容易被侵蝕，在熱熔膠中提高聚酯二醇含量，可有效降低膠粘劑的溶脹程度，從而減少脫粘的可能性。

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