探究即時貼的

1、發(fā)表期刊：化學教學 2011年第11期探究即時貼的秘密但世輝 （襄陽市東風中學，湖北襄陽 441004）摘要：通過分析即時貼的內(nèi)部構(gòu)成，闡述了即時貼工作時的力學特征，進而研究了即時貼可反復使用的原理。關(guān)鍵詞：即時貼；壓敏膠；黏接力；內(nèi)聚力1 問題的提出壓敏膠底涂劑基 材背面處理劑圖1 即時貼的結(jié)構(gòu)示意圖人教版普通高中課程標準實驗教科書（必修1）第四章介紹了壓敏膠黏劑制品（即時貼）的新奇之處：普通的膠水和黏合劑要等到溶劑揮發(fā)后才能黏結(jié)牢固，而壓敏膠黏劑（即時貼）則不同，它同壁虎腳與墻壁間的相互作用原理相似，只需輕輕一壓就能黏結(jié)牢固，撕下后還不影響被黏物的表面，可反復使用，非常方便。1”至于即時貼

2、為何擁有這樣優(yōu)異的使用性能，課本并沒有作出相關(guān)說明。對此，筆者做出了以下幾方面的探討。2 即時貼的構(gòu)成即時貼一般由壓敏膠、底涂劑、基材、背面處理劑等構(gòu)成（圖1）2,其核心部分為壓敏膠。2.1 壓敏膠壓敏膠，顧名思義就是對壓力敏感的膠黏劑，它是一類無需借助于溶劑、熱或其它手段，只需施加輕度指壓，即可與被黏物牢固黏合的膠黏劑，其特點是黏之容易、揭之不難、剝而不損，在較長時間內(nèi)膠層不會干涸，這也保證了用其制作的膠帶（即時貼）可反復使用的優(yōu)勢。根據(jù)壓敏膠主體材料的成分可將其分為橡膠系列和樹脂系列兩大類，以下以橡膠型壓敏膠為例進行說明。圖2 聚異戊二烯結(jié)構(gòu)簡式 橡膠型壓敏膠由橡膠彈性體、增黏劑、防老劑等

3、組分溶于溶劑中配制而成。橡膠彈性體需采用平均相對分子質(zhì)量較大的聚合物制成，包括天然橡膠、異丁烯橡膠、丁苯橡膠等。以天然橡膠為例，其是由人工栽培的三葉橡膠樹分泌的乳汁，經(jīng)凝固加工而制得，它是以聚異戊二烯（圖2）為主要成分的不飽和狀態(tài)的天然高分子化合物，n約為10000左右，相對分子質(zhì)量分布在10萬到180萬之間，平均相對分子質(zhì)量也有70萬左右。如此大的平均相對分子質(zhì)量保證了膠體內(nèi)部分子之間具有極大的分子間作用力，即具有極高的內(nèi)聚強度，在壓敏膠遭遇外力拉伸時依然能保證膠層不被破壞，進而能夠反復使用。增黏劑是添加于膠黏劑中，對被黏物表面具有濕潤作用，并且能夠在一定的條件（溫度、壓力、時間）下產(chǎn)生高黏

4、接性能的物質(zhì)。由于橡膠彈性體在室溫下一般都是固體，本身基本上沒有黏性，因此必須在壓敏膠中加入增黏劑才能產(chǎn)生黏性。和橡膠彈性體不同的是，增黏劑一般采用相對分子質(zhì)量較小（一般在200到2000）的樹脂制成，主要品種有松香類樹脂、石油樹脂等。以松香類樹脂為例，其是由松香酸和其同分異構(gòu)體組成，分子式為C19H29COOH，相對分子質(zhì)量為302。如此低的相對分子質(zhì)量使其能夠很好地溶入壓敏膠層中，并且很容易在被黏物表面擴散，從而形成一個很薄黏性層，該黏性層能夠在外力作用下發(fā)生黏性流動，潤濕被黏物表面，從而發(fā)生黏合作用。防老劑主要是為防止橡膠制品的老化。橡膠型壓敏膠在使用環(huán)境中長期使用通常會因光、熱、金屬離

5、子的催化作用發(fā)生氧化老化。老化的結(jié)果是大分子發(fā)生斷裂、交聯(lián)等行為而發(fā)生化學變化，使物理性能下降，以至黏接失效，因此在橡膠型壓敏膠的配方中必須加入適當?shù)姆览蟿?.2 基材、底涂劑和背面處理劑基材是支撐壓敏膠黏劑的材料，常用的基材有塑料薄膜、紙張、發(fā)泡材料以及金屬箔片等。底涂劑的主要作用是增強壓敏膠和基材之間的黏結(jié)力，使膠黏帶解卷時壓敏膠不殘留在基材的背面，同時能保證壓敏膠在與被黏物剝離時不殘留在被黏物的表面，可使壓敏膠反復使用。背面處理劑又稱隔離劑，其主要作用在于隔離開基材和壓敏膠層，以卷盤狀壓敏膠為例，隔離劑處于基材和壓敏膠層之間，使壓敏膠帶解卷容易，展開方便。基材圖3 即時貼的四大黏接性能

6、示意圖被黏物表面壓敏膠層3 即時貼的工作原理3.1 即時貼的力學特征要保證即時貼可重復使用這一優(yōu)越性能，就必須在使用時依然能夠保障即時貼各組成部分的穩(wěn)定性，具體在于壓敏膠層的穩(wěn)定性和清潔型。對于這一原理可用即時貼的各種黏結(jié)性能（圖3）進行解釋，具體包括初黏力T、黏接力A、內(nèi)聚力C和黏基力K。初黏力又稱快黏力，是指即時貼與被黏物輕輕地快速接觸時所表現(xiàn)出的對被黏物表面的黏接能力，此時即時貼尚未受力；黏接力是指用適當?shù)膲毫蜁r間進行黏貼后，即時貼和被黏物表面之間所表現(xiàn)出來的黏結(jié)能力，此時即時貼已經(jīng)受力，和被黏物已經(jīng)黏合；內(nèi)聚力是指膠黏劑層本身抵抗外力作用的能力，此時即時貼可能會受到正拉、剪切或剝離三

7、種外力作用；黏基力是指膠黏劑與基材之間的黏結(jié)力，用來衡量即時貼受外力作用時膠層和基材抵抗脫離的能力。簡言之，初黏力和黏結(jié)力用以衡量即時貼與被黏物黏合的能力，其值越大，黏合能力越強；內(nèi)聚力和黏基力用以衡量即時貼與被黏物抗剝離的能力，其值越大越能保證即時貼各構(gòu)成部分的完整性，方能保證其使用時的可重復能力3。和一般膠黏劑制品不同的是，即時貼的四大黏合性能往往滿足以下平衡關(guān)系：K>C>A>T。其中，A>T保證了膠層部分的壓敏性，即輕輕一壓就會潤濕被黏物表面并將被黏物黏牢；C>A保證了膠層內(nèi)部的內(nèi)聚力大于膠層表面的黏接力，這樣當揭除膠帶時才不會出現(xiàn)膠層破壞的現(xiàn)象，不會導致膠

8、黏劑污染被黏物表面、拉絲等弊病，也為即時貼的繼續(xù)使用提供了可能；K>C保證了當揭除膠帶時不會產(chǎn)生膠層脫離基材的現(xiàn)象，進而保證了即時貼的完整性。3.2 即時貼的使用過程即時貼的工作過程可以理解為潤濕、受力和揭除三個過程。如前所述，壓敏膠為即時貼的核心部分，主要由橡膠彈性體和增黏劑等混合而成。當即時貼的壓敏膠層和被黏物表面接觸時，由于增黏劑成分的相對分子質(zhì)量較小，因此增黏劑分子的的移動速率較快，很容易擴散并潤濕被黏物的表面，形成一層黏接膜，此時即時貼和被黏物之間開始黏貼；當即時貼受力之后，使得增黏劑各分子與被黏物表面分子間的距離變得非常近，從而產(chǎn)生分子間引力即黏接力，加之增黏劑分子極小故接觸

9、面積很小，這樣就導致了黏接力數(shù)值上的巨大，即黏合能力很強，此時即時貼和被黏物已經(jīng)黏接的十分牢固；當想重復使用即時貼時，這就表現(xiàn)為揭除的過程，此時即時貼受到外力作用，增黏劑與被黏物表面之間的黏接膜破裂，膠層脫離被黏物表面，同時由于橡膠彈性體材料的相對分子質(zhì)量較大，分子之間的吸引力即內(nèi)聚力較強，使得C>A，膠層未被破壞，膠層的完整性使得即時貼具有了反復使用的性能特點4。通過以上作用過程可以看出，即時貼的核心在于壓敏膠，壓敏膠的性能主要由黏結(jié)力和內(nèi)聚力體現(xiàn)，而這兩種力又由材料的相對分子質(zhì)量的大小決定：相對分子質(zhì)量越大內(nèi)聚力越強，相對分子質(zhì)量越小黏接力越大，這就是為什么教材中講到“一般選擇相對分子質(zhì)量較大的橡膠或樹脂作基料，再加入增黏樹脂，就可以達到這一要求（反復使用）”的原因。參考文獻：1宋心琦.化學2（必修）