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    自從美國(guó)艾利有限公司創(chuàng)始人R·斯坦頓·艾利發(fā)明壓敏膠標(biāo)簽材料以來(lái)，全球標(biāo)簽業(yè)便發(fā)生了一場(chǎng)革命，越來(lái)越多的直接絲網(wǎng)印刷標(biāo)簽被壓敏膠標(biāo)簽所代替。由于具有印刷工藝簡(jiǎn)單、適應(yīng)方式廣、成本較低等特點(diǎn)，紙標(biāo)簽開(kāi)始進(jìn)入到人們生活中的方方面面，如超市標(biāo)價(jià)帖，化妝品、日用品、醫(yī)藥包裝、電子電器類產(chǎn)品宣傳、促銷標(biāo)簽，食品標(biāo)簽，服裝吊牌等

    銅版紙（印刷涂料紙）是紙標(biāo)簽主要使用的紙張之一，它是由涂料原紙經(jīng)涂布和裝飾加工后制成的紙張，表面平滑細(xì)致，涂布有雙面、單面之分。銅版紙的主要原料是銅版原紙和涂料，用來(lái)涂布的涂料是由優(yōu)質(zhì)的白色顏料（如高嶺土、硫酸鋇等）、膠粘劑（如聚乙烯醇、干酪素等）及輔助添加劑等組成。近年來(lái)，由于銅版紙生產(chǎn)工藝的改變及成本控制的要求，人們開(kāi)始向紙張涂料中加入大量碳酸鈣＂。此舉雖然降低了紙張的成本，但同時(shí)也對(duì)紙標(biāo)簽壓敏膠的性能帶來(lái)影響，對(duì)壓敏膠提出了更高的要求。筆者通過(guò)對(duì)比在各種不同老化條件下兩種主要壓敏膠體系在高鈣銅版紙上的性能表現(xiàn)，考察了影響鈣離子遷移的主要因素及鈣離子遷移對(duì)壓敏膠性能的影響。

一、實(shí)驗(yàn)部分

1.1原材料

    壓敏膠A(主要成分為丙烯酸丁酯）：

    壓敏膠B(主要成分為丙烯酸異辛酯）：

    銅版紙（雙面涂布）：

    離型紙：

1.2標(biāo)簽?zāi)z樣的制備

    將壓敏膠乳液先涂布于離型紙上，然后在100℃下干燥6min再轉(zhuǎn)移至銅版紙上，室溫放置24h待用。

    將涂布好膠樣分成4份，一份作為標(biāo)準(zhǔn)樣直接進(jìn)行性能測(cè)試，另外三份分別置于70℃、70℃/(90±5)%RH、25℃/(90±5)%RH環(huán)境中老化7d然后取出進(jìn)行性能測(cè)試。

    測(cè)試前將所有膠樣都裁剪成1英尺寬，分別測(cè)試其初粘強(qiáng)度、剝離強(qiáng)度和剪切強(qiáng)度。老化條件縮寫如下：

    標(biāo)準(zhǔn)：未老化；

    老化1置于70℃/(90±5)%RH老化7d

    老化2置于70℃老化7d

    老化3置于25℃/(90±5)%RH老化7d

1.3性能測(cè)試

    初粘強(qiáng)度按FNATFIM-9-2005測(cè)試，在300mm/min的剝離速度下，將壓敏膠環(huán)形樣條（膠面向外）與標(biāo)準(zhǔn)鋼板以一定的面積（1英尺)接觸后的瞬時(shí)分離力；

    180°剝離強(qiáng)度按FNATFTM-1-2005測(cè)試，測(cè)試將壓敏膠樣從標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試鋼板上以180°的角度和300mm/min的速度剝離時(shí)所需的力，膠樣與標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試鋼板貼合時(shí)間為20mim

    剪切強(qiáng)度按FNATFIM-8-2005測(cè)試．測(cè)定壓敏膠膠樣從平行于該膠樣的標(biāo)準(zhǔn)鋼板上滑離的時(shí)間：

    性能測(cè)試條件：溫度（23±2)℃/(50±5)%RH.測(cè)試樣在測(cè)試前應(yīng)個(gè)少放置4h.

1.4試驗(yàn)儀器

環(huán)形初粘試驗(yàn)機(jī)

高精度拉力試驗(yàn)機(jī)

可程式恒溫恒濕試驗(yàn)箱

精密烘箱

二、結(jié)果與討論

2.1不同老化條件對(duì)初粘強(qiáng)度的影響

    壓敏膠初粘強(qiáng)度的形成需要壓敏膠能很好濕潤(rùn)被粘物表面，使兩界面接觸，從而賦于粘合力。圖1示出膠樣老化前后的初粘性能。從圖1可以看出，兩種壓敏膠具有很高的初粘強(qiáng)度，經(jīng)過(guò)三種不同的老化條件后都有不同幅度的下降。

    以丙烯酸異辛酯為基體的B膠樣的耐老化性能明顯優(yōu)于以丙烯酸丁酯為基體的A膠樣。這是由于丙烯酸異辛酯的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度較丙烯酸丁酯低，大分子鏈段柔順性也較丙烯酸丁酯的好，而玻璃化轉(zhuǎn)變溫度越低，大分子的鏈段柔順性越好，初粘強(qiáng)度就越大。

    從老化條件上看，單純的熱老化對(duì)兩種壓敏膠初粘強(qiáng)度影響并不是很大，老化7d后的保持率仍可以達(dá)到80%左右。而濕熱老化后（老化1)的初粘強(qiáng)度下降最為明顯，A膠樣下降了70%,B膠樣下降了55%.常溫高濕老化（老化3)對(duì)壓敏膠的初粘強(qiáng)度影響也比較大，膠樣A、B的初粘強(qiáng)度分別下降了50%和35%.

    2.2不同老化條件對(duì)剝離強(qiáng)度的影響

    剝離強(qiáng)度是指用適當(dāng)?shù)膲毫蜁r(shí)間進(jìn)行粘貼后，壓敏膠粘制品和被粘表面之間所表現(xiàn)出來(lái)的抵抗界面分離的能力，一般用180°剝離強(qiáng)度來(lái)度量。圖2示出膠樣老化前后的剝離強(qiáng)度。膠粘劑的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和大分子鏈段柔順性是影響剝離強(qiáng)度的主要因素。

    從圖2可以看出，兩種膠樣在老化后剝離強(qiáng)度的表現(xiàn)基本和初粘強(qiáng)度一致，都呈現(xiàn)了不同幅度的下降趨勢(shì)。而膠樣B的下降幅度明顯小于膠樣A.這種下降是由于老化導(dǎo)致了壓敏膠交聯(lián)，從而限制了大分子的柔順性造成的。

    同樣從老化條件的角度，可以發(fā)現(xiàn)單純的熱老化對(duì)剝離強(qiáng)度的影響并不大，而濕度老化則是影響壓敏膠性能的關(guān)鍵因素。

2.3不同老化條件對(duì)剪切強(qiáng)度的影響

    剪切強(qiáng)度是以膠粘層沿負(fù)載作用方向的位移超過(guò)一定距離所需的時(shí)間為考察指標(biāo)，即抗蠕變性能，它反映了膠粘劑的內(nèi)聚強(qiáng)度和抵抗膠粘劑層本身破壞的能力，其與膠粘劑的模量和交聯(lián)度有關(guān)。

    圖3示出膠樣老化前后的剪切強(qiáng)度。由圖3可知，老化后膠樣A的剪切強(qiáng)度明顯升高，這可能是銅版紙中的物質(zhì)與壓敏膠發(fā)生了交聯(lián)反應(yīng)，從而大幅度提高了其剪切強(qiáng)度，這與前面壓敏膠的剝離強(qiáng)度和初粘強(qiáng)度的下降一致。而且可以看出，壓敏膠的剪切強(qiáng)度在濕熱老化的條件（老化1)下升高幅度最大。對(duì)于膠樣B,雖然剪切強(qiáng)度在濕熱老化（老化1)后有一定幅度的升高，但幅度遠(yuǎn)小于膠樣A,其在其它兩種老化條件下的剪切強(qiáng)度基本變化不大。

2.4鈣離子老化的初探

    根據(jù)王任芳等的研究，金屬離子可以與聚合物中的氨基或羧基發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，其可能的反應(yīng)方程式如下所示：

    2RCOOH+CaCO3→RCOCaOCR+H2CO3

    交聯(lián)大幅度地提高了聚合物的分子量，降低了分子的柔順性，故其初粘強(qiáng)度和剝離強(qiáng)度呈下降趨勢(shì)，而剪切強(qiáng)度呈上升趨勢(shì)，交聯(lián)密度越高，則趨勢(shì)越明顯。

    圖4圖5是膠樣A、膠樣B老化前后元素成分的能譜圖。由圖4、圖5可知，膠樣A、膠樣B老化前后最大的區(qū)別就是均在膠中出現(xiàn)了鈣離子。筆者認(rèn)為壓敏膠老化前后性能的變化，是由于紙張中碳酸鈣中的鈣離子遷移至壓敏膠，并且與壓敏膠發(fā)生了交聯(lián)反應(yīng)，從而導(dǎo)致壓敏膠的初粘強(qiáng)度和剝離強(qiáng)度下降，剪切強(qiáng)度升高。

三、結(jié)語(yǔ)

    壓敏膠的耐老化性能會(huì)受到銅版紙面材的影響，這主要是由于紙張涂料中的鈣離子遷移到壓敏膠中發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)造成的。交聯(lián)反應(yīng)會(huì)引起壓敏膠的初粘強(qiáng)度和剝離強(qiáng)度大幅下降，剪切強(qiáng)度大幅升高。該交聯(lián)反應(yīng)受相對(duì)濕度的影響非常明顯，而對(duì)于溫度則不太敏感，這應(yīng)該是濕氣能夠更快地幫助鈣離子穿過(guò)紙張涂層遷移到壓敏膠，并發(fā)生

    交聯(lián)反應(yīng)造成的。同時(shí)，丙烯酸異辛酯類壓敏膠相對(duì)于丙烯酸丁酯類壓敏膠具有更好的耐鈣離子老化性能。