CN101392152A - 一种光固化胶粘剂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光固化胶粘剂，具体地说是一种紫外光或可见光固化的胶粘剂，包括以下按重量百分比计的组分：主体树脂10～75％，辅助树脂5～50％，丙烯酸酯单体10～70％；所述主体树脂为聚醚基聚氨酯丙烯酸酯或聚丁二烯丙烯酸酯中的一种或两种的混合物；所述辅助树脂为聚氨酯丙烯酸酯或环氧丙烯酸酯中的一种或两种的混合物。本发明提供的光固化胶粘剂，具有比一般胶粘剂更为优良的胶粘能力，尤其对玻璃、水晶和金属有极高的粘接强度，而且耐高温高湿，耐水煮性能优异，具有广阔的应用前景。

Description

一种光固化胶粘剂

技术领域

本发明涉及一种光固化胶粘剂，具体地说是一种紫外光或可见光固化的胶粘剂。

背景技术

目前现有技术中的光固化胶粘剂由于使用方便，固化迅速，能粘接透明材料(至少有一面被粘物是透光的)，广泛应用于玻璃水晶的粘接，以及玻璃和金属的粘接，例如玻璃金属家具制品，但这些玻璃以及玻璃金属制品经常会遇到高温高湿的存放和运输环境，比如南方的雨季，海上运输，在集装箱内温度会达到60℃，相对湿度大于90％，致使光固化胶粘剂粘接失效，运抵目的地搬运时发现粘接破坏，通常表现为粘接表观界面破坏，胶膜脱落，而且是粘接玻璃的界面破坏，胶残留在金属上，这就是高温高湿作用下粘接失败，表明使用的胶粘剂在高温高湿作用下不能保持长久效果。

为了达到较好的耐湿热效果，上述应用中可以使用环氧胶粘剂或硅酮密封胶，而这两种胶粘剂在使用上并不方便，需要加热固化或固化时间太长影响生产效率，占用大量存放空间，而且透明度不好。

玻璃一般是透光材料，具有高能表面，比较容易粘接，但是玻璃表面又较容易吸附水分，即使是粘接后水分和湿气也可以侵入玻璃界面，取代粘接作用，或者使胶膜吸水塑化，玻璃化温度，内聚强度和粘接强度下降，从而发生粘接失效。金属表面也有类似现象，水分子侵入，和金属氧化物作用，形成致命的弱边界层，使粘接强度下降或失效。

为了克服湿气的影响，可以使用底涂剂和表面处理剂，使玻璃和金属表面形成更稳定的界面，耐湿气的入侵，这种方法效果很好，但是成本徒增，只有少数高要求的用户使用，大大缩小了其应用范围。

有些光固化胶粘剂为了达到更好更高的粘接强度，在配方中大量使用附着力促进剂。这些促进剂通常为磷酸酯类，极性大，表现为初始粘接强度特别高，但是过量的极性基团增强了吸水率，导致长久的粘接效果衰减较大，不能保证持久的高粘接强度。

温度高对光固化胶粘剂有很大影响，温度升高，会加速化合物的氧化裂解作用，水解作用等，也会导致实际粘接结果下降。

高温高湿同时作用对粘接的考验是苛刻的，许多光固化胶粘剂在高温高湿下粘接强度衰减的比较快。在沸水煮的试验中，许多初始粘接强度非常高的胶粘剂12～20小时后发生脱胶，或者拉剪强度初始的10～20％，仅为2～4MPa。

发明内容

本发明为克服已有技术的不足，目的在于提供一种具有优良的耐水煮和耐高温高湿性能、粘接强度高、效果持久的可见光或紫外光固化的胶粘剂。

本发明提供的光固化胶粘剂，包括以下重量百分数的组分：主体树脂10～75％，辅助树脂5～50％，丙烯酸酯单体10～70％；优选方案为主体树脂35～60％，辅助树脂15～30％，丙烯酸酯单体35～55％；所述主体树脂为聚醚基聚氨酯丙烯酸酯、聚丁二烯丙烯酸酯中的一种或其混合物；所述辅助树脂为聚氨酯丙烯酸酯或环氧丙烯酸酯。

本发明的技术方案所述光固化胶粘剂的组分中，多选用了含有2～3个丙烯酸酯官能团的聚酯类化合物，实质上，本发明所说的丙烯酸酯化合物也包括甲基丙烯酸酯。

所述主体树脂为聚醚基聚氨酯丙烯酸酯、聚丁二烯丙烯酸酯中的一种或其混合物。主体树脂提供光固化胶粘剂的基本性质，应当具有适宜的粘结性和耐高温、耐高湿性和稳定性，因此本发明选用了聚醚基聚氨酯丙烯酸酯、聚丁二烯丙烯酸酯作为主体树脂，该类树脂具有适宜的粘接性和稳定性，同时具有耐高温、耐高湿性，其耐酸碱耐水性相对现有技术中常使用的聚酯类聚氨酯丙烯酸酯更为适宜作为胶粘剂的主体树脂。聚醚基聚氨酯丙烯酸酯是由聚醚多羟基化合物，异氰酸酯和丙烯酸羟基酯合成的。聚醚多羟基化合物使用常用的聚醚二醇，例如聚乙二醇，聚丙二醇等；异氰酸酯使用2，4—甲苯二异氰酸酯或异弗尔酮二异氰酸酯；丙烯酸羟基酯为丙烯酸羟乙酯(HEMA)和丙烯酸(HPMA)；聚丁二烯丙烯酸酯具有很好的耐湿效果，同时还具有很好的耐低温性能。

所述辅助树脂为聚氨酯丙烯酸酯或环氧丙烯酸酯。辅助树脂是为了调整胶粘剂的整体性质而添加的，弥补了主体树脂的某些不足，例如拉伸强度，耐高温性质，硬度等。

所述丙烯酸酯单体可以是多环的或长碳链的分子结构，选自三羟甲基丙烷缩甲醛丙烯酸酯，双环戊二烯丙烯酸酯，丙烯酸异辛酯，丙烯酸月桂酯，丙烯酸异葵酯或甲基丙烯酸十八烷基酯等，该类化合物具有良好的耐水性。

本发明所述的胶粘剂还可以包括附着力促进剂5～60％，光引发剂1～10％，常规助剂和填料；附着力促进剂的优选方案为附着力促进剂25～50％。

所述附着力促进剂选自丙烯酸羟基烷基酯、丙烯酸、含羧基官能团的丙烯酸酯或者含不饱和官能团的磷酸酯附着力促进剂中的一种或两种以上的混合物。

所述光引发剂可以是裂解反应类光引发剂苯偶姻醚、苯偶酰缩酮、苯乙酮、酰基氧化膦光引发剂，氢消除反应机理的光引发剂二苯甲酮和叔胺配合物、硫杂蒽酮及其衍生物、双咪唑等，可见光引发剂如樟脑醌，也可以是上述引发剂的混合物。

所述常规助剂是抗氧剂，阻聚剂，流平剂，消泡剂，光稳定剂或交联剂。

所述填料是气相二氧化硅，超细碳酸钙，氧化铝粉末或玻璃微珠。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明选用聚醚基聚氨酯丙烯酸酯、聚丁二烯丙烯酸酯中的一种或其混合物作为主体树脂，使得本发明的光固化胶粘剂具有了适宜的粘接性和稳定性，同时具有耐高温、耐高湿性，其耐酸碱耐水性相对现有技术中常使用的聚酯类丙烯酸酯更为适宜作为胶粘剂的主体树脂，其中聚丁二烯丙烯酸酯的采用还增加了本发明光固化胶粘剂的耐低温性；

(2)本发明辅助树脂是为了调整胶粘剂的整体性质而添加，弥补了主体树脂的在拉伸强度，耐高温性质，硬度等方面的某些不足，明显改善了胶粘剂的胶粘性、耐高温等方面的性能；

(3)相对现有技术，本发明还选用了耐水性好的丙烯酸酯类单体，使得本发明的光固化胶粘剂在高湿度或高温高湿条件下仍然保留了良好的粘接强度；

(4)本发明提供的光固化胶粘剂，具有比现有技术的光固化胶粘剂更为优良的胶粘能力，尤其对玻璃、水晶和金属有极高的粘接强度，而且耐高温高湿，耐水煮性能优异，具有广阔的应用前景。

具体实施方式

以下通过具体的实施例进一步说明本发明的技术方案。

实施例1

1.取30g聚醚基聚氨酯丙烯酸酯(广东恒大新材料科技有限公司生产，编号PR5002)，20g聚丁二烯丙烯酸酯(日本曹达株式会社，TE-2000)，10g环氧丙烯酸酯(美国沙多玛公司Sartomer，CN151)，18g SR531(Sartomer)，15g甲基丙烯酸羟丙酯HPMA，3g丙烯酸AA，4g光引发剂I-184(汽巴精化)，搅拌混合均匀即得。

实施例2

将40g聚醚基聚氨酯丙烯酸酯(广东恒大新材料科技有限公司生产，编号PR5002)，20g聚酯基聚氨酯丙烯酸酯(Sartomer，CN981)，18gSR531(Sartomer)，15g甲基丙烯酸羟丙酯HPMA，3g丙烯酸AA，4g光引发剂I-184(汽巴精化)，搅拌混合均匀即得。

对比例1

取60g聚酯基聚氨酯丙烯酸酯(Sartomer，CN966J75)，甲基丙烯酸羟丙酯HPMA15g，18g SR531(Sartomer)，3g丙烯酸AA，4g光引发剂I-184(汽巴精化)，搅拌混合均匀。

对比例2

市场购得光固化胶粘剂W-3188。

对比例3

市场购得光固化胶粘剂R-3366。

对以上5组胶粘剂样品进行测试。胶粘剂的耐水煮性能通过测试在沸水煮前后拉剪强度的变化进行比较。拉剪试片为不锈钢对玻璃。测试方法参照ASTMD1002标准，用光固化胶粘剂粘结处理好的不锈钢试片(25×100×3mm)和玻璃试(25×10×2mm)，光照时间20秒，灯具为400W手提式紫外灯。除去溢胶，粘接好的试片放置2hr小时后再放进电水浴锅内，放入冷水，设置自动加热模式。根据测试3小时后电水浴锅水沸腾，并且会一致保持水的沸点附近，温度变化很小。过15小时取出部分试片(实际沸水时间大约12小时)，冷却后处理玻璃表面，用AB胶与另一不锈钢试片粘结，万能试验机CMT5205(深圳新三思)进行拉剪测试；过24小时取出其他试片(实际沸水煮时间大约21小时)进行拉剪测试。

胶粘剂的耐湿热效果也是测试拉剪强度的变化。试片制作同耐水煮测试相同，把粘接好的试片放入湿热老化试验箱LP-80(金坛仪器设备有限公司)，拉剪试片为不锈钢对玻璃，湿热条件设定为55℃，相对湿度95％，实际稳定条件为56℃，相对湿度91％。用光固化胶粘剂粘结处理好的不锈钢和玻璃试片，放置16小时后再放进湿热老化箱内，过一段时间取出样品用AB胶与另一旁不锈钢试片粘结，进行拉剪测试。分别测试了放入湿热老化试验箱内54小时，126小时，199小时，320小时和399小时的数据。

测试结果见表1和表2：因拉剪强度大于12MPa时经常会破坏玻璃，所以在表1和2的数据中以>13MPa标识拉剪强度，表中拉剪强度单位：MPa。

表1 胶粘剂的耐水煮性能拉剪强度测试数据

表2 胶粘剂的耐湿热性能测试数据拉剪强度随时间变化表

从表1和表2的数据可以看出本发明配置的胶粘剂具有优异的胶粘效果，水煮24小时后拉剪强度结果明显优于对比例；同样耐湿耐高温性能表现也优于对比例。

Claims (9)

1.一种光固化胶粘剂，包括以下重量百分比的组分：主体树脂10～75％，辅助树脂5～50％，丙烯酸酯单体10～70％；

所述主体树脂为聚醚基聚氨酯丙烯酸酯或聚丁二烯丙烯酸酯中的一种或两种的混合物；

所述辅助树脂为聚氨酯丙烯酸酯或环氧丙烯酸酯中的一种或两种的混合物。

2.如权利要求1所述的胶粘剂，其特征在于所述各组分的重量百分比为：主体树脂35～60％，辅助树脂15～30％，丙烯酸酯单体35～55％。

3.如权利要求1或2所述的胶粘剂，其特征在于所述丙烯酸酯单体是多环的或长碳链的丙烯酸酯。

4.如权利要求3中所述的胶粘剂，其特征在于所述丙烯酸酯选自三羟甲基丙烷缩甲醛丙烯酸酯、双环戊二烯丙烯酸酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸异葵酯或丙烯酸十八烷基酯中的一种或两种以上的混合物。

5.如权利要求1或2所述的胶粘剂，其特征在于还包括重量百分比的附着力促进剂5～60％，光引发剂1～10％，常规助剂和填料。

6.如权利要求5中所述的任一种胶粘剂，其特征在于所述附着力促进剂选自丙烯酸羟基烷基酯、丙烯酸、含羧基官能团的丙烯酸酯或者含不饱和官能团的磷酸酯附着力促进剂中的一种或两种以上的混合物。

7.如权利要求5中所述的胶粘剂，其特征在于所述光引发剂是苯偶姻醚、苯偶酰缩酮、苯乙酮、酰基氧化膦、二苯甲酮和叔胺的配合物、硫杂蒽酮或其衍生物、双咪唑或樟脑醌中的一种或两者以上的混合物。

8.如权利要求5中所述的胶粘剂，其特征在于所述常规助剂是抗氧剂、阻聚剂、流平剂、消泡剂、光稳定剂或交联剂。

9.如权利要求5中所述的胶粘剂，其特征在于所述填料是气相二氧化硅、超细碳酸钙、氧化铝粉末或玻璃微珠。