CN105219339A - 一种uv固化液态光学胶、其制备方法及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种UV固化液态光学胶，按重量百分比包括以下组分：40～60％的预聚物、5～25％的膨胀单体、15～30％的活性稀释剂、1～8％的光引发剂、5～20％的增塑剂、5～20％的偶联剂和0.5～3％的助剂。本发明还公开了上述UV固化液态光学胶的制备方法及其应用。本发明的UV固化液态光学胶具有低固化收缩率、高透光率、高粘结力和快速固化的能力，所得的固化层具有良好的延展性和相对偏软的硬度，能够广泛应用于光学元件的粘合，例如电容屏、显示镜片等各类电子元件上。

Description

一种UV固化液态光学胶、其制备方法及其应用

技术领域

本发明涉及胶粘剂领域，具体来说，是涉及一种UV固化液态光学胶。本发明还涉及该光学胶的制备方法及其应用。

背景技术

UV固化液态光学胶自问世以来取得了飞速的发展，与传统胶带相比，UV固化液态光学胶具有流平性好、气味低、固化速度快、粘接强度高、生产能耗低、固化过程可自动化操作等优点。

UV固化液态光学胶目前大部分(95％以上)仍然是丙烯酸酯体系。该体系固化机理是自由基聚合,特点是固化收缩率大，一般在5％以上。由于光学胶使用时涉及到两个被粘界面，固化过程中由于体积收缩产生的应力和体积上的缺陷难以消除，不但影响粘结的尺寸精度，而且会直接导致粘结力下降。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够降低体积收缩率的UV固化液态光学胶，以解决上述技术问题中至少一个。

本发明的另一目的在于提供上述光学胶的制备方法，以解决上述技术问题中至少一个。

本发明的另一目的在于提供上述光学胶的应用，以解决上述技术问题中至少一个。

根据本发明的一个方面，本发明提供了一种UV固化液态光学胶，按重量百分比包括：40～60％的预聚物、5～25％的膨胀单体、15～30％的活性稀释剂、1～8％的光引发剂、5～20％的增塑剂、5～20％的偶联剂和0.5～3％的助剂。

其中，预聚物可以是脂肪族聚氨酯丙烯酸酯树脂、芳香族聚氨酯丙烯酸酯树脂、溶剂型改性聚氨酯丙烯酸酯树脂、环氧丙烯酸酯树脂、环氧甲基丙烯酸酯树脂、改性环氧丙烯酸酯树脂、酚醛环氧丙烯酸酯树脂、聚酯丙烯酸酯树脂、改性聚酯丙烯酸酯树脂、超支化聚酯丙烯酸酯树脂和纯丙烯酸树脂中的一种或两种以上。

膨胀单体可以是通式(Ⅰ)所示的螺环原碳酸酯类单体或其形成的混合物：

其中，R是氢、氧、C1～C8的直链或支链烷烃基、C1～C8的直链或支链烯烃基或C6～C10的芳香烃基团；

进一步地，膨胀单体可以选优为下述式(Ⅱ)、(Ⅲ)、(Ⅳ)、(Ⅴ)、(Ⅵ)和(Ⅶ)所示化合物中的一种或两种以上：

活性稀释剂可以是单官能团、二官能团和多官能团的丙烯酸酯中的一种或两种以上，丙烯酸酯的分子量为1000～10000。

进一步地，单官能团的丙烯酸酯可以优选为月桂酸丙烯酸酯、月桂酸甲基丙烯酸酯、异冰片基丙烯酸酯、异冰片基甲基丙烯酸酯、四氢呋喃丙烯酸酯和乙氧基乙氧基乙基丙烯酸酯中的一种或两种以上。

进一步地，二官能团的丙烯酸酯可以优选为1,6-己二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇(400)二丙烯酸酯和聚乙二醇(600)二丙烯酸酯的一种或两种以上。

进一步地，多官能团的丙烯酸酯可以优选为三羟基甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、乙氧化三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯和乙氧化季戊四醇四丙烯酸酯的一种或两种以上。

光引发剂可以是自由基型光引发剂和阳离子型光引发剂组成的混合物，所述的自由基型光引发剂与阳离子型光引发剂的质量比为2:1～5:1。

进一步地，自由基型光引发剂可以优选为2-羟基-2-甲基-1苯基丙酮、2,4,6-(三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦和1-羟基环己基苯甲酮中的一种或两种以上。

进一步地，阳离子型光引发剂可以优选为二苯基碘鎓六氟磷酸盐、混合型硫鎓六氟锑酸盐和混合型硫鎓六氟磷酸盐的一种或两种以上。

增塑剂可以是邻苯二甲酸酯类增塑剂。进一步地，增塑剂可以优选为邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯和邻苯二甲酸二异壬酯中的一种或两种以上。

偶联剂可以是γ―氨丙基三乙氧基硅烷、γ―(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷和γ―甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的一种或两种以上。

助剂可以包括是消泡剂和流平剂。

进一步地，消泡剂可以为水性胶用乳化硅油、高碳醇脂肪酸酯复合物、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚、聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚和聚二甲基硅氧烷中的一种或两种以上。

进一步地，流平剂可以为水性胶用丙烯酸酯类流平剂、有机硅类流平剂和氟碳化合物类流平剂中的至少一种。

其中，丙烯酸酯类流平剂可以为市售(商品名，由毕克化学公司生产)的BYK-350、BYK-352、BYK-354、BYK-355、BYK-356、BYK-358、BYK-380、BYK-381、BYK-390、BYK-392或者BYK-394；

有机硅类流平剂可以为市售(商品名，由毕克化学公司生产)的BYK-300、BYK-301、BYK-302、BYK-306、BYK-307、BYK-308、BYK-310、BYK-315、BYK-320、BYK-322、BYK-323、BYK-325、BYK-330、BYK-331、BYK-333、BYK-335、BYK-341、BYK-344、BYK-370、BYK-371、BYK-373、BYK-375、BYK-UV377、BYK-UV3500、BYK-UV3510、BYK-UV3530或者BYK-UV3570；

氟碳化合物类流平剂可以为市售(商品名，由毕克化学公司生产)的BYK-340或者BYK-388。

在一些具体的实施方式中，本发明的UV固化液态光学胶按重量百分比可以优选包括：45～58％的预聚物、6～20％的膨胀单体、15～30％的活性稀释剂、2～7％的光引发剂、7～15％的增塑剂、8～15％的偶联剂和0.5～2％的助剂。

在一些具体的实施方式中，本发明的UV固化液态光学胶按重量百分比可以优选包括：50～56％的预聚物、8～15％的膨胀单体、20～30％的活性稀释剂、4～6％的光引发剂、8～13％的增塑剂、8～12％的偶联剂和0.8～1％的助剂。

本发明的UV固化液态光学胶，为了降低固化体积收缩率，在光学胶中加入了一定量的膨胀单体，固化时，单体体积膨胀降低了自由基聚合时的体积收缩率。

本发明中，所选的预聚物都低分子量(1000～10000)的丙烯酸酯，这使得制得的UV固化液态光学胶具有较好的柔韧性、成膜性和附着力。

本发明中，加入活性稀释剂，可以调节体系的粘度，增进胶粘剂与底材的润湿性，提高附着力，改善胶粘剂的柔韧性、收缩率等。

本发明的UV固化液态光学胶，具有低固化收缩率、高透光率、高粘结力和快速固化的能力，所得的固化层具有良好的延展性和相对偏软的硬度，能够广泛应用于光学元件的粘合，例如电容屏、显示镜片等各类电子元件上。

根据本发明的另一个方面，本发明还提供了上述UV固化液态光学胶的制备方法，包括以下步骤：

按比例加入预聚物、膨胀单体和活性稀释剂，搅拌均匀至形成均一溶液，再按比例依次加入增塑剂、偶联剂和流平剂，搅拌均匀，再按比例加入光引发剂，搅拌至光引发剂溶解，最后按比例加入消泡剂，搅拌均匀即可。

根据本发明的另一个方面，本发明还提供了上述UV固化液态光学胶的应用，包括以下步骤：

将底材清洁干净后，使用自动点胶机或人工涂布的方式将权利要求8制得的UV固化液态光学胶涂于底材表面，在波长为285～365nm的紫外灯下固化5～10s。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明作进一步详细的说明。

根据表1～8所示的组分和比例，按照下述的制备方法制备本发明的UV固化液态光学胶：

按比例加入预聚物、膨胀单体和活性稀释剂，搅拌均匀至形成均一溶液，再按比例依次加入增塑剂、偶联剂和流平剂，搅拌均匀，再按比例加入光引发剂，搅拌至光引发剂溶解，最后按比例加入消泡剂，搅拌均匀即可。

	预聚物	膨胀单体	活性稀释剂	光引发剂	增塑剂	偶联剂	助剂
								实施例1	40	5	30	1	15	8	1
实施例2	45	25	10	2	11	5	2

实施例3	50	20	15	2	7	5.5	0.5
								实施例4	56	6	10	5	13	7	3
实施例5	60	8	12	6	8	5.2	0.8
								实施例6	58	7	12	4	5	12	1
实施例7	45	15	20	8	6	5	1
								实施例8	40	16	17	1	5	20	1
实施例9	40	5	12	7	20	15	1
								实施例10	42	5	25	5	10	10	3
实施例11	43	7	28	5.5	7	8	1.5
								实施例12	44	9	23	7	6	9	2
实施例13	46	11	20	8	5	8	2
								实施例14	47	21	15	5.5	6	5	0.5
实施例15	48	22	16	1.5	6	6	0.5
								实施例16	49	23	15	2	5	5	1
实施例17	51	18	15	5	5	5	1
								实施例18	52	16	15	4	5	7	1
实施例19	53	13	15	3	7	7	2
								实施例20	54	10	16	3	8	8	1
实施例21	55	8	16	5	8	7	1
								实施例22	57	5	16	8	6	6	2
实施例23	59	6	16	7	5	6	1
								实施例24	40	7	17	8	10	16	2
实施例25	42	8	17	8	12	10	3
								实施例26	44	9	17	8	10	10	2
实施例27	46	10	17	8	7	10	2
								实施例28	48	11	17	1.5	11	11	0.5
实施例29	50	12	17	5	8	5	3
								实施例30	52	13	16	3	6	7	3
实施例31	54	14	16	2.5	5	7	0.5
								实施例32	56	15	16	2	5	5	1
实施例33	58	8	18	1	6	7	2
								实施例34	60	9	18	1.5	5	5	1.5
实施例35	40	18	18	2	7	13	2
								实施例36	45	19	18	2.5	5	8	2.5

实施例37

50

20

18

1

5

5

1

表1(质量百分比，单位：％)

表2(预聚物)

表3(膨胀单体)

表4(活性稀释剂)

表5(光引发剂)

	增塑剂
		实施例1	邻苯二甲酸二辛酯15％
实施例2	邻苯二甲酸二辛酯11％
		实施例3	邻苯二甲酸二辛酯7％
实施例4	邻苯二甲酸二辛酯13％
		实施例5	邻苯二甲酸二丁酯8％
实施例6	邻苯二甲酸二丁酯5％
		实施例7	邻苯二甲酸二丁酯6％
实施例8	邻苯二甲酸二丁酯5％

实施例9	邻苯二甲酸二异壬酯20％
		实施例10	邻苯二甲酸二异壬酯10％
实施例11	邻苯二甲酸二异壬酯7％
		实施例12	邻苯二甲酸二异壬酯6％
实施例13	邻苯二甲酸二辛酯1％；邻苯二甲酸二丁酯1％；邻苯二甲酸二异壬酯3％
		实施例14	邻苯二甲酸二辛酯2％；邻苯二甲酸二丁酯2％；邻苯二甲酸二异壬酯2％
实施例15	邻苯二甲酸二辛酯3％；邻苯二甲酸二丁酯2％；邻苯二甲酸二异壬酯1％
		实施例16	邻苯二甲酸二辛酯2％；邻苯二甲酸二丁酯2％；邻苯二甲酸二异壬酯1％
实施例17	邻苯二甲酸二辛酯1％；邻苯二甲酸二丁酯4％
		实施例18	邻苯二甲酸二辛酯3％；邻苯二甲酸二丁酯2％
实施例19	邻苯二甲酸二辛酯3％；邻苯二甲酸二丁酯4％
		实施例20	邻苯二甲酸二辛酯5％；邻苯二甲酸二丁酯3％
实施例21	邻苯二甲酸二丁酯4％；邻苯二甲酸二异壬酯4％
		实施例22	邻苯二甲酸二丁酯3％；邻苯二甲酸二异壬酯3％
实施例23	邻苯二甲酸二丁酯3％；邻苯二甲酸二异壬酯2％
		实施例24	邻苯二甲酸二丁酯4％；邻苯二甲酸二异壬酯6％
实施例25	邻苯二甲酸二辛酯5％；邻苯二甲酸二异壬酯7％
		实施例26	邻苯二甲酸二辛酯5％；邻苯二甲酸二异壬酯5％
实施例27	邻苯二甲酸二异壬酯7％
		实施例28	邻苯二甲酸二异壬酯11％
实施例29	邻苯二甲酸二异壬酯8％
		实施例30	邻苯二甲酸二辛酯3％；邻苯二甲酸二异壬酯3％
实施例31	邻苯二甲酸二丁酯5％
		实施例32	邻苯二甲酸二丁酯5％
实施例33	邻苯二甲酸二丁酯6％
		实施例34	邻苯二甲酸二辛酯2％；邻苯二甲酸二异壬酯3％
实施例35	邻苯二甲酸二辛酯7％
		实施例36	邻苯二甲酸二辛酯5％
实施例37	邻苯二甲酸二辛酯5％

表6(增塑剂)

表7(偶联剂)

表8(助剂)

对比例1

该对比例用于说明现有的制备UV-固化液态光学胶的技术，按下表9比例制备光学胶，制备方法如实施例1。

表9

对比例2

该对比例用于说明现有的制备UV-固化液态光学胶的技术，按下表10比例制备光学胶，制备方法如实施例1。

表10

按以下方法对实施例1-8与对比例1-2进行了固化体积收缩、透光率和粘合强度测试实验，测定了不同体系的收缩率和不同底材的粘结强度。体积收缩率r_v＝(1-ρ_L/ρ_S)×100％，其中ρ_L为液态胶的密度，ρ_S为固化后膜的密度。其中透光率采用透光率仪测试，密度采用密度计测量；使用万能力学试验机测试粘结强度。测试样品尺寸为100×25×2mm，搭接长度是12.5mm。所用的底材表面均进行清洁处理。将制备好的光学胶涂于底材表面，在365nm紫外灯下固化。测试结果如下表11所示。

表11

测试结果表明，本发明的UV-固化液态光学胶具有较好的固化速度、粘结强度、高透光率以及较低的固化收缩率。适用于各种透明材料的粘结，特别适用于ITO玻璃(触摸屏)的粘结。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的保护范围并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.UV固化液态光学胶，按重量百分比包括：40～60％的预聚物、5～25％的膨胀单体、15～30％的活性稀释剂、1～8％的光引发剂、5～20％的增塑剂、5～20％的偶联剂和0.5～3％的助剂；

所述的预聚物是脂肪族聚氨酯丙烯酸酯树脂、芳香族聚氨酯丙烯酸酯树脂、溶剂型改性聚氨酯丙烯酸酯树脂、环氧丙烯酸酯树脂、环氧甲基丙烯酸酯树脂、改性环氧丙烯酸酯树脂、酚醛环氧丙烯酸酯树脂、聚酯丙烯酸酯树脂、改性聚酯丙烯酸酯树脂、超支化聚酯丙烯酸酯树脂和纯丙烯酸树脂中的一种或两种以上；

所述的膨胀单体是通式(Ⅰ)所示的螺环原碳酸酯类单体或其形成的组合物：

其中，R是氢、氧、C1～C8的直链或支链烷烃基、C1～C8的直链或支链烯烃基或C6～C10的芳香烃基团；

所述的活性稀释剂是单官能团、二官能团和多官能团的丙烯酸酯中的一种或两种以上，所述的丙烯酸酯的分子量为1000～10000；

所述的光引发剂是自由基型光引发剂和阳离子型光引发剂组成的混合物，所述的自由基型光引发剂与阳离子型光引发剂的质量比为2:1～5:1；

所述的增塑剂是邻苯二甲酸酯类增塑剂；

所述的偶联剂是γ―氨丙基三乙氧基硅烷、γ―(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷和γ―甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的一种或两种以上；

所述的助剂包括消泡剂和流平剂；所述的消泡剂为水性胶用乳化硅油、高碳醇脂肪酸酯复合物、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚、聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚和聚二甲基硅氧烷中的一种或两种以上；所述的流平剂为水性胶用丙烯酸酯类流平剂、有机硅类流平剂和氟碳化合物类流平剂中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的UV固化液态光学胶，其特征在于，所述的膨胀单体是下述式(Ⅱ)、(Ⅲ)、(Ⅳ)、(Ⅴ)、(Ⅵ)和(Ⅶ)所示化合物中的一种或两种以上：

3.根据权利要求1所述的UV固化液态光学胶，其特征在于，所述的单官能团的丙烯酸酯是月桂酸丙烯酸酯、月桂酸甲基丙烯酸酯、异冰片基丙烯酸酯、异冰片基甲基丙烯酸酯、四氢呋喃丙烯酸酯和乙氧基乙氧基乙基丙烯酸酯中的一种或两种以上；

所述的二官能团的丙烯酸酯是1,6-己二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇(400)二丙烯酸酯和聚乙二醇(600)二丙烯酸酯的一种或两种以上；

所述的多官能团的丙烯酸酯是三羟基甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、乙氧化三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯和乙氧化季戊四醇四丙烯酸酯的一种或两种以上。

4.根据权利要求1所述的UV固化液态光学胶，其特征在于，所述的自由基型光引发剂是2-羟基-2-甲基-1苯基丙酮、2,4,6-(三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦和1-羟基环己基苯甲酮中的一种或两种以上；

所述的阳离子型光引发剂是二苯基碘鎓六氟磷酸盐、混合型硫鎓六氟锑酸盐和混合型硫鎓六氟磷酸盐的一种或两种以上。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的UV固化液态光学胶，其特征在于，所述的增塑剂是邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯和邻苯二甲酸二异壬酯中的一种或两种以上。

6.根据权利要求5所述的UV固化液态光学胶，其特征在于，按重量百分比包括：45～58％的预聚物、6～20％的膨胀单体、15～30％的活性稀释剂、2～7％的光引发剂、7～15％的增塑剂、8～15％的偶联剂和0.5～2％的助剂。

7.根据权利要求6所述的UV固化液态光学胶，其特征在于，按重量百分比包括：50～56％的预聚物、8～15％的膨胀单体、20～30％的活性稀释剂、4～6％的光引发剂、8～13％的增塑剂、8～12％的偶联剂和0.8～1％的助剂。

8.权利要求7所述的UV固化液态光学胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

按比例加入预聚物、膨胀单体和活性稀释剂，搅拌至形成均一溶液，再按比例依次加入增塑剂、偶联剂和流平剂，搅拌，再按比例加入光引发剂，搅拌至光引发剂溶解，最后按比例加入消泡剂，搅拌均匀即可。

9.权利要求8所述的UV固化液态光学胶的应用，其特征在于，包括以下步骤：

将底材清洁干净后，使用自动点胶机或人工涂布的方式将权利要求8制得的UV固化液态光学胶涂于底材表面，在波长为285～365nm的紫外灯下固化5～10s。

10.权利要求8所述的UV固化液态光学胶在光学元件上的应用。