CN106634789B - 紫外光固化型粘接剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种紫外光固化型粘接剂，包括以下重量份的组分：聚氨酯丙烯酸酯树脂20～30份、环氧丙烯酸酯树脂20～30份、活性单体30～40份、填料5～10份、光引发剂4～7份、偶联剂0.5‑1份；其制备方法包括以下步骤：a)按权利要求1或2所述配方称取各组分原料；b)将所述聚氨酯丙烯酸树脂、环氧丙烯酸酯树脂、活性单体和偶联剂依次加入反应釜中，常温搅拌均匀0.5～1.5h，加入填料和光引发剂，分散均匀后，冷却至24～26℃，出料；c)将步骤b)获得的料离心排泡，获得紫外光固化型粘接剂；该紫外光固化型粘接剂的制备方法制备程序简易，获得的产品性能优良，且便于储存与运输、快速固化。

Description

紫外光固化型粘接剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及化学材料胶粘剂技术领域，特别是涉及一种用于LED背光模组LENS粘接的紫外光固化型粘接剂及其制备方法。

背景技术

在生产光源如LCD背光源，LED光源的工艺过程中，需要一款将聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯等材质的LENS(镜片)粘接到PCB板上的快速固化的粘接剂，近年来这种粘接剂的用量迅猛增长。而这种粘接剂普遍采用热固化类型的单组份环氧胶黏剂，使用了咪唑或胺类加成物易吸水，存在耐湿热老化性能差的问题，影响产品的使用寿命；或者采用一些多官能度的具有萘骨架、联苯型、二苯型、二苯甲酮型、萘环酚醛型等结构的环氧树脂，来提高体系的交联密度和TG点、进而提高体系的耐湿热性能。但是从热固化的角度来讲，由于需要80℃以上加热数分钟后才能实现固化，且此类粘接剂的储存、运输都需要冷藏，极大了影响了它的应用。

发明内容

基于此，本发明提供一种便于储存与运输、可快速固化的紫外光固化型粘接剂，该紫外光固化型粘接剂的制备方法制备程序简易，获得的产品粘接性能优良。

一种紫外光固化型粘接剂，包括以下重量份的组分：

上述聚氨酯丙烯酸酯树脂的制备方法：将聚酯多元醇、聚醚多元醇、聚丁二烯多元醇与异氰酸酯混合反应，获得含有端基异氰酸酯基的预聚体，再用端羟基的丙烯酸酯封端获得所述聚氨酯丙烯酸酯树脂。

在其中一个实施例中，该紫外光固化型粘接剂包括以下重量份的组分：

上述聚氨酯丙烯酸酯树脂的制备方法：将聚酯多元醇、聚醚多元醇、聚丁二烯多元醇与异氰酸酯混合反应，获得含有端基异氰酸酯基的预聚体，再用端羟基的丙烯酸酯封端获得所述聚氨酯丙烯酸酯树脂。

上述紫外光固化型粘接剂的光引发剂在紫外光的照射条件下快速的分解成自由基，快速的引发聚氨酯丙烯酸酯树脂及环氧丙烯酸酯树脂与活性单体的自由基聚合，从而实现交联固化；采用上述方法制备的聚氨酯丙烯酸酯树脂具有多乙氧基、酯基或丁二烯基等结构的柔性段，在交联过程中与硬链段的环氧丙烯酸酯树脂形成压敏特性，从而使得此粘接剂能够满足冷热冲击、高温高湿、耐电流等环境测试的性能要求，常温储存和运输，无需冷藏，固化不需要加热、加压和固化时间，可快速固化。

进一步地，环氧丙烯酸酯树脂为采用甲基丙烯酸与双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、联苯型环氧树脂或酚醛型环氧树脂改性制得的环氧丙烯酸酯树脂中的一种或几种。

进一步地，活性单体选自氮乙烯基吡咯烷酮、单官能团丙烯酸单体和多官能团丙烯酸单体中的一种或几种，单官能团丙烯酸单体为(甲基)丙烯酸甲酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸异冰片酯、丙烯酸羟丙酯，丙烯酸异冰片酯、四氢糠醇丙烯酸酯、月桂醇丙烯酸酯、2-苯氧基乙基丙烯酸酯、氮氮二甲基丙烯酰胺和甲基丙烯酸缩水甘油醚；多官能团丙烯酸单体为三羟甲基丙烷二丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、羟乙基甲基丙烯酸磷酸酯、1,6己二醇二丙烯酸酯和1,4丁二醇二丙烯酸酯。

进一步地，填料选自膨润土、滑石粉、纳米碳酸钙、硅微粉和气相二氧化硅中的一种或几种。

进一步地，光引发剂选自1-羟基-环己基-苯基-酮(光引发剂184)、2-甲基-1-[4-(甲基硫)苯]-2-(4-吗啉基)-1-丙酮(光引发剂907)、2-羟基-4'-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮(光引发剂2959)、2,4,6(三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦(TPO)、a，a-二甲氧基-a-苯基苯乙酮(光引发剂651)、二苯甲酮(BP)和2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮(光引发剂1173)中的一种或者几种。

进一步地，偶联剂选自γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅(KH-560)、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基二甲氧基硅烷(DL-602)、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH-570)、3-氨基丙基三乙氧基硅烷；硅烷偶联剂(KH-550)和N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷(KH-792)中的一种或者几种。

一种紫外光固化型粘接剂的制备方法，包括以下步骤：

a)按以下重量份的组分

称取各组分原料；

b)将组分中的聚氨酯丙烯酸树脂、环氧丙烯酸酯树脂、活性单体与偶联剂依次加入反应釜中，常温搅拌均匀0.5～1.5h，聚氨酯丙烯酸树脂与环氧丙烯酸酯树脂作为粘接剂的主体物质，活性单体与偶联剂作为为粘接剂固化的促进剂，需要充分混合均匀，以提高反应率；另外，聚氨酯丙烯酸树脂、环氧丙烯酸酯树脂、活性单体与偶联剂均为有机溶剂，互溶性佳，搅拌0.5～1.5h可充分混合均匀；然后加入上述填料和光引发剂，分散均匀后，冷却至24～26℃，出料，获得初料；常温搅拌均匀0.5～1.5h，出料温度24～26℃，可防止物料过热导致凝胶的出现而影响初料的质量，不利于下一步反应；

c)将步骤b)获得的初料离心排泡，获得紫外光固化型粘接剂，离心排泡排除初料中的气泡，避免产品中含有气泡使粘接的组件之间有间隙而粘接不牢。

在其中一个实施例中，排泡转速为2500～4000r/min，时间为3～5min，充分的离心排泡，满足自动化点胶机和半自动点胶机的工艺需求，即点胶呈现半圆形无气泡。

本发明的制备方法主要用于制备本发明的紫外光固化型粘接剂，其充分考虑了本发明配方中各组分的性质和初料的特性，制备程序简易，获得的紫外光固化型粘接剂粘接性能优良，具有进步意义。

具体实施方式

为能进一步理解本发明的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能，下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

本发明紫外光固化型粘接剂，用于将LED背光模组中的LENS粘接与PCB上，该紫外光固化型粘接剂包括如下重量份的组分：

根据粘结的元件不同，所采用的粘接剂亦有所不同，本发明紫外光固化型粘接剂主要用于LENS粘接PCB。

所述聚氨酯丙烯酸酯树脂均含有多乙氧基、酯基或丁二烯基等柔性段结构，其制备方法为：将聚酯多元醇、聚醚多元醇、聚丁二烯多元醇与异氰酸酯混合反应，获得含有端基异氰酸酯基的预聚体，再用端羟基的丙烯酸酯封端获得所述聚氨酯丙烯酸酯树脂。

所述环氧丙烯酸酯树脂为采用甲基丙烯酸与双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、联苯型环氧树脂或酚醛型环氧树脂改性制得的环氧丙烯酸酯树脂中的一种或几种，前述几种环氧丙烯酸酯树脂。

上述紫外光固化型粘接剂的反应机理为：光引发剂在紫外光的照射条件下快速的分解成自由基,快速的引发光固化树脂与活性单体的自由基聚合，从而实现交联固化，交联过程中，由于聚氨酯丙烯酸酯树脂提供了具有多乙氧基、酯基或丁二烯基等结构的柔性段，与硬链段的环氧丙烯酸酯树脂形成压敏特性，从而使得此粘接剂能够满足冷热冲击、高温高湿、耐电流等环境测试的性能要求。

需要说明的是，以下实施例的聚氨酯丙烯酸酯和环氧丙烯酸酯树脂均采用市售产品，分别采用上述制备方法制备。

聚氨酯丙烯酸酯树脂有LM-6200(杭州隆茂化工有限公司)、长兴615-100(长兴化学工业股份有限公司)、CKV-153100(韩国朝光)、B-221(广东博兴化工有限公司)与UV-3026(东莞市井上化工有限公司)。

环氧丙烯酸酯树脂有B-191(广东博兴化工有限公司)、海因茨5327(广州市城信化工原料有限公司)、长兴625C-45(长兴化学工业股份有限公司)、HS-9001(广东添一化学材料有限公司)与CR-1268(惠州长昌电子材料有限公司)。

实施例1

本实施例的紫外光固化粘接剂包括如下重量份的组分：

聚氨酯丙烯酸酯树脂：

长兴615-100 15份

CKV-153100 5份

环氧丙烯酸酯树脂：

长兴625C-45 5份

CR-1268 15份

活性单体：

四氢糠醇丙烯酸酯 5份

月桂醇丙烯酸酯 10份

N,N二甲基丙烯酰胺 15份

光引发剂：

光引发剂184 3.5份

光引发剂907 0.5份

填料：

滑石粉 2份

气相二氧化硅 4份

偶联剂：

KH-570 0.5份

上述紫外光固化型粘接剂的制备方法，包括以下步骤：

a)按上述配方称取各组分原料；

b)将组分中的聚氨酯丙烯酸树脂、环氧丙烯酸酯树脂、四氢糠醇丙烯酸酯、月桂醇丙烯酸酯、N,N二甲基丙烯酰胺与KH-570依次加入反应釜中，常温搅拌均匀0.5h，混合均匀；然后加入上述滑石粉、气相二氧化硅和光引发剂，分散均匀后，冷却至20℃，出料，获得初料；

c)将步骤b)获得的初料离心排泡，获得紫外光固化型粘接剂，离心排泡，排泡转速为2500r/min，时间为3min，排除初料中的气泡，避免产品中含有气泡使粘接的组件之间有间隙而粘接不牢。

实施例2

本实施例的紫外光固化粘接剂包括如下重量份的组分：

聚氨酯丙烯酸酯树脂：

B-221 10份

UV-3026 15份

环氧丙烯酸酯树脂：

HS-9001 25份

活性单体：

甲基丙烯酸甲酯 5份

丙烯酸异辛酯 10份

氮乙烯基吡咯烷酮 20份

光引发剂：

光引发剂184 3份

二苯甲酮 3份

填料：

纳米碳酸钙 3份

气相二氧化硅 4.5份

膨润土 0.5份

偶联剂：

KH-792 0.8份

上述紫外光固化型粘接剂的制备方法，包括以下步骤：

a)按上述配方称取各组分原料；

b)将所述聚氨酯丙烯酸树脂、环氧丙烯酸酯树脂、活性单体和偶联剂依次加入反应釜中，常温搅拌均匀0.8h，加入填料和光引发剂，分散均匀后，冷却至22℃，出料；

c)将步骤b)获得的料离心排泡，转速为3000r/min，时间为4min，获得紫外光固化型粘接剂。

实施例3

本实施例的紫外光固化粘接剂包括如下重量份的组分：

聚氨酯丙烯酸酯树脂：

LM-6200 14份

CKV-153100 16份

环氧丙烯酸酯树脂：

海因茨5327 30份

活性单体：

丙烯酸异冰片酯 20份

丙烯酸羟丙酯 5份

羟乙基甲基丙烯酸磷酸酯 15份

光引发剂：

光引发剂651 3.5份

TPO 3.5份

填料：

硅微粉 4份

气相二氧化硅 6份

偶联剂：

KH-560 1份

上述紫外光固化型粘接剂的制备方法，其特征在于:包括以下步骤：

a)按上述配方称取各组分原料；

b)将上述聚氨酯丙烯酸树脂、环氧丙烯酸酯树脂、活性单体和偶联剂依次加入反应釜中，常温搅拌均匀0.5～1.5h，加入填料和光引发剂，分散均匀后，冷却至24～26℃，出料；

c)将步骤b)获得的料离心排泡，转速为2500～4000r/min，时间为3～5min，获得紫外光固化型粘接剂。

性能测试

购买一市售热固化胶，对市售热固化胶及实施例1至实施例3所获得紫外光固化型粘接剂分别进行电流测试、高温高湿测试、冷热冲击测试、推力以及拉力测试，并将实施例1至实施例3与市售热固化胶的测试结果及行业标准的进行对照，测试结果及对照请参阅表1。

表1 性能测试结果及对照

测试条件:

(1)电流测试:RH＝90％，T＝60℃条件下，通过电流为600mA，实验时间为1000h的测试；

(2)高温高湿测试:RH＝85％，T＝85℃；

(3)冷热冲击测试：-40℃(×0.5h)～100℃(×0.5h)；

(4)推力以及拉力测试：万能拉力机。

由测试结果可知，实施例1至实施例3所获得紫外光固化型粘接剂符合行业标准，耐高温高湿性、耐冷热冲击性、耐电性与固化后推力及拉力与市售热固化胶相近；但实施例1至实施例3的紫外光固化型粘接剂固化时间远快于市售热固化胶，实现了快速固化；且实施例1至实施例3的紫外光固化型粘接剂在常温(避光)便可储存、运输，较市售热固化胶低温运输储存降低了作业能耗和成本，也更便于取用。

总之，本发明紫外光固化型粘接剂具有快速固化、低能耗、储存、运输方便，且各项耐老化性能优异的优点，具有良好的进步意义。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种紫外光固化型粘接剂, 其特征在于:包括以下重量份的组分：

聚氨酯丙烯酸酯树脂 20~30份

环氧丙烯酸酯树脂 20~30份

活性单体 30~40份

填料 5~10份

光引发剂 4~7份

偶联剂 0.5-1份

其中，所述聚氨酯丙烯酸酯树脂为长兴615-100和CKV-153100，所述环氧丙烯酸酯树脂为长兴625C-45和CR-1268；或者，所述聚氨酯丙烯酸酯树脂为B-221和UV-3026，所述环氧丙烯酸酯树脂为HS-9001；或者，所述聚氨酯丙烯酸酯树脂为LM-6200和CKV-153100，所述环氧丙烯酸酯树脂为海因茨5327；

所述光引发剂选自1-羟基-环己基-苯基-酮、2-甲基-1- [4-（甲基硫）苯］-2-（4-吗啉基）-1-丙酮、2-羟基-4'-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮、2,4,6(三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦、二苯甲酮和2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮中的一种或者几种；

所述活性单体选自氮乙烯基吡咯烷酮、单官能团丙烯酸单体和多官能团丙烯酸单体中的一种或几种。

2.根据权利要求1所述的紫外光固化型粘接剂，其特征在于: 所述紫外光固化型粘接剂包括以下重量份的组分：

聚氨酯丙烯酸酯树脂 25份

环氧丙烯酸酯树脂 25份

活性单体 35份

填料 8份

光引发剂 6份

偶联剂 0.8份。

3.根据权利要求1或2所述的紫外光固化型粘接剂，其特征在于:所述填料选自膨润土、滑石粉、纳米碳酸钙、硅微粉和气相二氧化硅中的一种或几种。

4.根据权利要求1或2所述的紫外光固化型粘接剂，其特征在于: 所述偶联剂选自γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷和N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷中的一种或者几种。

5.一种紫外光固化型粘接剂的制备方法，其特征在于:包括以下步骤：

a）按以下重量份的组分

聚氨酯丙烯酸酯树脂 20~30份

环氧丙烯酸酯树脂 20~30份

活性单体 30~40份

填料 5~10份

光引发剂 4~7份

偶联剂 0.5-1份称取各组分原料；

其中，所述聚氨酯丙烯酸酯树脂为长兴615-100和CKV-153100，所述环氧丙烯酸酯树脂为长兴625C-45和CR-1268；或者，所述聚氨酯丙烯酸酯树脂为B-221和UV-3026，所述环氧丙烯酸酯树脂为HS-9001；或者，所述聚氨酯丙烯酸酯树脂为LM-6200和CKV-153100，所述环氧丙烯酸酯树脂为海因茨5327；

所述光引发剂选自1-羟基-环己基-苯基-酮、2-甲基-1- [4-（甲基硫）苯］-2-（4-吗啉基）-1-丙酮、2-羟基-4'-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮、2,4,6(三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦、二苯甲酮和2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮中的一种或者几种；

所述活性单体选自氮乙烯基吡咯烷酮、单官能团丙烯酸单体和多官能团丙烯酸单体中的一种或几种；

b）将所述聚氨酯丙烯酸树脂、环氧丙烯酸酯树脂、活性单体和偶联剂依次加入反应釜中，常温搅拌均匀0.5~1.5h，加入填料和光引发剂，分散均匀后，冷却至24~26℃，出料；

c）将步骤b）获得的料离心排泡，获得紫外光固化型粘接剂。

6.根据权利要求5所述的紫外光固化型粘接剂的制备方法，其特征在于:所述料离心排泡转速为2500~4000r/min，时间为3~5min。