CN107163902A - 紫外光固化胶粘剂及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种紫外光固化胶粘剂及其制备方法和应用。该紫外光固化胶粘剂，以质量百分比计，主要由以下原料制备而成：聚氨酯丙烯酸酯20‑45％、改性环氧丙烯酸酯20‑45％、稀释剂20‑45％、光引发剂1‑10％、气相二氧化硅1‑5％、功能性助剂0‑3％；其中，所述改性环氧丙烯酸酯主要由以下重量百分比的原料制备而成：双酚A型环氧树脂35‑60％、桐油酸酐15‑45％、丙烯酸15‑35％、催化剂0.5‑2％、阻聚剂0.01‑0.1％。本发明的紫外光固化胶粘剂具有优异的抗跌落性能、粘结性和抗冲击性，且冷冻后的抗跌落性能良好。

Description

紫外光固化胶粘剂及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及高分子材料领域，特别是涉及一种紫外光固化胶粘剂及其制备 方法和应用。

背景技术

目前，应用于电子元器件(如LED灯条透镜粘接)的胶粘剂主要是低温固 化单组份环氧胶粘剂，存在的普遍问题是胶水固化时间长，为10min左右；固 化过程的能耗大，为80℃-90℃加热固化；生产和储存过程要求严格的控温增加 成本，生产过程要求低于30℃，储存过程要求低于-15℃；使用前需提前1-2个 小时回温增加工时麻烦。而紫外光固化胶粘剂则只需要1-2KW的高压汞灯，固 化时间为30s-60s，储存和运输常温即可，具有明显高效、便捷、低成本的优势。

但普通的紫外光固化胶粘剂的抗跌落性不佳，不是偏软就是偏硬，表现为 常温和冷冻一定时间后的抗跌落性能不达标，易透镜脱落。特别是在秋冬季节， 在南方10℃左右的条件下组装好后，运到北方零下15℃左右的条件下，极易出 现透镜跌落现象。不管应用于哪个领域的LED灯条，都需要提高紫外光固化胶 粘剂的抗跌落性能，以确保在生产、运输和组装过程中不会出现透镜跌落现象。

目前，在紫外光固化胶粘剂中的坚韧性是通过各种改性丙烯酸酯来实现的， 但是市场上通用的改性丙烯酸酯对LED透镜的抗跌落，特别是冷冻后的抗跌落 性能的提高并无效果。

发明内容

基于此，本发明提供了一种紫外光固化胶粘剂，其具有优异的抗跌落性能， 且冷冻后的抗跌落性能良好。

具体技术方案如下：

一种紫外光固化胶粘剂，以质量百分比计，主要由以下原料制备而成：

其中，所述改性环氧丙烯酸酯主要由以下重量百分比的原料制备而成：

所述聚氨酯丙烯酸酯的Tg为-20～-45℃。

在其中一些实施例中，所述的紫外光固化胶粘剂，以质量百分比计，主要 由以下原料制备而成：

在其中一些实施例中，所述改性环氧丙烯酸酯主要由以下重量百分比的原 料制备而成：

在其中一些实施例中，所述稀释剂选自异冰片丙烯酸酯(IBOA)、四氢呋 喃丙烯酸酯(THFA)和环三羟甲基丙烷甲缩醛丙烯酸酯(CTFA)中的至少一 种。

在其中一些实施例中，所述气相二氧化硅为疏水性气相二氧化硅。

在其中一些实施例中，所述光引发剂选自1-羟基环己基苯基甲酮(又名184) 和2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮(又名1173)中的至少一种。

在其中一些实施例中，所述功能性助剂为质量比为1:0.8-1.2的消泡剂和偶 联剂的组合物。

在其中一些实施例中，所述消泡剂为BYK066N；所述偶联剂为KH-560。

在其中一些实施例中，所述双酚A型环氧树脂为双酚A型环氧树脂E51。

在其中一些实施例中，所述催化剂选自二乙胺、三乙胺、N,N-二甲基苄胺、 三苯基膦中的至少一种。

在其中一些实施例中，所述阻聚剂选自对苯二酚、对甲氧基苯酚、2，5-二 甲基对苯二酚中的至少一种。

在其中一些实施例中，所述改性环氧丙烯酸酯的制备方法包括如下步骤：

将所述双酚A型环氧树脂、桐油酸酐、丙烯酸、催化剂和阻聚剂加入反应 器中，搅拌升温至90-95℃，保温2±0.1h；继续搅拌升温至110-115℃，保温， 直到AV≦5mgKOH/g，降温至50℃以下，出料，即得所述改性环氧丙烯酸酯。

在其中一些实施例中，所述搅拌的转速为250-350rpm。

本发明还提供了上述紫外光固化胶粘剂的制备方法。

具体技术方案如下：

一种上述的紫外光固化胶粘剂的制备方法，包括如下步骤：

先将光引发剂在稀释剂中溶解均匀，再加入聚氨酯丙烯酸酯、改性环氧丙 烯酸酯、气相二氧化硅和功能性助剂在避光和低于50℃的条件下搅拌，混合均 匀，即得所述紫外光固化胶粘剂。

本发明还提供了上述紫外光固化胶粘剂的应用。

具体技术方案如下：

上述的紫外光固化胶粘剂在制作电子元器件中的应用。

本发明的紫外光固化胶粘剂及其制备方法和应用具有以下优点和有益效 果：

本发明通过研究发现，将市场通用的改性丙酸酯应用于目前的紫外光固化 胶粘剂时，难以改善胶粘剂的抗跌落性能。发明人进一步通过大量创造性实验 研究，创新性地采用桐油酸酐和丙烯酸对双酚A型环氧树脂进行改性，将所得 到的改性环氧丙烯酸酯再与低Tg的聚氨酯丙烯酸树脂和单体进行复配制备得到 紫外光固化胶粘剂。柔软的桐酸酸酐分子接枝到刚性的环氧分子结构上，形成 内增韧的效果，在保证胶粘剂粘接力的同时，能明显改善胶体的抗冲击性，所 得胶粘剂体系结合形成软硬段相互结合的互穿网络结构，从而使紫外光固化胶 粘剂具有优异的抗跌落性能、粘结性和抗冲击性，且冷冻后的抗跌落性能良好。

本发明的紫外光固化胶粘剂的制备方法操作简便，易于工业实施。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明的紫外光固化胶粘剂及其制备方法和应用作 进一步详细的说明。

本发明实施例中采用的双酚A型环氧树脂，型号为E51，环氧当量为 185-200，购自台湾长春化工或江苏扬农锦湖化工；

聚氨酯丙烯酸酯，Tg(玻璃化温度)为-20～-45℃，购自法国Sartomer或中国台湾长兴；

稀释剂为异冰片丙烯酸酯、四氢呋喃丙烯酸酯或环三羟甲基丙烷甲缩醛丙 烯酸酯，购自法国Sartomer或中国台湾长兴；

气相二氧化硅为疏水性气相二氧化硅，购自德国赢创或德国瓦克；

光引发剂为1-羟基环己基苯基甲酮(又名184)或2-羟基-2-甲基-1-苯基-1- 丙酮(又名1173)，购自长沙新宇或北京英力；

功能性助剂是重量比为1:1的消泡剂BYK066N与偶联剂KH-560，购自德 国BYK和美国道康宁；

桐油酸酐购自扬州中良合成材料；

丙烯酸、催化剂、阻聚剂和其它原料均为市售普通原材料。

实施例1

本实施例的紫外光固化胶粘剂，以质量百分比计，由以下原料制备而成：

其中，改性环氧丙烯酸酯由以下重量百分比的原料制备而成：

本实施例的改性环氧丙烯酸酯的制备方法包括如下步骤：

将双酚A型环氧树脂、桐油酸酐、丙烯酸、催化剂和阻聚剂加入装有搅拌 器和温度计的反应釜中，搅拌(转速为300rpm)升温至92℃，保温2h；继续搅 拌升温至113℃，保温，直到AV≦5mgKOH/g，降温至50℃，出料，即得所述 改性环氧丙烯酸酯。

本实施例的紫外光固化胶粘剂的制备方法包括如下步骤：

先将光引发剂在稀释剂中溶解均匀，再加入聚氨酯丙烯酸酯、改性环 氧丙烯酸酯、气相二氧化硅和功能性助剂在避光(特别是紫外光)和低于 50℃的条件下搅拌，混合均匀，包装，即得所述紫外光固化胶粘剂。

实施例2

本实施例的紫外光固化胶粘剂，以质量百分比计，由以下原料制备而成：

其中，改性环氧丙烯酸酯由以下重量百分比的原料制备而成：

本实施例的改性环氧丙烯酸酯的制备方法以及紫外光固化胶粘剂的制备方 法同实施例1。

实施例3

本实施例的紫外光固化胶粘剂，以质量百分比计，由以下原料制备而成：

其中，改性环氧丙烯酸酯由以下重量百分比的原料制备而成：

本实施例的改性环氧丙烯酸酯的制备方法以及紫外光固化胶粘剂的制备方 法同实施例1。

对比例1

本对比例的紫外光固化胶粘剂，其原料和制备方法基本同实施例1，区别在 于：用改性丙烯酸酯替换实施例1中的改性环氧丙烯酸酯，改性丙烯酸酯为沙 多玛的CNUVE151。

对比例2

本对比例的紫外光固化胶粘剂，其原料和制备方法基本同实施例1，区别在 于：用六氢苯酐替换实施例1中的桐油酸酐。

对比例3

本对比例的紫外光固化胶粘剂，其原料和制备方法基本同实施例1，区别在 于：用Tg为54℃的沙多玛聚氨酯丙烯酸酯CN9001替换实施例1中的聚氨酯丙 烯酸酯。

对实施例1-3和对比例1-3制得的紫外光固化胶粘剂，以及市售产品分别应 用于LED铝基板灯条中透镜与PMMA基材之间的粘结，固化条件为80℃*0.5 小时。对所得产品进行性能测试，所有实验和测试均为胶水粘好透镜常温放置 24h后进行，粘接力用推拉力计测试，1.5米跌落实验为基板朝下透镜向下的自 由落体实验，冷冻24h后1.5米跌落实验为成品从冷冻箱(温度为-15～-20℃) 取出后5s内即进行跌落测试，结果如表1所示。

表1

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 (10)

1.一种紫外光固化胶粘剂，其特征在于，以质量百分比计，主要由以下原料制备而成：

其中，所述改性环氧丙烯酸酯主要由以下重量百分比的原料制备而成：

所述聚氨酯丙烯酸酯的Tg为-20～-45℃。

2.根据权利要求1所述的紫外光固化胶粘剂，其特征在于，以质量百分比计，主要由以下原料制备而成：

3.根据权利要求1所述的紫外光固化胶粘剂，其特征在于，所述改性环氧丙烯酸酯主要由以下重量百分比的原料制备而成：

4.根据权利要求1-3任一项所述的紫外光固化胶粘剂，其特征在于，所述稀释剂选自异冰片丙烯酸酯、四氢呋喃丙烯酸酯和环三羟甲基丙烷甲缩醛丙烯酸酯中的至少一种；及/或，所述光引发剂选自1-羟基环己基苯基甲酮和2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮中的至少一种；及/或，所述气相二氧化硅为疏水性气相二氧化硅；及/或，所述功能性助剂为质量比为1:0.8-1.2的消泡剂和偶联剂的组合物。

5.根据权利要求4所述的紫外光固化胶粘剂，其特征在于，所述消泡剂为BYK066N；所述偶联剂为KH-560。

6.根据权利要求1-3任一项所述的紫外光固化胶粘剂，其特征在于，所述双酚A型环氧树脂为双酚A型环氧树脂E51。

7.根据权利要求1-3任一项所述的紫外光固化胶粘剂，其特征在于，所述催化剂选自二乙胺、三乙胺、N,N-二甲基苄胺、三苯基膦中的至少一种；及/或，所述阻聚剂选自对苯二酚、对甲氧基苯酚、2，5-二甲基对苯二酚中的至少一种。

8.根据权利要求1-3任一项所述的紫外光固化胶粘剂，其特征在于，所述改性环氧丙烯酸酯的制备方法包括如下步骤：

将所述双酚A型环氧树脂、桐油酸酐、丙烯酸、催化剂和阻聚剂加入反应器中，搅拌升温至90-95℃，保温2±0.1h；继续搅拌升温至110-115℃，保温，直到AV≦5mgKOH/g，降温至50℃以下，出料，即得所述改性环氧丙烯酸酯。

9.一种权利要求1-8任一项所述的紫外光固化胶粘剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

先将光引发剂在稀释剂中溶解均匀，再加入聚氨酯丙烯酸酯、改性环氧丙烯酸酯、气相二氧化硅和功能性助剂在避光和低于50℃的条件下搅拌，混合均匀，即得所述紫外光固化胶粘剂。

10.权利要求1-8任一项所述的紫外光固化胶粘剂在制作电子元器件中的应用。