CN107858129A - 一种溶剂性丙烯酸酯压敏胶的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种溶剂性丙烯酸酯压敏胶的制备方法，包括如下步骤：将溶剂、丙烯酸酯单体、紫外光聚合引发剂、热聚合引发剂加入到带有回流冷凝器装置和加热装置的容器中，并向混合液中持续通入氮气10‑30min；开启紫外线发生器，对反应液进行紫外线照射0.5‑5h，直到反应液沸腾并开始回流时停止紫外线照射；开启加热装置，使反应液保持稳定的回流状态，加热反应3‑5h后，停止加热，自然冷却至室温。本发明在传统方法的基础上，向反应液中添加紫外线光引发剂，并通过紫外线照射在室温下即开始反应，具有反应速率快、单体转化率高、产品固含量高等优点。
Description
技术领域
本发明涉及化工产品制造技术领域，具体涉及一种溶剂性丙烯酸酯压敏胶的制备方法。
背景技术
压敏胶是一种在常温状态下有一定粘性的胶水，从临时固定到高温高压等特殊环境下能方便使用的一种胶黏剂。压敏胶作为天然橡胶、合成橡胶或硅胶等各种合成塑料的一种原料，其中丙烯酸酯压敏胶因具有良好的耐候性，耐油性和耐光性等特点，被广泛应用在胶带和胶板等领域。丙烯酸酯压敏胶有水性、溶剂性、无溶剂性等种类，其中溶剂性丙烯酸酯压敏胶的性能调整度很高，能用增粘剂、可塑剂、固化剂等添加剂来调节其性能。
溶剂性丙烯酸酯压敏胶一般的制备方法是利用溶剂、多种丙烯酸单体和热引发剂进行加热反应，分解后的热引发剂产生的自由游离基与丙烯酸酯单体反应后，成为高分子聚合体。溶剂有甲苯，乙酸乙酯，乙酸丁酯和甲醇等很多种类，根据其溶剂性，挥发性和反应性等特点来选择。丙烯酸酯单体有丙烯酸软单体，丙烯酸酯硬单体和反应型功能单体3种，根据物性需求，不同比例来混合出所需树脂。丙烯酸酯压敏胶通常的玻璃化转变温度是在零下15度以下。
热引发剂是在一定的温度下分解后的自由游离基将反应液进行聚合反应，根据分解温度使用的种类不同，一般使用偶氮化合物和过氧化合物。热引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过氧化甲乙酮、过氧化苯甲酰和过氧化二异丙苯中的一种或多种。
溶剂性丙烯酸脂压敏胶的制备方法普通采用在溶剂的沸点状态下进行回流反应。这种方法比较容易处理反应时产生的热量。然而，这种方法要进行8～10小时的时间才能使丙烯酸酯单体的反应率达到98％以上。在溶剂的沸点以下的低温进行反应时，容易产生分子量较高的丙烯酸酯，且反应的温度调节非常困难。另外，在低温状态下反应时，热引发剂的分解时间将极度缓慢，需要24小时以上。因此，需要对溶剂性丙烯酸脂压敏胶的制备方法加以改进。
发明内容
本发明的目的是提供一种溶剂性丙烯酸酯压敏胶的制备方法，在传统方法的基础上，向反应液中添加紫外线光引发剂，并通过紫外线照射在室温下即开始反应，具有反应速率快、单体转化率高、产品固含量高等优点。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种溶剂性丙烯酸酯压敏胶的制备方法，包括如下步骤：
1)将溶剂、丙烯酸酯单体、紫外光聚合引发剂、热聚合引发剂加入到带有回流冷凝器装置和加热装置的容器中，并向混合液中持续通入氮气10-30min以去除反应液中的氧气；
2)开启紫外线发生器，对反应液进行紫外线照射0.5-5h，直到反应液沸腾并开始回流时停止紫外线照射；
3)开启加热装置，使反应液保持稳定的回流状态，加热反应3-5h后，停止加热，自然冷却至室温。
根据以上方案，所述溶剂、丙烯酸酯单体分别为溶剂和丙烯酸酯单体总质量的40％-80％、20％-60％，所述紫外光聚合引发剂的加入量为丙烯酸酯单体质量的0.01％-0.5％(如果投放量低于0.01％，反应速度将变得非常缓慢；投放量高于0.5％，反应将急速加快，使分子量降低从而影响压敏胶的性能。)，所述热聚合引发剂的加入量为丙烯酸酯单体质量的0.01％-1.0％。
根据以上方案，所述溶剂包括乙酸乙酯、甲苯、乙酸丁酯、甲醇中的任意一种或一种以上的混合物。
根据以上方案，所述丙烯酸酯单体包括丙烯酸软单体、丙烯酸硬单体、反应型功能单体中的任意一种或一种以上的混合物。丙烯酸酯软单体主要是起到调低压敏胶玻璃化转变温度的作用；丙烯酸硬单体主要是起到调节压敏胶凝聚力的作用；反应型功能单体利用氢基(-OH)、酸基(-COOH)，调节黏着力、保持力和耐温等性能，使其达到固化的作用。
根据以上方案，所述丙烯酸酯软单体包括丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯和甲基丙烯酸异辛酯中的任意一种或一种以上的混合物。
根据以上方案，所述丙烯酸酯硬单体包括苯乙烯，甲基丙烯酸甲酯，丙烯酸甲酯，醋酸乙烯酯和丙烯酰胺中的任意一种或一种以上的混合物。
根据以上方案，所述反应型功能单体包括丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、烯丙基缩水甘油醚、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯、甲基丙烯酸、N-轻甲基丙烯酰胺、N-轻乙基丙烯酰胺和衣康酸中的任意一种或一种以上的混合物。
根据以上方案，所述紫外光聚合引发剂包括安息香甲醚、安息香异丙醚、茴香偶姻甲醚、2,2-二乙氧基苯乙酮、2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮(可以商品名IRGACURE 651从巴斯夫公司(BASF Corp.)、2-甲基-2-羟基苯丙酮)、2-萘磺酰氯、1-苯基-1，2-丙二酮-2-(0-乙氧基羰基)肟)、1-羟基环己基苯基酮(IRGACURE 184)、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙-1-酮(DAR0CUR 1173)、2-苄基-2-(二甲基氨基)-1-(4-吗啉代苯基)丁酮(IRGACURE 369)、双(2，4，6-三甲基苯甲酰基)苯基氧化膦(IRGACURE 819)、2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-吗啉基丙-1-酮(IRGACURE 907)、1-[4-(2-羟乙氧基)-苯基]-2-羟基-2-甲基-丙烷-1-酮(IRGACURE 2959)中的任意一种或一种以上的混合物。
根据以上方案，所述热聚合引发剂包括偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过氧化甲乙酮、过氧化苯甲酰、过氧化二异丙苯中的任意一种或一种以上的混合物。
根据以上方案，所述紫外线发生器使用可识别波长光源区域300-400nm的黑光灯(blacklight lamp)、化学水银灯(UV lamp)或LED灯，紫外线的波长为300-400nm，光的强度在0.1-100mW/cm2，低于0.1mW/cm2反应将缓慢，高于100mW/cm2将急速反应。
本发明的有益效果是：
本发明在传统方法的基础上，向反应液中添加紫外线光引发剂，在室温下通过紫外线的照射开始反应，自发升温达到回流状态，使热聚合引发剂的分解速率增加，反应速率大幅提高，比传统反应方法约缩短一半时间；反应前，向反应液体中通入氮气把内部的氧气排掉后，以消除低温状态下反应液中的氧气自由游离基对反应的影响，进一步增加了反应速率；通过不断的回流，能使未反应的丙烯酸酯单体继续进行反应，从而使丙烯酸酯单体的转化率达到98％以上，提高产品的固含量，具有反应速率快、单体转化率高、产品固含量高等优点。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的技术方案进行说明。
实施例1：
本发明提供一种溶剂性丙烯酸酯压敏胶的制备方法，包括如下步骤：
1)将溶剂：乙酸乙酯200g、甲苯100g，丙烯酸酯单体：丙烯酸异辛酯(2EHA)160g、丙烯酸甲酯(MA)32g、丙烯酸(AA)6g、丙烯酸羟丙酯(HEA)2g，紫外光聚合引发剂：irgacure6510.1g、热聚合引发剂：偶氮异丁腈(AIBN)0.1g，加入到带有回流冷凝器装置和加热装置的容器中，在室温25度下，向混合液中通入10ml/min的氮气，持续20min，以去掉反应液中的氧气；
2)开启紫外线发生器，使用40W黑光灯(blacklight lamp日本日立产品)在360nm紫外线4mW/cm2光强度照射下进行反应，紫外线照射4h，反应液的温度升到82℃时开始进行回流，然后停止紫外线照射；
3)开启加热装置，使反应液始终保持稳定的回流状态，加热反应4h后，停止加热，自然冷却至室温。
实施例2：
本实施例基本同实施例1，不同在于：紫外线照射2h，加热反应5h。
实施例3：
本实施例基本同实施例1，不同在于：紫外线发生器使用40W LED灯在360nm紫外线2mW/cm2光强度照射下进行反应。
实施例4：
本实施例基本同实施例1，不同在于：紫外光聚合引发剂为irgacure184 0.2g。
对比实施例1：
本对比实施例使用的原料、设备基本同实施例1，不同之处在于：没有紫外线照射，从室温便加热升温至回流，且在保持回流状态下加热反应4h后，停止加热，自然冷却至室温(整个反应时间为4小时)。
对比实施例2：
本对比实施例基本同对比实施例1，不同之处在于：加热反应4h后，加入聚合引发剂偶氮异丁腈(AIBN)0.2g，再加热反应4h，然后停止加热，自然冷却至室温(整个反应时间为8小时)。
将实施例1-4和对比实施例1-2制备的产品进行取样分析，结果见表1：
表1实施例1-4和对比实施例1-2制备的产品性能
注：固含量(wt％)是在130度一小时加热后留下的量来定的，固含量(wt％)＝(干燥后的残余量)/(实验时的量)*100
从实施例和对比实施例的分析结果可以看到，使用热聚合引发剂和紫外光聚合引发剂，并在紫外线照射的条件下进行的反应，将比一般反应方法缩短一半的时间，并且在同样的时间内可提高产品的固含量，即有高效率的单体转化率。
以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的相关技术人员应当理解：可以对本发明进行修改或者同等替换，但不脱离本发明精神和范围的任何修改和局部替换均应涵盖在本发明的权利要求范围内。
Claims (10)
1.一种溶剂性丙烯酸酯压敏胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)将溶剂、丙烯酸酯单体、紫外光聚合引发剂、热聚合引发剂加入到带有回流冷凝器装置和加热装置的容器中，并向混合液中持续通入氮气10-30min；
2)开启紫外线发生器，对反应液进行紫外线照射0.5-5h，直到反应液沸腾并开始回流时停止紫外线照射；
3)开启加热装置，使反应液保持稳定的回流状态，加热反应3-5h后，停止加热，自然冷却至室温。
2.根据权利要求1所述的溶剂性丙烯酸酯压敏胶的制备方法，其特征在于，所述溶剂、丙烯酸酯单体分别为溶剂和丙烯酸酯单体总质量的40％-80％、20％-60％，所述紫外光聚合引发剂的加入量为丙烯酸酯单体质量的0.01％-0.5％，所述热聚合引发剂的加入量为丙烯酸酯单体质量的0.01％-1.0％。
3.根据权利要求1所述的溶剂性丙烯酸酯压敏胶的制备方法，其特征在于，所述溶剂包括乙酸乙酯、甲苯、乙酸丁酯、甲醇中的任意一种或一种以上的混合物。
4.根据权利要求1所述的溶剂性丙烯酸酯压敏胶的制备方法，其特征在于，所述丙烯酸酯单体包括丙烯酸软单体、丙烯酸硬单体、反应型功能单体中的任意一种或一种以上的混合物。
5.根据权利要求1或4所述的溶剂性丙烯酸酯压敏胶的制备方法，其特征在于，所述丙烯酸酯软单体包括丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯和甲基丙烯酸异辛酯中的任意一种或一种以上的混合物。
6.根据权利要求1或4所述的溶剂性丙烯酸酯压敏胶的制备方法，其特征在于，所述丙烯酸酯硬单体包括苯乙烯，甲基丙烯酸甲酯，丙烯酸甲酯，醋酸乙烯酯和丙烯酰胺中的任意一种或一种以上的混合物。
7.根据权利要求1或4所述的溶剂性丙烯酸酯压敏胶的制备方法，其特征在于，所述反应型功能单体包括丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、烯丙基缩水甘油醚、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯、甲基丙烯酸、N-轻甲基丙烯酰胺、N-轻乙基丙烯酰胺和衣康酸中的任意一种或一种以上的混合物。
8.根据权利要求1所述的溶剂性丙烯酸酯压敏胶的制备方法，其特征在于，所述紫外光聚合引发剂包括安息香甲醚、安息香异丙醚、茴香偶姻甲醚、2,2-二乙氧基苯乙酮、2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮、2-甲基-2-羟基苯丙酮)、2-萘磺酰氯、1-苯基-1，2-丙二酮-2-(0-乙氧基羰基)肟)、1-羟基环己基苯基酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙-1-酮、2-苄基-2-(二甲基氨基)-1-(4-吗啉代苯基)丁酮、双(2，4，6-三甲基苯甲酰基)苯基氧化膦、2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-吗啉基丙-1-酮、1-[4-(2-羟乙氧基)-苯基]-2-羟基-2-甲基-丙烷-1-酮中的任意一种或一种以上的混合物。
9.根据权利要求1所述的溶剂性丙烯酸酯压敏胶的制备方法，其特征在于，所述热聚合引发剂包括偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过氧化甲乙酮、过氧化苯甲酰、过氧化二异丙苯中的任意一种或一种以上的混合物。
10.根据权利要求1所述的溶剂性丙烯酸酯压敏胶的制备方法，其特征在于，所述紫外线发生器使用可识别波长光源区域300-400nm的黑光灯、化学水银灯或LED灯，紫外线的波长为300-400nm，光的强度为0.1-100mW/cm2。
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