CN109233738A - 基于聚集诱导发光机理的荧光胶黏剂及其制备方法与应用 - Google Patents

基于聚集诱导发光机理的荧光胶黏剂及其制备方法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种基于聚集诱导发光机理的荧光胶黏剂及其制备方法与应用，该荧光胶黏剂按质量百分比含量由环氧树脂为10—20%，丙烯酸酯单体混合物为25—40%，荧光有机小分子为0.1—1%，硅烷偶联剂为0.5—1%，二甲苯与乙酸丁酯混合溶剂为40—60%，固化剂为10—20%组成。制备方法是首先将环氧树脂加热熔融并加入部分溶剂，然后匀速滴加由丙烯酸酯单体混合物、荧光有机小分子以及硅烷偶联剂组成的丙烯酸酯预聚体，加热搅拌，通过自由基聚合将丙烯酸单体、荧光有机小分子与硅烷偶联剂接支共聚于环氧树脂，然后在其内补充剩余溶剂和三聚氰胺‑甲醛树脂，经混合搅拌，得到荧光胶黏剂。该荧光胶黏剂在加热固化后具有力学性能好，粘接性强以及荧光防伪等优点。

Description

基于聚集诱导发光机理的荧光胶黏剂及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及一种基于聚集诱导发光机理的荧光胶黏剂及其制备方法与应用。
背景技术
随着科技的发展，各种多功能、高性能的胶粘剂在现代工业各领域中得到了日益广泛的应用，已经成为现代工业和国防工业不可缺少的一种材料。普通分子结构的胶粘剂已经远不能满足人们在生产生活中的应用，这时合成高分子材料成为胶粘剂重要的研究方向。环氧树脂胶粘剂是性能极为优异的胶粘剂品种，特别是它环境适应性强、粘着力强、环保性好等特点，使其受到人们的广泛重视，应用范围及广。当然，环氧树脂胶粘剂也有它自身缺点：(1)固化物一般偏脆，抗剥离、抗开裂、抗冲击性能差。(2)对极性小的材料(如聚乙烯、聚丙烯、氟塑料等)粘接力小，必须先进行表面活化处理。(3)适用期短：大部分双组分必须现用现配，否则就会固化。 因此，丙烯酸改性环氧树脂胶黏剂能够有效改善其力学性能，施工简便。
传统荧光分子在稀溶液中可高效发光，但在浓溶液或聚集状下，发光能力显著减弱甚至完全消失，造成这种现象的主要原因是分子间的相互作用导致了非辐射能量转换或形成了不利于荧光发射的物种。由于这种现象的出现，极大的限制了发光材料的应用。2001年，由唐本忠教授课题组发现了一种噻咯衍生物，在稀溶液中基本是不发光的，然而在其分子处于聚集态时表现出了很强的荧光。这是因为在稀溶液里面，它的5个苯基转子进行动态的分子内旋转，而在聚集状态下，由于空间限制，这种分子内旋转受到了很大阻碍，非辐射能量衰减受到抑制，激发态分子只能通过辐射跃迁形式回到基态，从而使荧光显著增强，这种现象称为聚集诱导发光（AIE）。
发明内容
针对上述存在的问题，由于环氧树脂胶粘剂固化物一般偏脆，抗剥离、抗开裂、抗冲击性能差，本发明提供了一种丙烯酸改性环氧树脂荧光胶黏剂的制备方法，有效改善其力学性能，并且该胶黏剂具有聚集诱导发光效应，使其带有荧光防伪的功能。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
基于聚集诱导发光机理的荧光胶黏剂，所述荧光胶黏剂按质量百分比含量由如下组份组成：
环氧树脂 10—20%，
丙烯酸酯混合物 25—40%，
荧光有机小分子 0.1—0.5%，
硅烷偶联剂 1—2%，
混合溶剂 30—50%，
固化剂 10—20%；
其中，所述的丙烯酸酯混合物，按质量百分比含量由如下组份组成：
甲基丙烯酸甲酯 55—70%，
丙烯酸乙基己酯 10—25%，
丙烯酸羟乙酯 15—30%，
引发剂 1—2%。
作为优选，所述环氧树脂为双酚A环氧树脂为E20环氧树脂、E44环氧树脂、E51环氧树脂中的任意一种。
作为优选，所述荧光有机小分子为对二丙烯酸四苯基乙烯酯或四丙烯酸四苯基乙烯酯。
作为优选，所述的硅烷偶联剂为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。
作为优选，所述的混合溶剂为二甲苯与乙酸丁酯按照体积比1:1混合而成。
作为优选，所述的固化剂为三聚氰胺-甲醛树脂。
作为优选，所述的丙烯酸酯混合物中所使用的引发剂为过氧化苯甲酰。
基于聚集诱导发光机理的荧光胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：
A、丙烯酸改性环氧树脂的制备
首先将甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙基己酯、丙烯酸羟乙酯单体以及引发剂过氧化苯甲酰混合均匀得到丙烯酸酯混合物，然后加入荧光小分子对二丙烯酸四苯基乙烯酯或四丙烯酸四苯基乙烯酯、硅烷偶联剂γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷按照质量分数混合，室温下混合搅拌10—50分钟至混合溶解均匀，得到丙烯酸酯预聚体；然后将环氧树脂加热熔融，加入相对总量20%～50%的混合溶剂，搅拌均匀使其完全溶解；采用恒压滴液漏斗将丙烯酸酯预聚体3—3.5小时内匀速滴加到环氧树脂溶液中，体系反应温度控制在110—120℃；待滴加结束后，在120—130℃下，聚合反应3—4小时，得到丙烯酸改性环氧树脂；
B、荧光胶黏剂的制备
按荧光胶黏剂配方，将剩余混合溶剂加入到步骤A制得的丙烯酸改性环氧树脂，以1000—2000转/分钟的转速搅拌20—30分钟，搅拌均匀后加入三聚氰胺-甲醛树脂，再以2000—3000转/分钟的转速搅拌30—60分钟，得到荧光胶黏剂。
作为优选，所述混合溶剂为二甲苯与乙酸丁酯按照体积比1:1混合而成。
制备的基于聚集诱导发光机理的荧光胶黏剂的应用，荧光胶黏剂在70℃～150℃范围内固化，实现对玻璃、金属件的粘接，在胶粘剂固化的同时，基于聚集诱导发光机理的荧光分子在紫外灯下具有荧光效应。
本发明的有益效果是：
荧光小分子为TPE的衍生物带有双键，通过自由基聚合接支于环氧树脂以及丙烯酸树脂，由于共价键的束缚作用，有效限制了荧光分子的分子内旋转，使丙烯酸改性的环氧树脂也具有聚集诱导发光效应，能够起到荧光防伪的作用；
本发明利用丙烯酸酯单体改性环氧树脂，通过自由基聚合将丙烯酸树脂接支于环氧树脂，有效改善胶黏剂的力学性能；并且加入硅烷偶联剂γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，增加胶黏剂与基材的附着力；
荧光胶黏剂中加入三聚氰胺-甲醛树脂，室温下处于稳定状态，在70℃～150℃条件下烘烤固化，具有较高的力学性能。
附图说明
附图1为实施例一所制备的荧光胶粘剂在紫外灯（波长：365nm）照射下显示较强的荧光效果。
具体实施方式
为了使本领域的普通技术人员能更好的理解本发明的技术方案，下面结合实施例对本发明的技术方案做进一步的描述。
实施例一
参照附图1所示，一种基于聚集诱导发光机理的荧光胶黏剂，所述的荧光胶黏剂中荧光小分子与丙烯酸改性环氧树脂比例为1:500，其制备方法为：
A、丙烯酸改性环氧树脂的制备
首先将荧光小分子与丙烯酸酯混合物按质量比1:500混合，其中丙烯酸酯混合物按质量百分比由甲基丙烯酸甲酯59.6wt%、丙烯酸乙基己酯17.5wt%、丙烯酸羟乙酯22.9wt%组成，混合均匀后加入γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷硅烷偶联剂1wt%以及过氧化苯甲酰（BPO）0.9wt%，室温下混合搅拌30分钟至混合溶解均匀得到预聚体；然后将E20环氧树脂10wt%加热熔融，加入相对总量35%的混合溶剂，搅拌均匀使其完全溶解，所述混合溶剂为二甲苯与乙酸丁酯按照体积比1:1混合而成；采用恒压滴液漏斗将预聚体3.2小时内滴加到环氧树脂溶液中，体系反应温度控制在115℃；待滴加结束后，在125℃下，聚合反应3.5小时，最后补加剩余过氧化苯甲酰（BPO）0.1wt%以及乙酸丁酯25%，在125℃下继续反应1.5小时，得到丙烯酸改性环氧树脂；
B、荧光胶黏剂的制备
按荧光胶黏剂配方，将剩余混合溶剂加入到步骤A制得的丙烯酸改性环氧树脂，，以1500转/分钟的转速搅拌25分钟，搅拌均匀后加入三聚氰胺-甲醛树脂10wt%，再以2500转/分钟的转速搅拌45分钟，得到荧光胶黏剂。
如下为实施例一制备的荧光胶粘剂固化后的力学性能结果，其达到实际应用要求。
基于聚集诱导发光机理的荧光胶黏剂的应用，荧光胶黏剂在70℃范围内固化，实现对玻璃、金属件的粘接，在胶粘剂固化的同时，基于聚集诱导发光机理的荧光分子在紫外灯下具有荧光效应，在优良粘接力学性能的前提下，有较好的荧光效果。
实施例一、荧光胶黏剂样品固化后力学性能结果
实施例二
一种基于聚集诱导发光机理的荧光胶黏剂，所述的荧光胶黏剂中荧光小分子与丙烯酸改性环氧树脂比例为1:200，其制备方法为：
A、丙烯酸改性环氧树脂的制备
首先将荧光小分子与丙烯酸酯混合物按质量比1:200混合，其中丙烯酸酯混合物按质量百分比由甲基丙烯酸甲酯64.1wt%、丙烯酸乙基己酯13wt%、丙烯酸羟乙酯22.9wt%组成，混合均匀后加入γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷硅烷偶联剂1wt%以及过氧化苯甲酰（BPO）1.4wt%，室温下混合搅拌50分钟至混合溶解均匀得到预聚体；然后将E20环氧树脂15wt%加热熔融，加入相对总量50%的混合溶剂，溶剂二甲苯搅拌均匀使其完全溶解，所述混合溶剂为二甲苯与乙酸丁酯按照体积比1:1混合而成；采用恒压滴液漏斗将预聚体3小时内滴加到环氧树脂溶液中，体系反应温度控制在110℃；待滴加结束后，在120℃下，聚合反应3小时，最后补加剩余过氧化苯甲酰（BPO）0.1wt%以及乙酸丁酯25%，在120℃下继续反应1小时，得到丙烯酸改性环氧树脂；
B、荧光胶黏剂的制备
按荧光胶黏剂配方，将剩余混合溶剂加入到步骤A制得的丙烯酸改性环氧树脂，以2000转/分钟的转速搅拌30分钟，搅拌均匀后加入三聚氰胺-甲醛树脂10wt%，再以3000转/分钟的转速搅拌60分钟，得到荧光胶黏剂。
基于聚集诱导发光机理的荧光胶黏剂的应用，荧光胶黏剂在100℃范围内固化，实现对玻璃、金属件的粘接，在胶粘剂固化的同时，基于聚集诱导发光机理的荧光分子在紫外灯下具有荧光效应，在优良粘接力学性能的前提下，有较好的荧光效果。
实施例三
一种基于聚集诱导发光机理的荧光胶黏剂，所述的荧光胶黏剂中荧光小分子与丙烯酸改性环氧树脂比例为1:100，其制备方法为：
A、丙烯酸改性环氧树脂的制备
首先将荧光小分子与丙烯酸酯混合物按质量比1:100混合，其中丙烯酸酯混合物按质量百分比由甲基丙烯酸甲酯68.5wt%、丙烯酸乙基己酯8.5wt%、丙烯酸羟乙酯22.9wt%组成，混合均匀后加入γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷硅烷偶联剂1wt%以及过氧化苯甲酰（BPO）1.4wt%，室温下混合搅拌10分钟至混合溶解均匀得到预聚体；然后将E20环氧树脂15wt%加热熔融，加入相对总量20%的混合溶剂，溶剂二甲苯搅拌均匀使其完全溶解，所述混合溶剂为二甲苯与乙酸丁酯按照体积比1:1混合而成；采用恒压滴液漏斗将预聚体3.5小时内滴加到环氧树脂溶液中，体系反应温度控制在120℃；待滴加结束后，在130℃下，聚合反应4小时，最后补加剩余过氧化苯甲酰（BPO）0.1wt%以及乙酸丁酯25%，在130℃下继续反应2小时，得到丙烯酸改性环氧树脂；
B、荧光胶黏剂的制备
按荧光胶黏剂配方，将剩余混合溶剂加入到步骤A制得的丙烯酸改性环氧树脂，以1000转/分钟的转速搅拌20分钟，搅拌均匀后加入三聚氰胺-甲醛树脂10wt%，再以2000转/分钟的转速搅拌30分钟，得到荧光胶黏剂。
基于聚集诱导发光机理的荧光胶黏剂的应用，荧光胶黏剂在150℃范围内固化，实现对玻璃、金属件的粘接，在胶粘剂固化的同时，基于聚集诱导发光机理的荧光分子在紫外灯下具有荧光效应，在优良粘接力学性能的前提下，有较好的荧光效果。
本发明首先利用丙烯酸酯类单体以及荧光小分子改性环氧树脂，使环氧树脂带有丙烯酸树脂支链以及聚集诱导发光效应，然后再在该主体树脂中加入二甲苯以及乙酸丁酯的混合溶剂，混合物经过高速搅拌分散后，加入三聚氰胺-甲醛树脂固化剂，高速搅拌混合均匀后，得到具有聚集诱导发光效应的荧光胶黏剂，胶黏剂涂装于金属等多种极性材料表面，在70—80℃烘烤下交联固化。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.基于聚集诱导发光机理的荧光胶黏剂，其特征在于，所述荧光胶黏剂按质量百分比含量由如下组份组成：
环氧树脂 10—20%，
丙烯酸酯混合物 25—40%，
荧光有机小分子 0.1—0.5%，
硅烷偶联剂 1—2%，
混合溶剂 30—50%，
固化剂 10—20%；
其中，所述的丙烯酸酯混合物，按质量百分比含量由如下组份组成：
甲基丙烯酸甲酯 55—70%，
丙烯酸乙基己酯 10—25%，
丙烯酸羟乙酯 15—30%，
引发剂 1—2%。
2.根据权利要求1所述的基于聚集诱导发光机理的荧光胶黏剂，其特征在于：所述环氧树脂为双酚A环氧树脂为E20环氧树脂、E44环氧树脂、E51环氧树脂中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的基于聚集诱导发光机理的荧光胶黏剂，其特征在于：所述荧光有机小分子为对二丙烯酸四苯基乙烯酯或四丙烯酸四苯基乙烯酯。
4.根据权利要求1所述的基于聚集诱导发光机理的荧光胶黏剂，其特征在于：所述的硅烷偶联剂为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。
5.根据权利要求1所述的基于聚集诱导发光机理的荧光胶黏剂，其特征在于：所述的混合溶剂为二甲苯与乙酸丁酯按照体积比1:1混合而成。
6.根据权利要求1所述的基于聚集诱导发光机理的荧光胶黏剂，其特征在于：所述的固化剂为三聚氰胺-甲醛树脂。
7.根据权利要求1所述的基于聚集诱导发光机理的荧光胶黏剂，其特征在于：所述的丙烯酸酯混合物中所使用的引发剂为过氧化苯甲酰。
8.如权利要求1-7任一项所述的基于聚集诱导发光机理的荧光胶黏剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、丙烯酸改性环氧树脂的制备
首先将甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙基己酯、丙烯酸羟乙酯单体以及引发剂过氧化苯甲酰混合均匀得到丙烯酸酯混合物，然后加入荧光小分子对二丙烯酸四苯基乙烯酯或四丙烯酸四苯基乙烯酯、硅烷偶联剂γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷按照质量分数混合，室温下混合搅拌10—50分钟至混合溶解均匀，得到丙烯酸酯预聚体；然后将环氧树脂加热熔融，加入相对总量20%～50%的混合溶剂，搅拌均匀使其完全溶解；采用恒压滴液漏斗将丙烯酸酯预聚体3—3.5小时内匀速滴加到环氧树脂溶液中，体系反应温度控制在110—120℃；待滴加结束后，在120—130℃下，聚合反应3—4小时，得到丙烯酸改性环氧树脂；
B、荧光胶黏剂的制备
按荧光胶黏剂配方，将剩余混合溶剂加入到步骤A制得的丙烯酸改性环氧树脂，以1000—2000转/分钟的转速搅拌20—30分钟，搅拌均匀后加入三聚氰胺-甲醛树脂，再以2000—3000转/分钟的转速搅拌30—60分钟，得到荧光胶黏剂。
9.根据权利要求8所述的基于聚集诱导发光机理的荧光胶黏剂的制备方法，其特征在于，所述混合溶剂为二甲苯与乙酸丁酯按照体积比1:1混合而成。
10.如权利要求9制备的基于聚集诱导发光机理的荧光胶黏剂的应用，其特征在于：荧光胶黏剂在70℃～150℃范围内固化，实现对玻璃、金属件的粘接，在胶粘剂固化的同时，基于聚集诱导发光机理的荧光分子在紫外灯下具有荧光效应。
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