CN109337637B - 一种uv固化胶黏剂及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种UV固化胶黏剂及其使用方法，胶黏剂按质量份数计算包括如下组分：光敏剂0.5～6份，丙烯酸酯共聚物75～85份，聚氨酯丙烯酸酯预聚物5～15份，余量为偶联剂和/或流平剂，以上组份共计100份；其中光敏剂由二（2,6—二甲基氧基苯甲酰基）—2,4,4—三甲基戊基膦氧化合物和叔胺类丙烯酸酯混配而成。其适用于低辐照强度使用，具有适用范围宽、而且粘接强度大、柔韧性好等优点，特别适合软基柔性材料粘接适用。

Description

一种UV固化胶黏剂及其使用方法

技术领域

本发明涉及胶黏剂领域，具体为一种UV固化胶黏剂及其使用方法。

背景技术

胶黏剂在各个领域都有广泛应用，其种类也特别繁多。UV固化胶黏剂是指在紫外光照射下可以快速固化的胶黏剂，具体地，是胶黏剂体系中的光敏剂在适当波长和强度的紫外光照射/辐射下，形成活性碎片，这些活性碎片引发不饱和单体进行聚合、交联等以实现快速固化。UV固化胶黏剂具有固化速度快、污染少、节能、环境友好等优点，因此UV固化胶黏剂是近年来胶黏剂研发的重点。例如3M、汉高乐泰、三键等注明胶黏剂生产企业都有相应产品推出。

同时，我们也要认识到，目前UV固化胶黏剂的应用研究仍还存在一些难以解决的技术问题，例如辐照时间短，单体转化率低，粘接制品中残余单体的气味较大；较强的UV辐照可能会损害基材，所以适用范围偏窄；同时UV固化胶黏剂还存在柔韧性、粘结强度等性能不理想问题。

发明内容

针对背景技术中提出的问题，本发明提供一种适用于低辐照强度的UV固化胶黏剂，其适用范围宽，而且粘接强度大，柔韧性好，特别适合软基柔性材料粘接适用。

一种UV固化胶黏剂，其按质量份数计算包括如下组分：

光敏剂0.5～6份，丙烯酸酯共聚物75～85份，聚氨酯丙烯酸酯预聚物5～15份，余量为偶联剂和/或流平剂，以上组份共计100份；

其中光敏剂由二（2,6—二甲基氧基苯甲酰基）—2,4,4—三甲基戊基膦氧化合物和叔胺类丙烯酸酯混配而成。

使用丙烯酸酯共聚物和聚氨酯丙烯酸酯预聚物混合使用，可以使胶黏剂的粘接性好，具有较高的初粘力和剥离强度，使用复合光敏剂，可以使胶黏剂具有较好的柔韧性，可以适合需要弯折的柔性材料粘接。

其中丙烯酸酯共聚物的重均分子量为400000 ～ 600000，分散度Mw/Mn 为4 ～6；在此条件下，丙烯酸酯共聚物的均匀性好，进而胶黏剂的稳定性好。

其中聚氨酯丙烯酸酯预聚物为聚乙二醇、甲苯2,4—二异氰酸酯、丙烯酸羟乙酯和无水乙醇通过多步反应合成。其中聚乙二醇作为软段，甲苯2,4—二异氰酸酯作为硬段和丙烯酸羟乙酯通过多步反应合成的聚氨酯丙烯酸酯预聚物具有良好的柔韧性，其可以使胶黏剂具有良好的柔韧性，并且其在光敏剂作用下，UV光固化效率高，可以提高胶黏剂的适用范围。

优选地，光敏剂中二（2,6—二甲基氧基苯甲酰基）—2,4,4—三甲基戊基膦氧化合物和叔胺类丙烯酸酯的质量比为1:3。使用合适的光敏剂可以提升胶黏剂性能，此组分的光敏剂与丙烯酸酯共聚物和聚氨酯丙烯酸酯预聚物相容性好，对紫外光的吸收效果好，可以在较低的辐照强度下达到固化的作用，减少紫外光对基材的损害，提高胶黏剂的适用范围。

优选地，其中的流平剂可以为聚丙烯酸酯，有机硅树脂，氟表面活性剂的一种或多种组合。

优选地，其中偶联剂可以为硅烷类偶联剂，例如γ- 氨丙基三乙氧基硅烷，γ-2，3- 环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷，γ- 甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的一种或多种组合。

在实际适用中，还可以在胶黏剂中加入适量的稀释剂进行稀释，优选适用单、双、三官能活性稀释剂混合适用，具体为丙烯酸羟乙酯、三缩丙二醇双丙烯酸酯和三羟甲基丙烷三丙烯酸酯。三种复配使用，可以提高胶凝剂的胶凝率，进而提高胶凝剂的性能。

进一步地，稀释剂中三者质量比为1:1.5:0.5，在此比例下，胶黏剂的粘接性能达到最好。

与现有技术相比，本发明提供的UV固化胶黏剂具有粘接力好，UV固化辐照强度低，组分安全环保等优点，固化后柔韧性好的特点使其适用于透明类塑料制品的粘接。

具体实施方式

下面将结合具体的实施方式对本发明方案进行详细说明。应该说明，以下实施例仅为示例性的，并选取优选的进行说明。另外，除特别说明外，本发明中均以质量作为计量单位，例如份数表示质量份数。所选用的试剂均为市面购得，对于某些功能性试剂其生产企业并未给出具体组份则使用其商品代号进行代替。

分子量及分子量分布由waters 公司生产的GPC 测得，重均分子量测定是通过标准聚苯乙烯换算得到的。GPC 测试的样品浓度为2mg/mL，样品导入量为50μmL，温度30℃，流速1mL/min 的条件下，由四氢呋喃溶解测定。

初粘力测定采用滚球斜坡停止试验法，采用GB/T4852-2002 测试标准，测量角30°。

剥离强度测定采用GB-T2792-1981 测试标准。

丙烯酸酯共聚物的制备方法如下：在反应容器中加入乙酸乙酯、丙烯酸丁酯（丙烯酸其它酯类亦可）和丙烯酸，偶氮二异丁氰。先通入氮气将装置内的空气排空，然后将温度升至65摄氏度反应5小时，然后将温度上升至71摄氏度，反应2小时。最后加入偶氮二异丁氰和乙酸乙酯的混合溶液，反应2小时后冷却至40摄氏度，完成反应，得到丙烯酸酯共聚物（具体工艺可参照专利CN102010672A）。

使用以上方法制备重均分子量为100000～1000000，分散度Mw/Mn 为3-10的丙烯酸酯共聚物。具体表示如下表1。

表1

通常而言，聚氨酯丙烯酸酯预聚物的合成原料包括多异氰酸酯、长链二醇和羟基官能化丙烯酸酯。所以，聚氨酯丙烯酸酯树脂分子中包含三种化学结构的链段：二异氰酸酯形成的氨基甲酸酯嵌段、多元醇组成主链和丙烯酸羟烷酯形成的链端。在本发明中其合成工艺如下：在常规的装有搅拌器、温度计、冷凝管、通氮管和恒压漏斗的反应容器中加入甲苯2,4—二异氰酸酯，在室温下搅拌，从恒压漏斗中缓慢滴入聚乙二醇，然后缓慢升温，反应温度设定为40摄氏度，反应时间为3小时，然后滴入丙烯酸羟乙酯（含有适量催化剂），同时加入适量阻聚剂，逐渐升温至70摄氏度，反应约2小时（此时游离异氰酸根含量较低）。最后，待容器中温度降至50摄氏度时，加入适量无水乙醇反应20分钟，抽滤。即可得到聚氨酯丙烯酸酯预聚物。

参照表2配置UV固化胶黏剂实施例1-10

这里光敏剂使用二（2,6—二甲基氧基苯甲酰基）—2,4,4—三甲基戊基膦氧化合物和叔胺类丙烯酸酯按质量比为1:3配制而成。

表2

以上系列实施例主要目的是测试丙烯酸酯共聚物的均分子量和分散度对胶黏剂性能的影响。

将以上混合均匀的胶黏剂涂覆在测试物表面，涂覆厚度约为1mm，使用30mW/cm²的UV灯照射90秒获得固化的测试胶层。测试数据如下表3。

表3

从以上测试数据可以得出，在丙烯酸酯共聚物的重均分子量为400000 ～600000，分散度Mw/Mn 为4 ～ 6情况下，胶黏剂性能较好。

为测试较佳的配方比例，我们选用A5获取的丙烯酸酯共聚物，改变其与聚氨酯丙烯酸酯预聚物的配比，确定较佳的配方比例。配方表见下表4，测试数据也一并附录。

表4

由上表数据中我们可以得出丙烯酸酯共聚物和聚氨酯丙烯酸酯预聚物的份数比以78～83:12～7为宜。这是因为两者复配可以提升胶黏剂性能，但需在一定配比范围内使用，否则对胶黏剂性能会带来不利影响。

以上光敏剂我们选择为二（2,6—二甲基氧基苯甲酰基）—2,4,4—三甲基戊基膦氧化合物和叔胺类丙烯酸酯按质量比为1:3配制而成，对于光敏剂选择我们也进行如下测试。选取实施13配方作为基础，改变光敏剂的种类及配比，测试其性能。具体见表5。

表5

其中16号的UV固化时间较长，使用30mW/cm²的UV灯照射300秒后才固化，这是因为其属于夺氢型光敏剂，反应时间长。其初粘力和剥离强度均较低，是因为此类型光敏剂在复配的胶黏剂体系下，所产生的胶黏碎片较大，这也使得其胶层较脆，容易剥落。

17号与18号的固化时间为120秒，其作为裂解型光敏剂，作用效果好于1，但其强度也依然较低，而且胶层也有脆和易剥落的问题。

19～22号实施例是为测试光敏剂的优选用量而测试的，其中19和20号实施例的固化时间为约为180秒，胶层的柔韧性较好，强度也达到使用要求，其中所用的光敏剂为二（2,6—二甲基氧基苯甲酰基）—2,4,4—三甲基戊基膦氧化合物和叔胺类丙烯酸酯按质量比为1:3配制而成。两者属于裂解型光敏剂，在紫外光照射下，形成均匀的碎片，获得较好的胶黏效果。

23～22号实施例是为测试复合光敏剂的比例对其性能造成的影响，其中括号的比例代表二（2,6—二甲基氧基苯甲酰基）—2,4,4—三甲基戊基膦氧化合物和叔胺类丙烯酸酯的质量比。从测试数据中可以看出，其对初粘力影响不大，但对剥离强度则影响较大，这可能是因为复配体系下，在紫外光照射下光解形成的碎片对的均匀性造成的影响。

在实际应用中需要多需要使用稀释剂。稀释剂除了可以调节体系的粘度外，还能影响到固化动力学，聚合程度以及所生成聚合物的物理性质等。稀释剂在体系中所起的作用有：第一其与光敏剂一同决定体系的固化速度；第二其可以把高分子量的预聚物分子连接在一起，并依靠其官能度对加速固化有显著贡献，我们经过测试发现多体系多官能活性稀释剂更容易形成交联网络，第三其能增进或改善固化后材料的性能。

在本发明中，使用丙烯酸羟乙酯、三缩丙二醇双丙烯酸酯和三羟甲基丙烷三丙烯酸酯复配作为稀释剂，三者的质量比为1:1.5:0.5。

本发明提供一种UV固化胶黏剂的使用方法，

其包括如下步骤：

将光敏剂、丙烯酸酯共聚物、聚氨酯丙烯酸酯预聚物、流平剂和/或偶联剂按质量配比混合，混合需在背光条件下进行；

根据使用工艺需求，加入稀释剂搅拌稀释，获得UV固化胶黏剂；

将获得的胶黏剂涂覆在需要粘结物表面，然后使用UV光进行固化照射，使其固化。

其可以适用于塑料、橡胶、金属、玻璃、木材等多种材料的粘结，适用范围广。这里需说明，因聚氨酯丙烯酸酯预聚物具有较高的活性，因此制备好的胶黏剂需快速使用，同时要避免阳光直射，优选保存在不见光的密闭容器中。

以上实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所做的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种UV固化胶黏剂，其按质量份数计算包括如下组分：

光敏剂0.5～6份，丙烯酸酯共聚物78～83份，聚氨酯丙烯酸酯预聚物7～12份，余量为偶联剂和/或流平剂，以上组份共计100份；

其中所述光敏剂由二（2,6—二甲基氧基苯甲酰基）—2,4,4—三甲基戊基膦氧化合物和叔胺类丙烯酸酯按质量比为1:3混配而成；

所述丙烯酸酯共聚物的重均分子量为400000 ～ 600000，分散度Mw/Mn 为4 ～ 6。

2.如权利要求1所述的一种UV固化胶黏剂，其特征在于：所述聚氨酯丙烯酸酯预聚物为聚乙二醇、甲苯2,4—二异氰酸酯、丙烯酸羟乙酯和无水乙醇通过多步反应合成。

3.如权利要求1所述的一种UV固化胶黏剂，其特征在于：所述胶黏剂中还含有稀释剂，所述稀释剂为丙烯酸羟乙酯、三缩丙二醇双丙烯酸酯和三羟甲基丙烷三丙烯酸酯混合而成。

4.如权利要求3所述的一种UV固化胶黏剂，其特征在于：所述丙烯酸羟乙酯、三缩丙二醇双丙烯酸酯和三羟甲基丙烷三丙烯酸酯的质量比为1:1.5:0.5。