CN110903769A - 一种紫外光固化胶黏剂及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于光固化胶黏剂技术领域，具体涉及一种紫外光固化胶黏剂，为包含单体A、单体B、低聚物C、光引发剂、稀释剂、消泡剂和抗氧剂的共混液；所述单体A为含巯基羧酸酯类化合物或三羟甲基丙烷，所述单体B为聚乙二醇二丙烯酸酯类或三丙烯酸酯类化合物，所述低聚物C为环氧树脂。本发明紫外光固化胶粘剂具有固化速度快、粘结性能良好、气味毒性小，制备方法简单等优点，能使常用金属（铝、铁、钢等）与常用塑料（PET、PC、PVC等）很好地粘结在一起，在较高的湿度和温度条件下仍能保持长时间的粘结性能，而且抗拉剪切强度良好，应用领域广阔。
Description
技术领域
本发明属于光固化胶黏剂技术领域，具体涉及一种紫外光固化胶黏剂及其制备方法和应用。
背景技术
由于金属用胶黏剂对金属部件的缺陷修补和损坏维修有着比传统工艺更方便、更环保和更精准的优势，如黏结时不会像焊接因高温加热而引起结构变形和晶相组织改变，也不会像铆接因钻孔套扣造成应力集中和强度降低，因而得到广泛应用。虽然合成的金属用胶黏剂对金属材料有优异的黏结作用，但由于传统的胶黏剂面临机械强度、耐高温性、抗老化性等问题，限制了其在工业生产中的应用。
目前，粘结金属与塑料、橡胶等所使用的金属用胶黏剂普遍采用丙烯酸酯类、丁腈橡胶等为原料，通过加入各种助剂和偶联剂来制备。例如，中国专利CN103074000A公开了一种双组份丙烯酸酯结构胶黏剂及其制备方法，该胶黏剂由A组份（丙烯酸酯类单体、增韧树脂等）和B组份（丙烯酸酯类单体、增韧树脂等）按质量份数1:1进行配比，该胶黏剂对于锌、镍、铬等金属的粘接效果好。中国专利CN103865437A公开了一种用于粘结橡胶与金属的胶黏剂及其制备方法，其中胶黏剂由甲组份（异戊二烯橡胶、丁腈橡胶等）与乙组分（乙酸乙酯、乙醇等）组成。尽管这些胶黏剂具有较好的粘结效果，但由于丙烯酸酯、丁腈橡胶等原料气味较大，易带来环境污染。
发明内容
为了克服现有胶黏剂技术中的缺点与不足，本发明的目的在于制备一种具有金属-塑料粘结功能的紫外光固化胶黏剂，该胶黏剂具有固化速度快、胶黏效果好且持久、不易老化黄变等优点。
为解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案实现：
一种紫外光固化胶黏剂，为包含单体A、单体B、低聚物C、光引发剂、稀释剂、消泡剂和抗氧剂的共混液。
优选的，所述紫外光固化胶黏剂包括以下重量份数的原料：单体A 10-40 份、单体B 64-160 份、低聚物C 5-26份、光引发剂0.3-1.2份、稀释剂5-45份、消泡剂0.05-0.8份和抗氧剂0.1-1份。
更优选的，所述紫外光固化胶黏剂包括以下质量份数的原料：单体A 14-32 份、单体B 120-160 份、低聚物C 14-26份、光引发剂0.7-1.2份、稀释剂25-45份、消泡剂0.4-0.5份和抗氧剂0.9-1份。
优选的，所述单体A为含巯基羧酸酯类化合物或三羟甲基丙烷，含巯基羧酸酯类化合物为季戊四醇四（3-巯基丙酸）酯、三羟甲基丙烷三(2-巯基乙酸)酯、三羟甲基丙烷三(3-巯基丙酸)酯、二巯基乙酸乙二醇酯、3-巯基丙酸十三烷基酯中的至少一种。
优选的，所述单体B为聚乙二醇二丙烯酸酯类或三丙烯酸酯类化合物，其中聚乙二醇二丙烯酸酯类化合物为聚乙二醇200二丙烯酸酯、聚乙二醇400二丙烯酸酯、聚乙二醇600二丙烯酸酯中的至少一种，三丙烯酸酯类化合物为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯中的至少一种。
优选的，所述低聚物C为环氧树脂34715和环氧树脂313中的至少一种，购自德国良制化学(中国)有限公司。
优选的，所述光引发剂为2, 4, 6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦（TPO）、1-羟基环己基苯基甲酮（184）、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮（1173）、苯基双（2, 4, 6-三甲基苯甲酰基）氧化膦（819）、2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗啉-1-丙酮（907）中的至少一种。
优选的，所述稀释剂为丙烯酸和丙烯酸酯类化合物中的一种或两种，其中丙烯酸酯类化合物为丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸异冰片酯、丙烯酸四氢呋喃酯、丙烯酸-2-甲氧基乙酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯中的至少一种。
优选的，所述消泡剂为UV专用消泡剂，更优选消泡剂JY-821，购自江苏箭宇助剂科技有限公司。
优选的，所述抗氧剂为杰得盈抗氧剂1726和1010中的一种，购自青岛杰得佳新材料科技有限公司。
本发明的另一目的在于提供上述紫外光固化胶黏剂的制备方法，包含如下步骤：
（1）将所述单体A和单体B混合均匀，加入所述低聚物C，混合均匀得到混合液；
（2）在所得混合液中依次加入所述光引发剂、稀释剂、消泡剂和抗氧剂，在遮光条件下继续搅拌15-20min，得到本发明紫外光固化胶黏剂。
将制备的紫外光固化胶黏剂涂布或喷晒使其均匀涂覆在透明或半透明的塑料薄片上，形成50-150μm厚的胶黏剂涂层，然后将金属片与塑料薄片贴紧、压实；将胶黏剂涂层在波长为280-380 nm、功率为30-120 W的紫外灯下照10-60 s，得固化胶黏样品。
相对于现有的胶黏剂技术，本发明具有如下的优点及效果：
本发明紫外光固化胶黏剂具有固化速度快、粘结性能良好、气味毒性小，制备方法简单等优点，能够将各类金属与塑料（PET、PC、PVC等）很好的粘结在一起，具有广阔的应用前景。
（1）本发明胶黏剂能使常用金属（铝、铁、钢等）与常用塑料（PET、PC、PVC等）很好地粘结在一起，在较高的湿度和温度条件下仍能保持长时间的粘结性能，而且抗拉剪切强度良好。
（2）本发明胶黏剂具有良好的流动性（粘度低）且所需固化条件方便简单而且固化时间很短。在光照条件下特别是在紫外光照射的条件下只需10 s左右便能固化产生良好的粘结效果。
（3）本发明胶黏剂不含任何有毒、有害的有机溶剂，不含重金属催化剂、增塑剂等有毒物质，且原料获取和制备方法简单，是一种绿色环保的胶黏剂。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
以下实施方式中对塑料与金属的粘结效果进行性能测试的具体方法如下：使用型号为NDJ-5S旋转粘度计测定胶黏剂粘度；使用岛津公司的AGS-X型电子万能材料试验机测试胶黏剂固化后塑料与金属的抗拉强度与拉伸剪切强度性能，测试样品为长60mm、宽10mm的矩形，胶黏剂层平均厚度约为100μm，测试标准为GB/T 7124-2008，拉伸速度5 mm/min。
实施例1
一种紫外光固化胶黏剂，由以下步骤制成：
（1）分别称取2.28g季戊四醇四（3-巯基丙酸）酯（单体A）和12.76g三羟甲基丙烷三丙烯酸酯（单体B）搅拌100 s；再加入1.52g环氧树脂313（低聚物C）混合搅拌5min至溶液混合均匀；
（2）在上述混合液中依次加入0.096 g光引发剂TPO、3.14 g稀释剂丙烯酸丁酯、0.05g消泡剂JY-821和0.09g抗氧剂1726，在遮光条件下使用磁力搅拌器搅拌15 min，得到紫外光固化胶黏剂。
将所得紫外光固化胶黏剂进行性能测试，包括以下步骤：
（1）将紫外光固化胶黏剂通过涂布或喷晒使其均匀涂覆在透明或半透明的PET或PVC或PC薄片与各类金属片的接触面之间，压实，形成100μm厚的胶黏剂涂层；
（2）将所制备的胶黏剂涂层在波长为340 nm、功率为80 W的紫外灯下照120s，得到测试样品，测试后性能结果如表1所示。
实施例2
一种紫外光固化胶黏剂，由以下步骤制成：
（1）称取1.45g三羟甲基丙烷（单体A）和14.76g三羟甲基丙烷三丙烯酸酯（单体B）搅拌100s；再加入1.78g环氧树脂34715（低聚物C）混合搅拌5min至溶液混合均匀；
（2）在上述混合液中依次加入0.081 g光引发剂819、3.14 g稀释剂丙烯酸异辛酯、0.04g消泡剂JY-821和0.10g抗氧剂1726，在遮光条件下使用磁力搅拌器搅拌15 min，得到紫外光固化胶黏剂。
将所得紫外光固化胶黏剂进行性能测试，与实施例1相同，其性能结果如表1所示。
实施例3
一种紫外光固化胶黏剂，由以下步骤制成：
（1）称取2.24g三羟甲基丙烷三(3-巯基丙酸)酯（单体A）和12.13g 聚乙二醇600二丙烯酸酯（单体B）搅拌100s；再加入1.44g环氧树脂313（低聚物C）混合搅拌5min至溶液混合均匀；
（2）在上述混合液中依次加入0.072 g光引发剂184、2.73 g稀释剂丙烯酸四氢呋喃酯、0.04g消泡剂JY-821和0.09g抗氧剂1010，在遮光条件下使用磁力搅拌器搅拌15 min，得到紫外光固化胶黏剂。
将所得紫外光固化胶黏剂进行性能测试，与实施例1相同，其性能结果如表1所示。
实施例4
一种紫外光固化胶黏剂，由以下步骤制成：
（1）称取2.72g季戊四醇四（3-巯基丙酸）酯（单体A）和13.46g聚乙二醇400二丙烯酸酯（单体B）搅拌100s；再加入1.92g环氧树脂313（低聚物C）混合搅拌5min至溶液混合均匀；
（2）在上述混合液中依次加入0.094 g光引发剂907、3.82 g稀释剂丙烯酸羟乙酯、0.05g消泡剂JY-821和0.10g抗氧剂1726，在遮光条件下使用磁力搅拌器搅拌15 min，得到紫外光固化胶黏剂。
将所得紫外光固化胶黏剂进行性能测试，与实施例1相同，其性能结果如表1所示。
实施例5
一种紫外光固化胶黏剂，由以下步骤制成：
（1）称取2.54g二巯基乙酸乙二醇酯（单体A）和14.18g季戊四醇三丙烯酸酯（单体B）搅拌100s；再加入2.03g环氧树脂34715（低聚物C）混合搅拌5min至溶液混合均匀；
（2）在上述混合液中依次加入0.105 g光引发剂1173、3.88 g稀释剂丙烯酸羟乙酯、0.05g消泡剂JY-821和0.10g抗氧剂1726，在遮光条件下使用磁力搅拌器搅拌15 min，得到紫外光固化胶黏剂。
将所得紫外光固化胶黏剂进行性能测试，与实施例1相同，其性能结果如表1所示。
实施例6
一种紫外光固化胶黏剂，由以下步骤制成：
（1）称取3.12g三羟甲基丙烷三(2-巯基乙酸)酯（单体A）和15.51g 聚乙二醇200二丙烯酸酯（单体B）搅拌100s；再加入2.59g环氧树脂34715（低聚物C）混合搅拌5min至溶液混合均匀；
（2）在上述混合液中依次加入0.117 g光引发剂907、4.23 g稀释剂丙烯酸羟乙酯、0.05g消泡剂JY-821和0.10g抗氧剂1726，在遮光条件下使用磁力搅拌器上搅拌15 min，得到紫外光固化胶黏剂。
将所得紫外光固化胶黏剂进行性能测试，与实施例1相同，其性能结果如表1所示。
对比例1
本对比例除未加低聚物C外，其他工艺条件和步骤与实施例1相同。本对比例制备的紫外光固化胶黏剂检测结果见表1。
对比例2
本对比例除将单体A换成环氧树脂外，其他工艺条件和步骤与实施例1相同。本对比例制备的紫外光固化胶黏剂检测结果见表1。
表1 具体实施方式中所得紫外光固化胶黏剂的性能
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (11)
1.一种紫外光固化胶黏剂，其特征在于，为包含单体A、单体B、低聚物C、光引发剂、稀释剂、消泡剂和抗氧剂的共混液；所述单体A为含巯基羧酸酯类化合物或三羟甲基丙烷，所述单体B为聚乙二醇二丙烯酸酯类或三丙烯酸酯类化合物，所述低聚物C为环氧树脂。
2.根据权利要求1所述的紫外光固化胶黏剂，其特征在于，包括以下重量份数的原料：单体A 10-40 份、单体B 64-160 份、低聚物C 5-26份、光引发剂0.3-1.2份、稀释剂5-45份、消泡剂0.05-0.8份和抗氧剂0.1-1份。
3.根据权利要求2所述的紫外光固化胶黏剂，其特征在于，包括以下重量份数的原料：单体A 14-32 份、单体B 120-160 份、低聚物C 14-26份、光引发剂0.7-1.2份、稀释剂25-45份、消泡剂0.4-0.5份和抗氧剂0.9-1份。
4.根据权利要求1所述的紫外光固化胶黏剂，其特征在于，所述含巯基羧酸酯类化合物为季戊四醇四（3-巯基丙酸）酯、三羟甲基丙烷三(2-巯基乙酸)酯、三羟甲基丙烷三(3-巯基丙酸)酯、二巯基乙酸乙二醇酯、3-巯基丙酸十三烷基酯中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的紫外光固化胶黏剂，其特征在于，所述聚乙二醇二丙烯酸酯类化合物为聚乙二醇200二丙烯酸酯、聚乙二醇400二丙烯酸酯、聚乙二醇600二丙烯酸酯中的至少一种，所述三丙烯酸酯类化合物为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的紫外光固化胶黏剂，其特征在于，所述低聚物C为环氧树脂34715和环氧树脂313中的至少一种 。
7.根据权利要求1所述的紫外光固化胶黏剂，其特征在于，所述光引发剂为2, 4, 6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦、1-羟基环己基苯基甲酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、苯基双（2, 4, 6-三甲基苯甲酰基）氧化膦、2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗啉-1-丙酮中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的紫外光固化胶黏剂，其特征在于，所述稀释剂为丙烯酸和丙烯酸酯类化合物中的一种或两种，其中丙烯酸酯类化合物为丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸异冰片酯、丙烯酸四氢呋喃酯、丙烯酸-2-甲氧基乙酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯中的至少一种。
9.根据权利要求1所述的紫外光固化胶黏剂，其特征在于，所述消泡剂为消泡剂JY-821；所述抗氧剂为杰得盈抗氧剂1726和1010中的一种。
10.权利要求1-9任一项所述紫外光固化胶黏剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）将所述单体A和单体B混合均匀，加入所述低聚物C，混合均匀得到混合液；
（2）在所得混合液中依次加入所述光引发剂、稀释剂、消泡剂和抗氧剂，在遮光条件下继续搅拌15-20min，得到本发明紫外光固化胶黏剂。
11.权利要求1-9任一项所述紫外光固化胶黏剂在金属与塑料黏结中的应用。
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