CN111040646A - 一种室温快固化低收缩杂化体系的丙烯酸酯粘接剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于粘结剂技术领域，尤其涉及一种室温快固化低收缩杂化体系的丙烯酸酯粘接剂及其制备方法。本发明制备的丙烯酸酯粘接剂除了具有普通丙烯酸酯粘接剂具有的室温快速固化特点，还具有固化后体积收缩率小的优点。25℃条件下固化4min粘接力＞1MPa，起到初步固定作用；固化24h后的体积收缩率＜2％，在电子结构件粘接中大大减少了应力的存在，提高了产品的可靠性。因此本发明的丙烯酸酯粘接剂可广泛应用于电子组装行业中，减少粘接后的应力释放，提高产品的可靠性。
Description
技术领域
本发明属于粘结剂技术领域，尤其涉及一种室温快固化低收缩杂化体系的丙烯酸酯粘接剂及其制备方法。
背景技术
丙烯酸酯结构胶具有室温快速固化、粘接强度高等特点，广泛应用于电子电器等行业的结构件粘接。随着电子技术迅速发展迭代，其内部使用微型化轻量化的结构件越来越多，对粘接材料的可靠性要求也逐步提高。但是目前市面上的丙烯酸酯结构胶普遍具有固化后体积收缩率大的缺点，其固化后体积收缩率普遍>5％，因此固化产生的内部应力得不到及时释放，对电子产品的后期可靠性构成失效隐患。
发明内容
本发明针对上述现有技术存在的不足，提供一种室温快固化低收缩杂化体系的丙烯酸酯粘接剂及其制备方法。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种室温快固化低收缩杂化体系的丙烯酸酯粘接剂，由A组分和B组分按体积比1:1组成；
其中，A组分按照重量份数计包括：丙烯酸酯单体20-40份、聚醚多元醇10-30份、聚酯多元醇10-30份、甲基丙烯酸1-10份、增韧剂10-20份、催化剂0.1-0.5份、促进剂0.5-1.5份和稳定剂0.05-0.2份；
B组分按照重量份数计包括：异氰酸酯基封端预聚体40-80份、过氧化物1-5份、环氧树脂10-20份、气硅0.5-1.5份和颜料0.1-0.5份。
进一步，A组分中，所述丙烯酸酯单体为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸四氢呋喃酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯和2-羟乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯的一种或两种以上。
采用上述进一步方案的有益效果是，甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯中的双键可以参与自由基固化，其中的羟基可增加与聚醚多元醇和聚酯多元醇的相容性，提高体系的稳定性；2-羟乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯中的磷酸根可与粘接界面形成配位键，显著提高粘接力。
进一步，A组分中，所述聚醚多元醇为淮安巴德聚氨酯科技有限公司的BD2-1000A、BD2-2000A或BD2-8000A中的一种或两种以上；所述聚酯多元醇为华大化学的MX-4028、CMA-6或CMA-2817P中的一种或两种以上。
进一步，A组分中，所述增韧剂为ABS、MBS、SBS、端乙烯基丁腈橡胶或端环氧基丁腈橡胶中的一种或两种以上。
采用上述进一步方案的有益效果是，ABS、MBS、SBS可以增加固化体系的交联密度，增强胶层的本体强度；端乙烯基丁腈橡胶引入双键结构，在参与交联固化反应的同时，能够进一步提高丙烯酸酯结构胶的韧性及对各种极性基材的粘接力。
进一步，A组分中，所述催化剂为美国领先化学公司的
中的一种或两种以上。
采用上述进一步方案的有益效果是，催化剂能够催化多元醇与异氰酸酯基封端的反应，提高固化程度，缩短反应时间，降低聚氨酯反应体系的体积收缩率。
进一步，所述促进剂为N,N-二甲基对甲苯胺、N,N-二羟乙基对甲苯胺、醛胺缩合物PDHP、乙烯基硫脲或四甲基硫脲中的一种或两种以上。
采用上述进一步方案的有益效果是，促进剂可以加速过氧化物的分解，产生自由基，起到快速固化定位的作用。
进一步，所述稳定剂为对苯二酚、对叔丁基邻苯二酚或乙二胺四乙酸四钠中的一种或两种以上。
采用上述进一步方案的有益效果是，在不影响固化速度与固化程度的前提下，稳定剂能够提高产品的存储稳定性。
进一步，B组分中，所述异氰酸酯基封端预聚体的制备方法为：按重量份数计，将32.5份多元醇BD3-700A和30份多元醇N-112加入到反应器中，在120℃和真空度为0.09-0.1MPa的状态下脱水3.5h，降温至55℃后，缓慢滴加37.5份TAKENATE 500到反应器中，再升温至90℃，反应至-NCO的质量百分比为11％，得异氰酸酯基封端预聚体。
更进一步，所述多元醇BD3-700A为淮安巴德聚氨酯科技有限公司生产；所述多元醇N-112为华大化学生产；所述TAKENATE 500为三井化学生产。
进一步，B组分中，所述的过氧化物为过氧化苯甲酰、过氧化月桂酰或异丙苯过氧化氢中的一种或两种以上。
采用上述进一步方案的有益效果是，过氧化苯甲酰或过氧化月桂酰可与促进剂N,N-二甲基对甲苯胺、N,N-二羟乙基对甲苯胺或醛胺缩合物PDHP组成氧化还原体系，引发自由基固化；异丙苯过氧化氢可与促进剂乙烯基硫脲或四甲基硫脲组成氧化还原体系，引发自由基固化。
进一步，所述环氧树脂为E51或者E44中的一种或两种混合。
进一步，所述气硅为赢创工业集团的A200或R202中的一种或两种组合。
采用上述进一步方案的有益效果是，气硅能够调整B组分的粘度和触变，使得胶水混合后具有良好的工艺适用性。
进一步，所述颜料为普鲁士蓝。
采用上述进一步方案的有益效果是，区别于A组分的颜色，有利于观察A、B两组分在混胶器中的混胶情况。
本发明的第二个目的在于提供上述室温快固化低收缩杂化体系的丙烯酸酯粘接剂的制备方法，步骤如下：
(1)制备A组分
依次加入丙烯酸酯单体、聚醚多元醇、聚酯多元醇、甲基丙烯酸和增韧剂，高速搅拌1.5-2h，直至物料为均匀细腻膏状；再依次加入催化剂、促进剂和稳定剂，高速搅拌1h，抽真空5min脱泡，出料，得A组分；
(2)制备B组分
依次加入异氰酸酯基封端预聚体、过氧化物、环氧树脂、气硅和颜料，高速搅拌1.5-2h，抽真空5min脱泡，出料，得B组分；
(3)将A组分和B组分按体积比1:1混合，得丙烯酸酯粘接剂。
本发明的特点和有益效果在于：
本发明制备的丙烯酸酯粘接剂除了具有普通丙烯酸酯粘接剂具有的室温快速固化特点，还具有固化后体积收缩率小的优点。25℃条件下固化4min粘接力＞1MPa，起到初步固定作用；固化24h后的体积收缩率＜2％，在电子结构件粘接中大大减少了应力的存在，提高了产品的可靠性。因此本发明的丙烯酸酯粘接剂可广泛应用于电子组装行业中，减少粘接后的应力释放，提高产品的可靠性。
具体实施方式
以下结合实例对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例1
一种室温快固化低收缩杂化体系的丙烯酸酯粘接剂，由A组分和B组分按体积比1:1组成；
其中，A组分按照重量份数计包括：甲基丙烯酸甲酯27g、甲基丙烯酸羟乙酯5g、2-羟乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯1g、BD2-1000A 21g、CMA-2817P22.3g、甲基丙烯酸4.5g、端乙烯基丁腈橡胶13g、MBS 5g、
0.3g、N,N-二甲基对甲苯胺0.8g和对苯二酚0.1g；
B组分按照重量份数计包括：异氰酸酯基封端预聚体79.15g、过氧化苯甲酰4.5g、环氧树脂E51 15g、气硅A200 1.2g和普鲁士蓝0.15g。
上述室温快固化低收缩杂化体系的丙烯酸酯粘接剂的制备方法，步骤如下：
(1)制备A组分
依次加入甲基丙烯酸甲酯27g、甲基丙烯酸羟乙酯5g、2-羟乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯1g、BD2-1000A 21g、CMA-2817P 22.3g、甲基丙烯酸4.5g、端乙烯基丁腈橡胶13g和MBS5g，高速搅拌1.5h，直至物料为均匀细腻膏状；再依次加入
0.3g、N,N-二甲基对甲苯胺0.8g和对苯二酚0.1g，高速搅拌1h，抽真空5min脱泡，出料，得A组分；
(2)制备B组分
依次加入异氰酸酯基封端预聚体79.15g、过氧化苯甲酰4.5g、环氧树脂E51 15g、气硅A200 1.2g和普鲁士蓝0.15g，高速搅拌1.5h，抽真空5min脱泡，出料，得B组分；
(3)将A组分和B组分按体积比1:1混合，得丙烯酸酯粘接剂。
实施例2
一种室温快固化低收缩杂化体系的丙烯酸酯粘接剂，由A组分和B组分按体积比1:1组成；
其中，A组分按照重量份数计包括：甲基丙烯酸四氢呋喃酯20g、甲基丙烯酸羟丙酯12g、2-羟乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯1.1g、BD2-2000A 16g、CMA-6 27g、甲基丙烯酸4.6g、端环氧基丁腈橡胶13g、ABS 5g、
0.3g、四甲基硫脲0.9g和对叔丁基邻苯二酚0.1g；
B组分按照重量份数计包括：异氰酸酯基封端预聚体68.88g、异丙苯过氧化氢3.5g、环氧树脂E44 16g、气硅R202 1.5g和普鲁士蓝0.12g。
上述室温快固化低收缩杂化体系的丙烯酸酯粘接剂的制备方法，步骤如下：
(1)制备A组分
依次加入甲基丙烯酸四氢呋喃酯20g、甲基丙烯酸羟丙酯12g、2-羟乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯1.1g、BD2-2000A 16g、CMA-6 27g、甲基丙烯酸4.6g、端环氧基丁腈橡胶13g和ABS 5g，高速搅拌2h，直至物料为均匀细腻膏状；再依次加入
0.3g、四甲基硫脲0.9g和对叔丁基邻苯二酚0.1g，高速搅拌1h，抽真空5min脱泡，出料，得A组分；
(2)制备B组分
依次加入异氰酸酯基封端预聚体68.88g、异丙苯过氧化氢3.5g、环氧树脂E4416g、气硅R202 1.5g和普鲁士蓝0.12g，高速搅拌2h，抽真空5min脱泡，出料，得B组分；
(3)将A组分和B组分按体积比1:1混合，得丙烯酸酯粘接剂。
实施例3
一种室温快固化低收缩杂化体系的丙烯酸酯粘接剂，由A组分和B组分按体积比1:1组成；
其中，A组分按照重量份数计包括：甲基丙烯酸甲酯18g、甲基丙烯酸羟丙酯19g、2-羟乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯0.8g、BD2-8000A 25g、MX-402815g、甲基丙烯酸6g、端乙烯基丁腈橡胶10g、SBS 4.5g、
0.4g、N,N-二甲基对甲苯胺1.2g和乙二胺四乙酸四钠0.1g；
B组分按照重量份数计包括：异氰酸酯基封端预聚体72.45g、过氧化苯甲酰4.2g、环氧树脂E51 20g、气硅A200 1.2g和普鲁士蓝0.15g。
上述室温快固化低收缩杂化体系的丙烯酸酯粘接剂的制备方法，步骤如下：
(1)制备A组分
依次加入甲基丙烯酸甲酯18g、甲基丙烯酸羟丙酯19g、2-羟乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯0.8g、BD2-8000A 25g、MX-4028 15g、甲基丙烯酸6g、端乙烯基丁腈橡胶10g和SBS4.5g，高速搅拌1.5h，直至物料为均匀细腻膏状；再依次加入
0.4g、N,N-二甲基对甲苯胺1.2g和乙二胺四乙酸四钠0.1g，高速搅拌1h，抽真空5min脱泡，出料，得A组分；
(2)制备B组分
依次加入异氰酸酯基封端预聚体72.45g、过氧化苯甲酰4.2g、环氧树脂E51 20g、气硅A200 1.2g和普鲁士蓝0.15g，高速搅拌1.5h，抽真空5min脱泡，出料，得B组分；
(3)将A组分和B组分按体积比1:1混合，得丙烯酸酯粘接剂。
对比例1
一种普通丙烯酸酯结构胶，由A组分和B组分按体积比1:1组成；
其中，A组分按照重量份数计包括：甲基丙烯酸甲酯34.7g、甲基丙烯酸羟丙酯27g、2-羟乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯0.6g、甲基丙烯酸4.5g、端乙烯基丁腈橡胶7g、SBS 24.9g、N,N-二甲基对甲苯胺1.2g和乙二胺四乙酸四钠0.1g；
B组分按照重量份数计包括：增塑剂41.5g、过氧化苯甲酰37g、环氧树脂E51 20g、气硅A200 1.4g和普鲁士蓝0.1g。
上述普通丙烯酸酯结构胶的制备方法，步骤如下：
(1)制备A组分
依次加入甲基丙烯酸甲酯34.7g、甲基丙烯酸羟丙酯27g、2-羟乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯0.6g、甲基丙烯酸4.5g、端乙烯基丁腈橡胶7g和SBS24.9g，高速搅拌1.5h，直至物料为均匀细腻膏状；再依次加入N,N-二甲基对甲苯胺1.2g和乙二胺四乙酸四钠0.1g，高速搅拌1h，抽真空5mi n脱泡，出料，得A组分；
(2)制备B组分
依次加入增塑剂41.5g、过氧化苯甲酰37g、环氧树脂E51 20g、气硅A200 1.4g和普鲁士蓝0.1g，高速搅拌1.5h，抽真空5min脱泡，出料，得B组分；
(3)将A组分和B组分按体积比1:1混合，得丙烯酸酯粘接剂。
将实施例1-3的丙烯酸酯粘接剂和对比例1的普通丙烯酸酯结构胶进行性能测试。
测试一：固化速度测试，推力机测试，见表1。
备注：1.测试材质：ABS/316不锈钢；ABS尺寸：5*10*1mm；316不锈钢尺寸：100*25*1mm；2.测试温度：25℃。
表1
测试二：体积收缩率测试，参照ISO-2577测定方法进行，测试24h全固化后的体积收缩率，见表2。
表2
| 性能 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 对比例1 |
| 体积收缩率(％) | 1.82 | 1.55 | 1.90 | 5.6 |
从表1和表2可以看出，25℃时，本发明制备的丙烯酸酯粘接剂固化大于4min后的粘接力已能够大于1MPa，起到初步固定作用，粘接力大于对比例1的普通丙烯酸酯结构胶；且固化24h后，本发明制备的丙烯酸酯粘接剂的体积收缩率均小于2％。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种室温快固化低收缩杂化体系的丙烯酸酯粘接剂，其特征在于，由A组分和B组分按体积比1:1组成；
其中，A组分按照重量份数计包括：丙烯酸酯单体20-40份、聚醚多元醇10-30份、聚酯多元醇10-30份、甲基丙烯酸1-10份、增韧剂10-20份、催化剂0.1-0.5份、促进剂0.5-1.5份和稳定剂0.05-0.2份；
B组分按照重量份数计包括：异氰酸酯基封端预聚体40-80份、过氧化物1-5份、环氧树脂10-20份、气硅0.5-1.5份和颜料0.1-0.5份。
2.根据权利要求1所述的丙烯酸酯粘接剂，其特征在于，A组分中，所述丙烯酸酯单体为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸四氢呋喃酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯和2-羟乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯的一种或两种以上。
3.根据权利要求1所述的丙烯酸酯粘接剂，其特征在于，A组分中，所述聚醚多元醇为淮安巴德聚氨酯科技有限公司的BD2-1000A、BD2-2000A或BD2-8000A中的一种或两种以上；所述聚酯多元醇为华大化学的MX-4028、CMA-6或CMA-2817P中的一种或两种以上。
4.根据权利要求1所述的丙烯酸酯粘接剂，其特征在于，A组分中，所述增韧剂为ABS、MBS、SBS、端乙烯基丁腈橡胶或端环氧基丁腈橡胶中的一种或两种以上；
所述催化剂为美国领先化学公司的
2536、
4232或
Z中的一种或两种以上；
所述促进剂为N,N-二甲基对甲苯胺、N,N-二羟乙基对甲苯胺、醛胺缩合物PDHP、乙烯基硫脲或四甲基硫脲中的一种或两种以上；
所述稳定剂为对苯二酚、对叔丁基邻苯二酚或乙二胺四乙酸四钠中的一种或两种以上。
5.根据权利要求1所述的丙烯酸酯粘接剂，其特征在于，B组分中，所述异氰酸酯基封端预聚体的制备方法为：按重量份数计，将32.5份多元醇BD3-700A和30份多元醇N-112加入到反应器中，在120℃和真空度为0.09-0.1MPa的状态下脱水3.5h，降温至55℃后，缓慢滴加37.5份TAKENATE 500到反应器中，再升温至90℃，反应至-NCO的质量百分比为11％，得异氰酸酯基封端预聚体。
6.根据权利要求5所述的丙烯酸酯粘接剂，其特征在于，所述多元醇BD3-700A为淮安巴德聚氨酯科技有限公司生产；所述多元醇N-112为华大化学生产；所述TAKENATE 500为三井化学生产。
7.根据权利要求1所述的丙烯酸酯粘接剂，其特征在于，B组分中，所述的过氧化物为过氧化苯甲酰、过氧化月桂酰或异丙苯过氧化氢中的一种或两种以上；
所述环氧树脂为E51或者E44中的一种或两种混合；
所述气硅为赢创工业集团的A200或R202中的一种或两种组合；
所述颜料为普鲁士蓝。
8.一种权利要求1-7任一项所述室温快固化低收缩杂化体系的丙烯酸酯粘接剂的制备方法，其特征在于，步骤如下：
(1)制备A组分
依次加入丙烯酸酯单体、聚醚多元醇、聚酯多元醇、甲基丙烯酸和增韧剂，高速搅拌1.5-2h，直至物料为均匀细腻膏状；再依次加入催化剂、促进剂和稳定剂，高速搅拌1h，抽真空5min脱泡，出料，得A组分；
(2)制备B组分
依次加入异氰酸酯基封端预聚体、过氧化物、环氧树脂、气硅和颜料，高速搅拌1.5-2h，抽真空5min脱泡，出料，得B组分；
(3)将A组分和B组分按体积比1:1混合，得丙烯酸酯粘接剂。
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