CN112029449A - 热固化印刷的压敏胶组合物及其制备方法和用途 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种热固化印刷的压敏胶组合物及其制备方法和用途。所述热固化印刷的压敏胶组合物，包括以下组分：丙烯酸酯聚合物，所述丙烯酸酯聚合物经由至少一种丙烯酸酯单体通过热聚合得到，分子量为300000‑1000000g/mol；热固化剂；以及至少一种添加剂；其中，所述热固化印刷的压敏胶组合物在剪切速率1S‑1条件下，粘度为5000‑20000cPs。包含该热固化印刷的压敏胶组合物的压敏胶具有优异粘接力、静态剪切性能、以及抗冲击性能。

Description

热固化印刷的压敏胶组合物及其制备方法和用途
技术领域
本发明涉及胶粘剂技术领域，具体公开了一种热固化印刷的压敏胶组合物及其制备方法和用途。
背景技术
随着电子产品朝着屏幕超薄化，边框超窄化的方向发展，对于屏幕和其他器件之间的粘接的要求也越来越高，压敏胶具有优异粘接力、抗冲击和抗跌落性能而受到的广泛的欢迎。
对于压敏胶带而言，通常是通过涂布方式实现，然而涂布方式需要经过多次贴合/剥离离型膜，以及模切工艺，其操作灵活性低、工艺复杂，且成本较高。因此，需要提供一种可以印刷的压敏胶组合物而避免使用涂布方法，一方面降低成本，另一方面减少工艺的不确定性。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，本发明的目的之一是提供一种热固化印刷的压敏胶组合物，所述热固化印刷的压敏胶组合物经过印刷、热固化后获得压敏胶，所述压敏胶具有优异粘接力、静态剪切性能、以及抗冲击性能。
本发明的另一目的是提供一种压敏胶剂的制备方法。
本发明的另一目的是提供一种压敏胶剂。
为了实现以上目的及其他目的，本发明是通过包括以下技术方案实现的：
本发明提供了一种热固化印刷的压敏胶组合物，其包括以下组分：丙烯酸酯聚合物，所述丙烯酸酯聚合物经由至少一种丙烯酸酯单体通过热聚合得到，分子量为300000-1000000g/mol；热固化剂；以及至少一种添加剂；其中，所述热固化印刷的压敏胶组合物在剪切速率1S-1条件下，粘度为5000-20000cPs。
在一些实施例中，所述添加剂选自抗冲击添加剂、增粘剂、流变促进剂、附着力促进剂、脱泡剂，及颜料中的任意一种或上述任意其组合。
在一些实施例中，所述抗冲击添加剂为直径小于等于100um的中空微球。
在一些实施例中，所述热固化剂为异氰酸酯类固化剂和/或环氧类固化剂。
在一些实施例中，基于所述丙烯酸酯聚合物的含量计，所述固化剂具有0.01～1重量％；所述添加剂具有5～20重量％。
在一些实施例中，所述丙烯酸酯单体包括50～90重量％的第一丙烯酸酯和10～50重量％的第二丙烯酸酯。
在一些实施例中，所述第一丙烯酸酯为丙烯酸C1-C18烷基酯中的任意一种或上述任意其组合。
在一些实施例中，所述第二丙烯酸酯选自含羟基改性的丙烯酸酯、羧基改性的丙烯酸酯、胺基改性的丙烯酸酯，以及环氧基改性的丙烯酸酯中的任意一种或上述任意其组合。
在一些实施例中，所述聚合的引发剂为偶氮类引发剂和/或有机过氧类引发剂。
在一些实施例中，所述丙烯酸酯聚合物经由至少一种丙烯酸酯单体通过溶液聚合得到，所述溶液聚合的溶剂选自酯、酮、脂肪烃、环烷烃溶剂中的任意一种或上述任意其组合。
本发明还提供了一种压敏胶的制备方法，所述方法包括：通过印刷方式来形成如上所述的压敏胶组合物于一基材上；通过加热来固化所述压敏胶组合物，以得到固化后的压敏胶。
在一些实施例中，所述印刷方式选自丝网印刷、凸版印刷、凹版印刷、胶版印刷和平版印刷中的任意一种。
本发明还提供一种压敏胶，采用如上所述的压敏胶的制备方法得到，所述压敏胶在85℃下，静态剪切大于等于10000min。
综上所述，本发明提供了一种热固化印刷的压敏胶组合物及其制备方法和用途。本发明利用分子量为300000-1000000g/mol的丙烯酸酯聚合物、热固化剂，以及至少一种添加剂进行组合得到在剪切速率1S-1条件下，粘度为5000-20000cPs的热固化印刷的压敏胶组合物，其中，所述丙烯酸酯聚合物由至少一种丙烯酸酯单体通过热聚合得到，保证了其分子量大小的可控性，以及其形成热固化印刷的压敏胶组合物的粘性和粘度之间的平衡。根据本发明制备的热固化印刷的压敏胶组合物具有良好的可印刷特性，易转移至待粘接材料的表面，并通过热固化形成压敏胶，所述压敏胶的粘接性能、静态剪切性能和抗冲击性能理想，避免了涂布过程中涉及的离型膜和模切工艺，此外，所述压敏胶具有优异的印刷性能。其他特征、益处和优势将通过本文详述的包括说明书和权利要求在内的本公开而显而易见。
附图说明
图1示出了本发明的压敏胶组合物制备方法的流程图。
图2示出了本发明的压敏胶制备方法的流程示意图。
图3示出了本发明的压敏胶的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步阐述本发明，应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。
请参阅图1至图3，对本发明进行详细的说明，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等，其所指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或材料必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，如出现术语“第一”、“第二”仅用于描述和区分目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
请参阅图1至图3，本发明提供了一种热固化印刷的压敏胶组合物，所述可印刷的压敏胶组合物印刷至基材表面，经加热固化后能够形成压敏胶，所述压敏胶膜粘接力、抗冲击、抗跌落冲击性能之间达到优异地的平衡，特别适合于电子产品，例如手机、平板、电视上显示屏和边框之间的粘接，尤其是对于厚度范围例如为0.3-0.8cm，进一步地在0.3-0.5cm的边框。
所述热固化印刷的压敏胶组合物包含以下组分：丙烯酸酯聚合物、热固化剂和至少一种添加剂。所述热固化印刷的压敏胶组合物在剪切速率1S-1条件下，粘度为5000-20000cPs，进一步地为8000-15000cPs，例如8000cPs、10000cPs、12000cPs、15000cPs，在选择上述的原材料范围内，及其形成组合物的粘度范围内保证了该组合物可印刷性的特性，利于获得预期性能的压敏胶。
所述丙烯酸酯聚合物作为所述热固化印刷的压敏胶组合物中的主要组成部分，保证了最终获得压敏胶的粘接性能、抗冲击和抗跌落性能，以及具有较好的重工性能等，所述丙烯酸酯聚合物的分子量为300000-1000000g/mol，进一步地，例如为500000-800000g/mol，例如500000g/mol、600000g/mol、700000g/mol、800000g/mol，分子量在上述范围内时，既保证了压敏胶良好的粘接性能和静态剪切性能，又确保了压敏胶的可印刷性能。
所述丙烯酸酯聚合物例如由一种丙烯酸酯单体进行聚合得到的，进一步地还可由多种丙烯酸酯，例如第一丙烯酸酯、第二丙烯酸酯进行共聚合得到的线性聚合物，例如可以由50至90重量％的第一丙烯酸酯和10至50重量％的第二丙烯酸酯进行共聚合，具体地，可以例如将所述第一丙烯酸酯、第二丙烯酸酯溶解分散在一溶剂中，经引发剂引发聚合。所述引发剂的量，相对于全部聚合单体的总量，即以所述丙烯酸酯聚合物的单体组分的重量计，例如为0.01-1％，进一步地，例如0.05-0.2％，例如为0.05％、0.08％、0.1％、0.2％。
所述第一丙烯酸酯的例子例如可以为丙烯酸C1-C18烷基酯，进一步地，可以为C3-C10烷基酯，具体地，可以列举丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸异丙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸己酯、丙烯酸环丙酯、丙烯酸环丁酯、丙烯酸环戊酯、丙烯酸环己酯等、丙烯酸异辛酯、丙烯酸异癸酯、丙烯酸异冰片酯等。所述第一丙烯酸酯中不具有功能性基团，所述第一丙烯酸酯的酯基保证了所述压敏胶的在胶黏过程中的高黏性，且不受其他组分的影响。
所述第二丙烯酸酯例如为功能性的丙烯酸酯，例如羟基、羧基、胺基，以及环氧基等功能性基团，具体地，可以列举丙烯酸-2-羟基乙酯、丙烯酸-2-羟基丙酯、丙烯酸-4-羟基丁酯、丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯酰吗啉、N，N-二甲基丙烯酰胺及丙烯酸缩水甘油酯。所述第二丙烯酸酯主要提供功能性基团，用于后续的固化，同时提高交联密度和内聚力。
所述引发剂引发第一丙烯酸酯和第二丙烯酸酯聚合形成丙烯酸酯聚合物，基于获得热固化印刷的压敏胶组合物及压敏胶的观点，所述引发剂例如为热引发剂，例如偶氮类引发剂，例如偶氮二异丁腈(AIBN)、偶氮二异庚腈(ABVN)；过氧化物引发剂，例如过氧化苯甲酰(BPO)；氧化还原引发剂，例如过硫酸铵/硫酸亚铁、过硫酸铵/亚硫酸氢钠引发剂。
所述溶剂聚合的溶剂例如可以为酯、酮、脂肪烃和环烷烃等，进一步地，为酯类和烷烃类溶剂，具体地可以列举乙酸乙酯、丙酮、丁酮、甲苯、二甲苯、正己烷、正辛烷、环己烷等。
所述第一丙烯酸酯、第二丙烯酸酯在聚合过程中例如可以在无氧的环境下进行，其聚合温度和聚合时间没有特别的限定，可以根据实际的需要进行调整。
热固化剂在加热的条件下，使该线性丙烯酸酯聚合物进行体型交联，形成交联网络结构。所述热固化剂例如为异氰酸酯类固化剂和环氧类固化剂，其在80～150℃的温度范围内具有较高的活性，固化效果理想。基于所述丙烯酸酯聚合物的含量计，所述固化剂的含量为0.01～1重量％，进一步地，为0.05至0.5质量％，例如可以为0.08质量％、0.1质量％、0.2质量％、0.3质量％、0.4质量％、0.5质量％。
所述热固化印刷的压敏胶组合物包括至少一种添加剂，所述添加剂例如可以列举抗冲击添加剂、增粘树脂、流变助剂、附着力促进剂、颜料和脱泡剂。在本发明的热固化印刷的压敏胶组合物中，基于所述丙烯酸酯聚合物的含量计，所述添加剂的含量为5至20质量％，例如可以为5质量％、8质量％、12质量％、15质量％、18质量％、20质量％。
所述抗冲击添加剂例如可以为中空结构的微球，所述微球的直径小于等于100um，例如15um、20um、40um、60um、80um，所述微球例如可以为无机材料制成，例如二氧化硅空心微球，进一步地，可以由聚合物材料制成，例如酚醛树脂空心微球、聚氨酯空心微球、聚丙烯酸酯空心微球，在上述范围内的微球结构保证了所述压敏胶的可变形性，从而抗冲击性能优异。在所述添加剂组分中，所述抗冲击添加剂的含量例如为10至80质量％，进一步地为20～60质量％，例如可以为20质量％、30质量％、40质量％、50质量％、60质量％。
基于提高压敏胶组合物制备过程的流畅性，获得预期流动性，稳定性以及粘着效果等的观点，进一步地可以根据需要添加相应的增粘剂、流变助剂、附着力促进剂、脱泡剂，及颜料。所述增粘剂可以列举增粘树脂，具体地可以列举松香改性类增粘树脂，例如松香树脂，松香酸及其改性物，例如松香酯、松香酸的甲基酯、松香酸的三甘醇酯、松香酸的甘油酯、松香酸的季戊四醇酯，在所述添加剂组分中，所述增粘树脂的含量例如为0至50质量％，进一步地为5～30质量％，例如可以为5质量％、8质量％、15质量％、20质量％、25质量％、28质量％。在所述添加剂组分中，所述流变助剂的含量例如为0至30质量％，进一步地为2～20质量％，例如可以为2质量％、5质量％、10质量％、15质量％、20质量％。在所述添加剂组分中，所述附着力促进剂的含量例如为0至30质量％，进一步地为2～20质量％，例如可以为2质量％、5质量％、10质量％、15质量％、20质量％。在所述添加剂组分中，所述脱泡剂的含量例如为0至10质量％，进一步地为2～8质量％，例如可以为2质量％、3质量％、5质量％、8质量％。在所述添加剂组分中，所述颜料的含量例如为0至10质量％，例如可以为2质量％、3质量％、5质量％、8质量％。
如图1所示，本发明还提供了上述热固化印刷的压敏胶组合物的制备方法，所述方法包括步骤S1～S4：
—S1，提供一丙烯酸酯聚合物；
—S2，在20～30℃的条件下，向所述丙烯酸酯聚合物中混合热固化剂，以形成一第一混合物；
—S3，在20～30℃的条件下，向所述第一混合物中混合至少一种添加剂，以形成一第二混合物；
—S4，在20～30℃的条件下，对第二混合物进行减压脱泡处理，以消除混合物中的气泡，制备得到所述热固化印刷的压敏胶组合物。
如图1所示，在步骤S1～S4中，所述热固化印刷的压敏胶组合物按照如上所述的原料和配比进行分次地混合，所述混合过程中，各组分之间不具有反应性，他们之间相容性好、分散性高，混合均匀，从而保证了所述热固化印刷的压敏胶组合物的粘度和流动性，以及形状保持能力。
在所述步骤S1中，所述丙烯酸酯共聚物通过至少一种丙烯酸酯通过热聚合得到。
在所述步骤S2中，控制混合温度至20～30℃，例如24℃、25℃、26℃混合该热固化剂，混合速度400-500rpm。
在所述步骤S3中，保持步骤S2中的温度，例如20～30℃，例如24℃、25℃、26℃混合该光引发剂，此时，混合过程的速度可以保持步骤2中的搅拌速度，例如为400-500rpm。
在所述步骤S4中，降低搅拌速度至以50～100rpm，例如50、80、100rpm，并进一步地，可以在真空度控制为-0.08-0.1MPa的环境下进行低速搅拌，以消除所述混合物中的气泡，制备得到所述热固化印刷的压敏胶组合物。
本发明利用分子量为300000-1000000g/mol的丙烯酸酯聚合物、热固化剂，以及至少一种添加剂进行组合得到在剪切速率1S-1条件下，粘度为5000-20000cPs的热固化印刷的压敏胶组合物，该热固化印刷的压敏胶组合物的粘度和流动性，以及形状保持能力，保证了其良好的可印刷特性。
如图2和图3所示，本发明还提供了使用上述热固化印刷的压敏胶组合物的方法，即，利用该压敏胶组合物获得压敏胶的方法，所述热固化印刷的压敏胶组合物的使用方法包括：
—S100，通过印刷方式来形成所述的压敏胶组合物于一基材10上；
—S200，通过加热来固化所述压敏胶组合物，以得到固化后的压敏胶20。
如图2和图3所示，在该步骤S100中，所述印刷方式例如可以通过丝网印刷、凸版印刷、凹版印刷、胶版印刷和平版印刷实现，例如丝网印刷，具体地，将基材10，例如钢材、木材、塑料板材，放置在印版的一表面上，所述印版具有预期图案形状，将压敏胶组合物盛放于所述印版的一另表面上，经例如刮刀刮涂后，在基材10上形成预期图案形状的压敏胶组合物。
如图2和图3所示，在步骤S200，进一步地将该预期图案形状的压敏胶组合物进行固化，从而得到压敏胶膜20。该固化温度例如为80～150℃，进一步地，为80-120℃，例如80℃、100℃、110℃、120℃，固化时间3-5min，例如3min、4min。
如图3所示，本发明还提供了由步骤S100～S200获得压敏胶膜20，所述压敏胶膜20的厚度例如为50-200um，例如50um、100um、180um，所述压敏胶膜20与例如钢板的180°粘接力不低于0.6N/mm，85℃静态剪切不低于10000min。所述压敏胶膜的粘接力、抗冲击和抗跌落性能理想。
实施例
试验材料
按照表1中的试验材料和上述的制备方法，制造实施例1-5，和对比例1-2，获得相应的压敏胶。
其中，所述丙烯酸酯聚合物1为丙烯酸异辛酯、丙烯酸-2-羟基乙酯和丙烯酸溶液共聚得到的共聚物，具体地：在含有乙酸乙酯的三口烧瓶中按70:20:10比例分别加入丙烯酸异辛酯、丙烯酸-2-羟基乙酯和丙烯酸，固含量保持在45％，再加入0.05％的引发剂偶氮二异丁腈，通氮气30min以排除溶液中残余氧气，将温度提高至65-66℃，反应3小时，再将反应温度提高至80℃，同时开启冷凝水进行回流，反应2小时即可。经GPC测试，所述丙烯酸酯聚合物1分子量为50万。
所述丙烯酸酯聚合物2为丙烯酸异辛酯、丙烯酸-2-羟基乙酯和丙烯酰胺溶液共聚得到的共聚物，具体地：在含有乙酸乙酯的三口烧瓶中按75:20:5比例分别加入丙烯酸异辛酯、丙烯酸-2-羟基乙酯和丙烯酰胺，固含量保持在45％，再加入0.1％的引发剂偶氮二异丁腈，通氮气30min以排除溶液中残余氧气，将温度提高至65-66℃，反应3小时，再将反应温度提高至80℃，同时开启冷凝水进行回流，反应2小时即可。经GPC测试，所述丙烯酸酯聚合物2分子量为80万。
所述丙烯酸酯聚合物3为丙烯酸异癸酯、丙烯酸-2-羟基丁酯和丙烯酰吗啉溶液共聚得到的共聚物，具体地：在含有乙酸乙酯的三口烧瓶中按70:20:10比例分别加入丙烯酸异癸酯、丙烯酸-2-羟基丁酯和丙烯酰吗啉，固含量保持在45％，再加入0.5％的引发剂偶氮二异丁腈，通氮气30min以排除溶液中残余氧气，将温度提高至70℃，反应1小时，再将反应温度提高至80℃，同时开启冷凝水进行回流，反应2小时即可。经GPC测试，聚合物3分子量为20万。
测试方法.
将实施例1-5，以及对比例1-2获得的压敏胶膜按照以下方法进行粘着力测试、保持力测试和跌落测试，测试结果如表1所示。
180°粘着力测试方法：将印刷好的压敏胶裁成25mm宽的样条，贴于不锈钢板上，并用2kg滚轮来回压合3遍。制备完成后，室温静置20min，然后用300mm/min的速度进行剥离力测试。每个样品测试5张样条，最后将数据平均。
85℃静态剪切测试方法：将印刷好的压敏胶裁成25mm*25mm的样条，贴于不锈钢板上，并用2kg滚轮来回压合10遍。制备完成后，室温静置20min，然后用1kg砝码挂在聚酯薄膜上，并放置在85℃烘箱中，记录砝码掉落时间。每个样品测试3张样条，最后将数据平均。
印刷效果判定方法：在印刷过程中若出现堵塞网眼、拉丝或在固化前出现胶层坍塌等现象，则判定为印刷效果差；若无，则判定为印刷效果好。
抗冲击性能判定方法：将印刷好的压敏胶裁成内径20.5mm、外径24.5mm的正方形框式样条，贴于具有边长20.5mm正方形镂空的不锈钢板上，并将另一块边长24.5mm正方形不锈钢进行贴合，并用2kg滚轮来回压合3遍。制备完成后，室温静置2天。然后从1m高度处将具有不同重量的不锈钢球进行落球冲击。若落球大于等于25号球，则判定为抗冲击性能好；若落球小于25号球，则判定为抗冲击性能差。
表1压敏胶的性能评估
Figure BDA0002615381880000101
Figure BDA0002615381880000111
如上表1所示，经过本发明提供的光固化印刷的压敏胶组合物得到的压敏胶180°粘着力大于等于0.8N/mm，85℃静态剪切大于10000min，印刷效果好，且具有优异抗冲击性能。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (13)

1.一种热固化印刷的压敏胶组合物，其特征在于，包括以下组分：
丙烯酸酯聚合物，所述丙烯酸酯聚合物经由至少一种丙烯酸酯单体通过热聚合得到，分子量为300000-1000000g/mol；
热固化剂；以及
至少一种添加剂；
其中，所述热固化印刷的压敏胶组合物在剪切速率1S-1条件下，粘度为5000-20000cPs。
2.根据权利要求1所述的热固化印刷的压敏胶组合物，其特征在于，所述添加剂选自抗冲击添加剂、增粘剂、流变促进剂、附着力促进剂、脱泡剂，及颜料中的任意一种或上述任意其组合。
3.根据权利要求2所述的热固化印刷的压敏胶组合物，其特征在于，所述抗冲击添加剂为直径小于等于100um的中空微球。
4.根据权利要求1所述的热固化印刷的压敏胶组合物，其特征在于，所述热固化剂为异氰酸酯类固化剂和/或环氧类固化剂。
5.根据权利要求1所述的热固化印刷的压敏胶组合物，其特征在于，基于所述丙烯酸酯聚合物的含量计，
所述固化剂具有0.01～1重量％；
所述添加剂具有5～20重量％。
6.根据权利要求1所述的热固化印刷的压敏胶组合物，其特征在于，所述丙烯酸酯单体包括50～90重量％的第一丙烯酸酯和10～50重量％的第二丙烯酸酯。
7.根据权利要求6所述的热固化印刷的压敏胶组合物，其特征在于，所述第一丙烯酸酯为丙烯酸C1-C18烷基酯中的任意一种或上述任意其组合。
8.根据权利要求6所述的热固化印刷的压敏胶组合物，其特征在于，所述第二丙烯酸酯选自含羟基改性的丙烯酸酯、羧基改性的丙烯酸酯、胺基改性的丙烯酸酯，以及环氧基改性的丙烯酸酯中的任意一种或上述任意其组合。
9.根据权利要求1或6所述的热固化印刷的压敏胶组合物，其特征在于，所述聚合的引发剂为偶氮类引发剂和/或有机过氧类引发剂。
10.根据权利要求1或6所述的热固化印刷的压敏胶组合物，其特征在于，所述丙烯酸酯聚合物经由至少一种丙烯酸酯单体通过溶液聚合得到，所述溶液聚合的溶剂选自酯、酮、脂肪烃、环烷烃溶剂中的任意一种或上述任意其组合。
11.一种压敏胶的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
通过印刷方式来形成权利要求1～10任意一项所述的压敏胶组合物于一基材上；
通过加热来固化所述压敏胶组合物，以得到固化后的压敏胶。
12.如权利要求11所述的压敏胶的制备方法，其特征在于，所述印刷方式选自丝网印刷、凸版印刷、凹版印刷、胶版印刷和平版印刷中的任意一种。
13.一种压敏胶，其特征在于，采用权利要求11或12所述的压敏胶的制备方法得到，所述压敏胶在85℃下，静态剪切大于等于10000min。
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