CN112778913A - 一种uv固化胶及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种UV固化胶及其制备方法和应用，所述UV固化胶的原料按照重量份包括：脂环族环氧树脂、非脂环族环氧树脂、改性丙烯酸低聚物、稀释剂、阳离子聚合引发剂和自由基聚合引发剂的组合；所述UV固化胶通过选择特定份数的脂环族环氧树脂和非脂环族环氧树脂为基体，结合二者的优势，并且添加特定份数的阳离子聚合引发剂和自由基聚合引发剂，最终得到了固化时间短、隔水汽性能和机械性能优异的UV固化胶；且所述UV固化胶的制备工艺简单、性能稳定，应用到微胶囊型电泳显示技术中，可以有效保护发光器件，延长其寿命。

Description

一种UV固化胶及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于粘合剂技术领域，具体涉及一种UV固化胶及其制备方法和应用。
背景技术
EPD电子纸技术(或即电子墨水技术)，采用的是微胶囊型电泳显示技术，目前主要应用于电子书阅读器、电子货架标签、消费电子、金融业产品等领域，在智能家居、医疗电子等新兴领域也具有较大潜力。电泳显示屏技术得到的电子纸显示器在制备过程中通常需要通过胶粘层固定显示层(微胶囊)和基材，由于电子纸显示器抗水汽能力弱，所以需要填充密封胶水，提高电子纸显示器的抗水汽能力，从而进一步提高显示模组的使用寿命及稳定性。
现在用于电子纸封边胶主要为热固化型环氧胶。CN108300390A公开了一种单组分热固化环氧胶的制备方法，包括以下步骤：将环氧树脂、稀释剂、触变剂和增韧剂混合搅拌，再加入固化剂、促进剂、吸水剂和填料混合搅拌，得到单组分热固化环氧胶。将单组分热固化环氧胶的制备原料进行简单的混合搅拌，简化了生产工艺，并且能显著改善胶固化后单组分热固化环氧胶的T型剥离强度。该发明提供的单组分热固化环氧胶的T-剥离强度≥8N/mm。CN110194942A公开了一种低温快速热固化单组份环氧胶粘剂，包含以下重量份的制备原料：环氧树脂20～32份、多官能环氧树脂5～25份、聚硫醇20～30份、填料20～31份、促进剂3～7份、稳定剂0.1～1.5份和偶联剂0.5～3份；所述环氧树脂为脂环族、脂肪族、双酚A型、双酚F型和线性酚醛中的至少一种；所述多官能环氧树脂为三官能度或者四官能度环氧树脂。该发明所述低温快速热固化单组份环氧胶粘剂能够低温快速固化，热老化性能优异，100℃老化400h后性能还能保持在80％以上，可用于粘接电子元器件等。但是上述专利中得到的均是热固化型环氧胶，这类环氧胶的储存条件苛刻(需要-40度低温储存)，且胶水操作时间短，加热固化方式生产节拍较慢，设备使用率低，不适合大批量工业化生产。CN108546536A公开了一种OLED边框封装用环氧胶粘合剂，其由下列按照重量份数计算的组分组成：环氧树脂50～80份；环氧稀释剂5～10份；增韧剂5～10份；填料20～40份；光引发剂1～5份；抗氧剂0.1～1份；助剂0.3～3份；所述环氧树脂为脂环族环氧树脂、双酚F环氧树脂中的一种或多种的混合物；所述的光引发剂为阳离子光引发剂，所述的阳离子光引发剂为芳茂铁类光引发剂和六氟磷酸鎓盐类光引发剂。该OLED边框封装用环氧胶粘合剂使用先紫外曝光后加热的固化方式，具有固化剂残留少、挥发分残留少、固化温度低、粘接力强、耐水煮、阻水汽阻氧性能佳等优点，且达到无卤的标准，但这种环氧胶黏剂固化后胶膜模量过大且韧性不佳，胶膜容易开裂，不适用于电泳显视技术。
因此，开发一种固化时间短、抗水汽性能优异且制备工艺简单的UV固化胶，是本领域迫切需要解决的问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种UV固化胶及其制备方法和应用，所述UV固化胶通过选择特定份数的脂环族环氧树脂和非脂环族环氧树脂的组合作为基体材料，并且添加阳离子聚合引发剂和自由基聚合引发剂两种引发剂，有效的缩短了所述UV固化胶的固化时间，提升了其抗水汽性能，且所述UV固化胶的稳定性优异，制工艺简单，应用到微胶囊型电泳显示技术中，可以有效保护发光器件，延长器件的使用寿命。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种UV固化胶，所述UV固化胶的原料按照重量份包括如下组分：脂环族环氧树脂10～55重量份、非脂环族环氧树脂10～35重量份、改性丙烯酸低聚物10～35重量份、稀释剂10～30重量份、阳离子聚合引发剂1～3重量份、自由基聚合引发剂1～3重量份。
本发明提供的UV固化胶通过特定份数的脂环族环氧树脂和非脂环族环氧树脂两种环氧树脂搭配使用作为基体材料，利用脂环族环氧树脂热稳定性好、粘度低的优势，搭配非脂环族环氧树脂来提高断裂韧性，得到了机械性能优异的UV固化胶；其次，添加特定份数的阳离子聚合引发剂和自由基聚合引发剂，二者协同，大幅度缩短了所述UV固化胶的固化时间、减小了其固化收缩率，同时提高了所述UV固化胶的断裂韧性；最后，添加改性丙烯酸酯低聚物和稀释剂更进一步提升了UV固化胶的机械性能，使其能够满足微胶囊型电泳显示技术中对粘结剂的要求。
所述脂环族环氧树脂可以为15重量份、20重量份、25重量份、30重量份、35重量份、40重量份、45重量份或50重量份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
所述非脂环族环氧树脂可以为12重量份、14重量份、16重量份、18重量份、20重量份、22重量份、24重量份、26重量份、28重量份、30重量份、32重量份或34重量份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
所述改性丙烯酸低聚物可以为12重量份、14重量份、16重量份、18重量份、20重量份、22重量份、24重量份、26重量份、28重量份、30重量份、32重量份或34重量份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
所述稀释剂可以为12重量份、14重量份、16重量份、18重量份、20重量份、22重量份、24重量份、26重量份或28重量份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
所述阳离子聚合引发剂可以为1.2重量份、1.4重量份、1.6重量份、1.8重量份、2重量份、2.2重量份、2.4重量份、2.6重量份或2.8重量份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
所述自由基聚合引发剂可以为1.2重量份、1.4重量份、1.6重量份、1.8重量份、2重量份、2.2重量份、2.4重量份、2.6重量份或2.8重量份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
优选地，所述非脂环族环氧树脂包括双酚A型环氧树脂和/或双酚F型环氧树脂。
优选地，所述稀释剂包括甲基丙烯酸酯类稀释剂、丙烯酸酯类稀释剂或杂化型稀释剂中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述阳离子聚合引发剂包括三芳基硫鎓盐、二苯基碘鎓盐或芳茂铁盐中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述自由基聚合引发剂包括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或2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述阳离子聚合引发剂和自由基聚合引发剂的质量比为1:(1～1.5)，例如1:1.05、1:1.1、1:1.15、1:1.2、1:1.25、1:1.3、1:1.35、1:1.4或1:1.45等。
作为本发明的优选技术方案，本发明中所述阳离子聚合引发剂和自由基聚合引发剂的质量比为1:(1～1.5)时，可以使得得到的UV固化胶具有更短得固化时间和更加优异的机械性能；一方面，如果其中阳离子聚合引发剂的添加量过多，则会由于阳离子聚合速度过快，过早形成交联网络，从而限制了自由基固化的转化率，粘接性能和抗老化性能大幅降低；另一方面如果其中阳离子聚合引发剂的添加量过低，则会导致阳离子聚合速度过慢，胶水固化形成网状交联度偏低，固化后的胶膜阻隔性能下降，无法满足产品需求。
优选地，所述UV固化胶还包括硅烷偶联剂。
优选地，所述UV固化胶中硅烷偶联剂的含量为0.5～3重量份，例如1重量份、1.2重量份、1.4重量份、1.6重量份、1.8重量份、2重量份、2.2重量份、2.4重量份、2.6重量份或2.8重量份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
优选地，所述硅烷偶联剂包括环氧基硅烷偶联剂和/或乙烯基硅烷偶联剂。
第二方面，本发明提供一种如第一方面所述UV固化胶的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)将脂环族环氧树脂、非脂环族环氧树脂、改性丙烯酸低聚物、稀释剂和任选地硅烷偶联剂混合，得到混合物；
(2)将步骤(1)得到的混合物、阳离子聚合引发及和自由基聚合引发剂进行混合，得到所述UV固化胶。
优选地，步骤(1)所述混合在搅拌的条件下进行，优选为在转速为500～1000rpm(例如550rpm、600rpm、650rpm、700rpm、750rpm、800rpm、850rpm、900rpm或950rpm等)的搅拌条件下进行。
优选地，步骤(1)所述混合的时间为50～80min，例如53min、56min、59min、62min、65min、69min、72min、75min或79min，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
优选地，步骤(1)所述混合在避光的条件下进行。
优选地，步骤(2)所述混合在搅拌的条件下进行，进一步优选为在转速为500～1000rpm(例如550rpm、600rpm、650rpm、700rpm、750rpm、800rpm、850rpm、900rpm或950rpm等)的搅拌条件下进行。
优选地，步骤(2)所述混合的温度为20～40℃，例如22℃、24℃、26℃、28℃、30℃、32℃、34℃、36℃或38℃，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
优选地，步骤(2)所述混合的时间为10～30min，例如12min、14min、16min、18min、20min、22min、24min、26min或28min，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
优选地，步骤(2)所述反应结束后还包括过滤和静置的步骤。
作为优选技术方案，所述制备方法包括如下步骤：
(1)在转速为500～1000rpm的搅拌条件以及避光的条件下将脂环族环氧树脂、非脂环环氧族树脂、改性丙烯酸低聚物、稀释剂和任选地硅烷偶联剂混合50～80min，得到混合物；
(2)在20～40℃、避光以及转速为500～1000rpm的搅拌条件下，将步骤(1)得到的混合物、自由基聚合引发剂和阳离子聚合引发剂混合10～30inm，过滤、静置，得到所述UV固化胶。
第三方面，本发明提供一种如第一方面项所述的UV固化胶在微胶囊型电泳显示技术中的应用。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明提供的UV固化胶通过选择特定份数的脂环族环氧树脂和非脂环族环氧树脂为基体材料，结合二者的优势，并且添加特定份数的阳离子聚合引发剂和自由基聚合引发剂，最终得到了固化时间短、隔水汽性能和机械性能优异的UV固化胶；具体而言，本发明得到UV固化胶的固化收缩率为2.2～2.6％，粘结强度为24～45N，剥离强度为2.2～5.4N/25mm，其均能通过水煮测试，老化测试中高温高湿、高温、低温以及冷热冲击性能均能达标。
(2)本发明提供的UV固化胶的制备工艺简单、性能稳定，应用到微胶囊型电泳显示技术中，可以有效保护发光器件，延长器件的使用寿命。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
以下实施例中所用试剂或材料均可购于常规生产厂商，具体生产厂商及型号如表1所示：
表1
Figure BDA0002872168500000071
Figure BDA0002872168500000081
实施例1～5
一种UV固化胶，具体组分如表2所示，各组分的用量单位为“重量份”；
表2
Figure BDA0002872168500000082
实施例1～5提供的UV固化胶的制备方法包括如下步骤：
(1)在转速为800rpm的搅拌条件以及避光的条件下将脂环族环氧树脂、非脂环族环氧树脂、改性丙烯酸低聚物、稀释剂和硅烷偶联剂混合60min，得到混合物；
(2)在30℃、在转速为800rpm的搅拌条件下，将步骤(1)得到的混合物、2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦和三芳基硫鎓盐混合20min，过滤、静置，得到所述UV固化胶。
实施例6
一种UV固化胶，其与实施例1的区别仅在于，三芳基硫鎓盐的添加量为1.5重量份，2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦的添加量为1.5重量份，其他组分、用量和制备方法与实施例1相同。
实施例7
一种UV固化胶，其与实施例1的区别仅在于，三芳基硫鎓盐的添加量为1.2重量份，2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦的添加量为1.8重量份，其他组分、用量和制备方法与实施例1相同。
实施例8
一种UV固化胶，其与实施例1的区别仅在于，三芳基硫鎓盐的添加量为1重量份，2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦的添加量为2重量份，其他组分、用量和制备方法与实施例1相同。
实施例9
一种UV固化胶，其与实施例1的区别仅在于，三芳基硫鎓盐的添加量为2重量份，2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦的添加量为1重量份，其他组分、用量和制备方法与实施例1相同。
实施例10
一种UV固化胶，其与实施例1的区别仅在于，脂环族环氧树脂的添加量为55重量份，非脂环族环氧树脂的添加量为10重量份，其他组分、用量和制备方法与实施例1相同。
实施例11
一种UV固化胶，其与实施例1的区别仅在于，脂环族环氧树脂的添加量为30重量份，非脂环族环氧树脂的添加量为35重量份，其他组分、用量和制备方法与实施例1相同。
对比例1
一种UV固化胶，其与实施例1的区别仅在于，脂环族环氧树脂的添加量为20重量份，非脂环族环氧树脂的添加量为45重量份，其他组分、用量和制备方法与实施例1相同。
对比例2
一种UV固化胶，其与实施例1的区别仅在于，脂环族环氧树脂的添加量为60重量份，非脂环族环氧树脂的添加量为5重量份，其他组分、用量和制备方法与实施例1相同。
对比例3
一种UV固化胶，其与实施例1的区别仅在于，脂环族环氧树脂的添加量为65重量份，不添加非脂环族环氧树脂，其他组分、用量和制备方法与实施例1相同。
对比例4
一种UV固化胶，其与实施例1的区别仅在于，非脂环族环氧树脂的添加量为65重量份，不添加脂环族环氧树脂，其他组分、用量和制备方法与实施例1相同。
对比例5
一种UV固化胶，其与实施例1的区别仅在于，不添加三芳基硫鎓盐，2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦的添加量为3重量份，其他组分、用量和制备方法与实施例1相同。
对比例6
一种UV固化胶，其与实施例1的区别仅在于，不添加2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦三芳基硫鎓盐,的添加量为3重量份，其他组分、用量和制备方法与实施例1相同。
性能测试：
将实施例1～11和对比例1～6得到的UV固化胶在4000W/m2的条件下进行固化，得到样条。
(1)固化收缩率：按照ISO 3521-1997《塑料不饱和聚酯和环氧树脂总体积收缩率的测定》进行测定；
(2)水煮测试：按照GB 5237.4-2008《铝合金建筑型材第4部分粉末喷涂型材》中的耐沸水性能试验方法，沸水常压试验(8h)，要求：涂层表面不应该有气泡、皱纹、水斑和脱落等缺陷，但是色泽稍有变化是允许的；
(3)粘接强度和剥离强度：按照GB 1742-1979《GB-T 1742-1979胶液粘合强度测定法》进行测定；
(4)老化测试：按照GB-T2423《电工电子产品基本环境试验规程》进行测试。
按照上述测试方法对实施例1～11和对比例1～6得到的UV固化胶的固化样条进行测试，测试结果如表3和表4所示：
表3
Figure BDA0002872168500000111
Figure BDA0002872168500000121
表4
Figure BDA0002872168500000122
Figure BDA0002872168500000131
根据表3和表4数据可以看出：本发明提供的UV固化胶固化收缩率较高、剥离和粘结强度较高，且能够通过水煮以及老化测试。
具体而言，实施例1～11得到UV固化胶的固化收缩率为2.2～2.6％，粘结强度为24～45N，剥离强度为2.2～5.4N/25mm，其俄军那个通过水煮测试，老化测试中高温高湿、高温、低温以及冷热冲击性能均能达标。
比较实施例1和对比例1～4得到的UV固化胶可以发现，脂环族环氧树脂添加量过少(对比例1)，则得到的UV固化胶的粘结强度和剥离强度均有所下降，且水煮测试也不能达标；并且不添加脂环族环氧树脂(对比例4)的到的UV固化胶老化测试也不能达标。
比较实施例1、对比例5和对比例6可以发现，只添加自由基聚合引发剂得到的UV固化胶(对比例5)或只添加阳离子聚合引发剂得到的UV固化胶(对比例6)的固化收缩率、粘结强度和剥离强度均有所下降，且水煮测试和老化测试均不能达标。
比较实施例1和实施例6～9可以发现，实施例8得到的UV固化胶中由于阳离子聚合引发剂添加较低，则得到的UV固化胶的粘结性能和剥离强度有所下降，且老化测试中高温高湿以及高温实验均不能达标；实施例9得到的UV固化胶由于自由基聚合引发剂添加量过低，则得到的UV固化胶粘结性能和剥离强度有所下降，且老化测试中冷热冲击不能达标。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明一种UV固化胶及其制备方法和应用，但本发明并不局限于上述实施例，即不意味着本发明必须依赖上述实施例才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种UV固化胶，其特征在于，所述UV固化胶的原料按照重量份包括如下组分：脂环族环氧树脂10～55重量份、非脂环族环氧树脂10～35重量份、改性丙烯酸低聚物10～35重量份、稀释剂10～30重量份、阳离子聚合引发剂1～3重量份、自由基聚合引发剂1～3重量份。
2.根据权利要求1所述的UV固化胶，其特征在于，所述非脂环族环氧树脂包括双酚A型环氧树脂和/或双酚F型环氧树脂。
3.根据权利要求1或2所述的UV固化胶，其特征在于，所述改性丙烯酸低聚物包括环氧改性丙烯酸酯。
4.根据权利要求1～3任一项所述的UV固化胶，其特征在于，所述稀释剂包括甲基丙烯酸酯类稀释剂、丙烯酸酯类稀释剂或杂化型稀释剂中的任意一种或至少两种的组合。
5.根据权利要求1～4任一项所述的UV固化胶，其特征在于，所述阳离子聚合引发剂包括三芳基硫鎓盐、二苯基碘鎓盐或芳茂铁盐中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述自由基聚合引发剂包括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或2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述阳离子聚合引发剂和自由基聚合引发剂的质量比为1:(1～1.5)。
6.根据权利要求1～5任一项所述的UV固化胶，其特征在于，所述UV固化胶的原料中还包括硅烷偶联剂；
优选地，所述UV固化胶的原料中硅烷偶联剂的含量为0.5～3重量份；
优选地，所述硅烷偶联剂包括环氧基硅烷偶联剂和/或乙烯基硅烷偶联剂。
7.一种如权利要求1～6任一项所述UV固化胶的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
(1)将脂环族环氧树脂、非脂环族环氧树脂、改性丙烯酸低聚物、稀释剂和任选地硅烷偶联剂混合，得到混合物；
(2)将步骤(1)得到的混合物、阳离子聚合引发剂和自由基聚合引发剂进行混合，得到所述UV固化胶。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述混合在搅拌的条件下进行，优选为在转速为500～1000rpm的搅拌条件下进行；
优选地，步骤(1)所述混合的时间为50～80min；
优选地，步骤(1)所述混合在避光的条件下进行；
优选地，步骤(2)所述混合在搅拌的条件下进行，进一步优选为在转速为500～1000rpm的搅拌条件下进行；
优选地，步骤(2)所述混合的温度为20～40℃；
优选地，步骤(2)所述混合的时间为10～30min；
优选地，步骤(2)所述混合在避光的条件下进行；
优选地，步骤(2)所述混合结束后还包括过滤和静置的步骤。
9.根据权利要求7或8所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
(1)在转速为500～1000rpm的搅拌条件以及避光的条件下将脂环族环氧树脂、非脂环族环氧树脂、改性丙烯酸低聚物、稀释剂和任选地硅烷偶联剂混合50～80min，得到混合物；
(2)在20～40℃、避光以及转速为500～1000rpm的搅拌条件下，将步骤(1)得到的混合物、自由基聚合引发剂和阳离子聚合引发剂混合10～30min，过滤、静置，得到所述UV固化胶。
10.一种如权利要求1～6任一项所述的UV固化胶在微胶囊型电泳显示中的应用。
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