CN113667412A - 无溶剂低成本uv固化压敏胶、其制备方法及压敏胶带 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无溶剂低成本UV固化压敏胶、其制备方法及压敏胶带，弥补了现有UV固化压敏胶制备成本高、长时间耐高温高湿性能不足的缺点；本申请采用内聚力调节剂替代传统方案中的氟硅单体和改性橡胶；该内聚力调节剂制备工艺简单，所含单体价格低廉；通过加入内聚力调节剂，对UV压敏胶进行改善，提高了UV压敏胶长时间耐高温高湿性能。
Description
技术领域
本发明涉及压敏胶技术领域，具体涉及一种无溶剂低成本UV固化压敏胶、其制备方法及压敏胶带。
背景技术
压敏胶是一类无需借助溶剂或温度，只需施加一定压力，即可与被贴物牢固粘贴的一种高分子材料。UV固化压敏胶，是指材料反应液在经过UV光源照射后，可引发体系中不同有机链段进行聚合、交联反应，从而达到制备压敏胶的目的。该技术相较于目前广泛使用的溶剂型压敏胶，具有无溶剂挥发，低碳排放，低能耗等特点，属于绿色环保技术。
但UV固化技术也有其不足之处，该技术固化交联时间较短，容易造成交联深度不够，从而影响压敏胶耐湿热性能。因此，为了提高耐湿热性能，往往会在反应液中加入价格昂贵的氟硅单体和改性橡胶，这导致提高了UV固化压敏胶的生产成本，限制了其应用范围。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种无溶剂低成本UV固化压敏胶、其制备方法及压敏胶带，通过低成本高极性丙烯酸单体引入，在降低生产成本的同时，显著提高材料的耐湿热性能，达到实际使用的性能需求。
本发明所要解决的技术问题通过以下技术方案予以实现：
本申请提供了一种无溶剂、低成本UV固化压敏胶，所述UV压敏胶包括组分A和组分B：
所述组分A由以下质量百分比含量的成份组成：软单体5-16%，功能性单体25-34%，内聚力调节剂1-5%，光引发剂、分子量调节剂、稀释剂等共计1-3%；
所述内聚力调节剂是由高极性丙烯酸单体与光引发剂混合后，UV固化预聚合而成；所述组分B为高分子树脂，占总重量百分比为42-68%。
所述高极性丙烯酸单体为四氢呋喃丙烯酸酯、丙烯酰吗啉、N-乙烯基吡咯烷酮中一种或多种；
在一些实施方案中，所述软单体为丙烯酸异辛酯、丙烯酸异葵酯、丙烯酸正丁酯中的一种或多种。
在一些实施方案中，所述功能性单体为丙烯酸、衣康酸、丙烯酸异冰片酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟丁酯、甲基丙烯酸环己酯、(3,3,5)-三甲基环己基丙烯酸酯中的一种或多种。
在一些实施方案中，所述组分B为丙烯酸树脂、聚氨酯树脂的一种或多种，其分子量区间为20000-50000。
在一些实施方案中，所述光引发剂为2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、1-羟基环已基苯基酮、二苯基-(2,4,6-三甲基苯甲酰)氧磷、2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯中的一种或多种。
在一些实施方案中，所述分子量调节剂为十二烷基硫醇；所述稀释剂为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯、己二醇二丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯中的一种或多种。
在一些实施方案中，所述内聚力调节剂的制备方法包括以下步骤：
将四氢呋喃丙烯酸酯、丙烯酰吗啉、N-乙烯基吡咯烷酮中的一种或多种与光引发剂进行混合，UV光照反应20-30分钟，得到分子量范围在5000-10000的内聚力调节剂。
本申请还提供了一种无溶剂、低成本UV固化压敏胶的制备方法，所述UV固化压敏胶如上所述，制备方法包括以下步骤：
将组分A与组分B混合均匀后，搅拌1-2个小时，得到UV固化压敏胶水。
本申请还提供了一种压敏胶带，包括基材以及胶粘层，所述胶粘层为如上所述的无溶剂、低成本UV固化压敏胶。
在一些实施方案中，所述压敏胶带的制备方法包括以下步骤：
将UV固化压敏胶涂覆在基材上，基材厚度为25-50µm，控制胶膜厚度为50-60µm，通过UV固化灯照射固化，制得UV固化压敏胶带；
UV固化灯照射波长为300-400nm，固化时间10-30s，UV辐射剂量为100-300mJ/cm2之间。基材层优选为PET薄膜。
附图说明
图1a为极性单体中的四氢呋喃丙烯酸酯与功能性单体中的丙烯酸羟乙酯分子间所形成氢键示意图；
图1b为极性单体中的N-乙烯基吡咯烷酮与功能性单体中的丙烯酸分子间所形成氢键示意图。
图2为实施例1所制备得到的压敏胶带，依据GB/T 2792-1998所测剥离力曲线图。
具体实施方式
本发明提供一种无溶剂、低成本UV固化压敏胶，所述UV压敏胶包括组分A和组分B：
其中，组分A由以下质量百分比含量的成份组成：软单体5-16%，功能性单体25-34%，内聚力调节剂1-5%，光引发剂、分子量调节剂、稀释剂等共计1-3%；
其中，组分B为高分子树脂，占总重量百分比为42-68%。
本申请具体实施例，软单体为丙烯酸软单体，具体可以为丙烯酸异辛酯、丙烯酸异葵酯、丙烯酸正丁酯中的一种或多种。
在一些实施方案中，功能性单体为丙烯酸功能性单体，具体可以为丙烯酸、衣康酸、丙烯酸异冰片酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟丁酯、甲基丙烯酸环己酯、(3,3,5)-三甲基环己基丙烯酸酯中的一种或多种。功能性单体中具有羧基或羟基。
本申请具体实施例，所述组分B具体为丙烯酸树脂、聚氨酯树脂的一种或多种，其分子量区间为20000-50000。
本申请中所述光引发剂为2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、1-羟基环已基苯基酮、二苯基-(2,4,6-三甲基苯甲酰)氧磷、2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯中的一种或多种。
分子量调节剂为十二烷基硫醇。稀释剂为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯、己二醇二丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯中的一种或多种。
本申请具体实施例，所述内聚力调节剂是由高极性丙烯酸单体与光引发剂混合后，UV固化预聚合而成。其中，高极性丙烯酸单体为四氢呋喃丙烯酸酯、丙烯酰吗啉、N-乙烯基吡咯烷酮中一种或多种。
本发明还提供了一种无溶剂、低成本UV固化压敏胶的制备方法，所述UV固化压敏胶如上所述，制备方法包括以下步骤：
将组分A与组分B混合均匀后，搅拌1-2个小时，得到UV固化压敏胶水。
本申请还提供了一种压敏胶带，包括基材以及胶粘层，所述胶粘层为如上所述的无溶剂、低成本UV固化压敏胶。
上述压敏胶带的制备方法包括以下步骤：
将UV固化压敏胶水涂覆在基材上，基材厚度为25-50µm，控制胶膜厚度为50-60µm，通过UV固化灯照射固化，制得UV固化压敏胶带；基材层优选为PET薄膜。其中，UV固化灯照射固化时，UV固化灯照射波长为300-400nm，固化时间10-30s，UV辐射剂量为100-300mJ/cm2之间。
本发明的无溶剂、低成本UV固化压敏胶，系采用内聚力调节剂替代传统方案中的氟硅单体和改性橡胶。该内聚力调节剂以高极性丙烯酸单体（极性单体）预聚合而成，并具有以下优势：
高极性丙烯酸单体具有高反应活性，UV固化后可以形成高分子量，而分子量越大，极性越大，则材料的分子间范德华力越大，内聚力越大。
内聚力调节剂中的N-乙烯基吡咯烷酮、四氢呋喃丙烯酸酯、丙烯酰吗啉等极性单体中所带有的碳氧双键及环氧结构，可以与功能性单体中的羧基或羟基中的氢原子形成稳定的氢键，进一步增强材料内聚力，增强材料耐湿热性能。
图1a、图1b所示为极性单体中的碳氧双键及环氧结构与功能性单体中的羧基或羟基中的氢原子分子间所形成氢键示意图。其中，图1a为极性单体中的四氢呋喃丙烯酸酯与功能性单体中的丙烯酸羟乙酯分子间所形成氢键示意图；图1b为极性单体中的N-乙烯基吡咯烷酮与功能性单体中的丙烯酸分子间所形成氢键示意图。
内聚力调节剂中将高极性丙烯酸单体进行预聚合，使极性丙烯酸单体预先聚合为具有一定分子量和交联密度的树脂；再按所述比例加入组分中。由于UV固化压敏胶交联固化时间短，难以形成高分子量和良好的交联网状结构；通过内聚力调节剂的加入，可以有效防止以上情况的发生，为UV固化压敏胶的耐湿热性能提供了保证。
上述高极性丙烯酸单体，如果没有事先进行预聚合，而直接作为组分A的一部分与组分B进行混合后制备UV固化压敏胶，容易导致效果不佳、持粘力差。具体原因是，在制备UV固化压敏胶带过程中，UV光照时间短（固化时间只有10-30s），高极性丙烯酸单体加入后，无法在短时间内聚合为分子量较高的链段；而本申请中，对高极性丙烯酸单体预聚合后，先形成一定的分子量，然后在有限的光照时间内，可以形成理想的分子量和交联网状结构，提供内聚力和耐高湿热性能。
上述的内聚力调节剂，其制备方法包括以下步骤：
将四氢呋喃丙烯酸酯、丙烯酰吗啉、N-乙烯基吡咯烷酮等高极性丙烯酸单体中的一种或多种与光引发剂进行混合后，UV固化来进行预聚合；预聚合过程中，UV光照反应20-30分钟，得到分子量范围在5000-10000的内聚力调节剂。
本发明具有如下有益效果：
本发明的无溶剂、低成本UV固化压敏胶，采用内聚力调节剂替代传统方案中的氟硅单体和改性橡胶。通过内聚力调节剂对UV固化压敏胶进行改善，提高了UV压敏胶长时间耐高温高湿性能。
该内聚力调节剂以高极性丙烯酸单体（极性单体）聚合而成，并具有以下优势：
1、高极性丙烯酸单体具有高反应活性，UV固化后可以形成高分子量，而分子量越大，极性越大，则材料的分子间范德华力越大，内聚力越大。
2、内聚力调节剂中的N-乙烯基吡咯烷酮、四氢呋喃丙烯酸酯、丙烯酰吗啉等极性单体中所带有的碳氧双键及环氧结构，可以与功能性单体中的羧基或羟基中的氢原子形成稳定的氢键，进一步增强材料内聚力，增强材料耐湿热性能。
3、内聚力调节剂中将高极性丙烯酸单体进行预聚合，使极性丙烯酸单体预先聚合为具有一定分子量和交联密度的树脂，再按所述比例加入组分中。由于UV固化压敏胶交联固化时间短，难以形成高分子量和良好的交联网状结构；通过内聚力调节剂的加入，可以有效防止以上情况的发生，为UV固化压敏胶的耐湿热性能提供了保证。
下面结合实施例对本发明进行详细的说明，实施例仅是本发明的优选实施方式，不是对本发明的限定。
实施例1
按以下组分及重量占比准备原料：
组分A：丙烯酸软单体16%
丙烯酸功能性单体34%
内聚力调节剂5%
光引发剂、分子量调节剂、稀释剂等共计3%
组分B：聚氨酯树脂42%
分别称取组分A与组分B，放入单口烧瓶中，将上述组分A与组分B混合均匀后，室温搅拌1-2个小时，所测黏度约为3000 mPa·s，得到UV固化压敏胶水，即无溶剂、低成本UV固化压敏胶。将上述UV固化压敏胶水，在PET基材上进行涂布/涂覆，经UV灯照射10s固化后，得到UV固化压敏胶带。PET基材厚度为25µm，胶膜厚为55µm。
性能测试：依据国标GB/T 2792-1998所测剥离力1559 gf/25mm，根据国标GB/T4851-1998，1.0kg砝码，85%湿度，85℃ × 90h，持粘性能检测结果没有位移。图2为实施例1依据GB/T 2792-1998所测剥离力曲线图。
实施例2
按以下组分及重量占比准备原料：
组分A：丙烯酸软单体5%
丙烯酸功能性单体25%
内聚力调节剂1%
光引发剂、分子量调节剂、稀释剂等共计1%
组分B：聚氨酯树脂68%
分别称取组分A与组分B，放入单口烧瓶中，将组分A与组分B混合均匀后，所测黏度约为6300 mPa·s，得到UV固化压敏胶水。将上述压敏胶水，在PET基材进行涂布，经UV灯照射30s固化后，得到UV固化压敏胶带。其中，PET基材厚度为25µm，胶膜厚为60µm。
依据国标GB/T 2792-1998所测剥离力1921 gf/25mm，根据国标GB/T 4851-1998，1.0kg砝码，85%湿度，85℃ × 4h，持粘性能检测结果没有位移。
对比例1
按以下组分及重量占比准备原料：
组分A：丙烯酸软单体16%
丙烯酸功能性单体34%、
光引发剂、分子量调节剂、稀释剂等共计3%
组分B：聚氨酯树脂47%
将组分A与组分B混合均匀后，所测黏度约为2700 mPa·s，得到UV固化压敏胶水。将上述压敏胶水，在PET基材进行涂布，经UV灯照射10s固化后，得到UV固化压敏胶带。其中，PET基材厚度为25µm，胶膜厚为52µm。
依据国标GB/T 2792-1998所测剥离力1514 gf/25mm，根据国标GB/T 4851-1998，1.0kg砝码，85%湿度，85℃ × 0.67h，持粘性能检测结果没有位移。
对比例2
组分A：丙烯酸软单体5%
丙烯酸功能性单体25%
光引发剂、分子量调节剂、稀释剂等共计1%
组分B：聚氨酯树脂69%
将组分A与组分B混合均匀后，所测黏度约为7000 mPa·s，得到UV固化压敏胶水。将上述压敏胶水，在PET基材进行涂布，经UV灯照射30s固化后，得到UV固化压敏胶带。其中，PET基材厚度为25µm，胶膜厚为59µm。
依据国标GB/T 2792-1998所测剥离力1950 gf/25mm，根据国标GB/T 4851-1998，1.0kg砝码，85%湿度，85℃ × 0.5h，持粘性能检测结果没有位移。
性能测试对比
对实施例1-2和对比例1-2中UV固化压敏胶进行性能测试，测试结果总结如下表1所示
表1：
本申请具体实施例中的UV固化压敏胶性能，显著大于对比例。这表明，通过内聚力调节剂对UV固化压敏胶进行改善，提高了UV压敏胶长时间耐高温高湿性能。其中，优选实施例1中，压敏胶剥离力达到1559 gf/25mm，高温高湿持粘力最久，综合性能最佳。
以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制，但凡采用等同替换或等效变换的形式所获得的技术方案，均应落在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种无溶剂、低成本UV固化压敏胶，其特征在于，所述UV压敏胶包括组分A和组分B：
所述组分A由以下质量百分比含量的成份组成：软单体5-16%，功能性单体25-34%，内聚力调节剂1-5%，光引发剂、分子量调节剂、稀释剂等共计1-3%；
所述内聚力调节剂是由高极性丙烯酸单体与光引发剂混合后，UV固化预聚合而成；
所述组分B为高分子树脂，占总重量百分比为42-68%。
2.根据权利要求1所述的无溶剂、低成本UV固化压敏胶，其特征在于，所述高极性丙烯酸单体为四氢呋喃丙烯酸酯、丙烯酰吗啉、N-乙烯基吡咯烷酮中一种或多种。
3.根据权利要求1所述的无溶剂、低成本UV固化压敏胶，其特征在于，所述软单体为丙烯酸异辛酯、丙烯酸异葵酯、丙烯酸正丁酯中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的无溶剂、低成本UV固化压敏胶，其特征在于，所述功能性单体为丙烯酸、衣康酸、丙烯酸异冰片酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟丁酯、甲基丙烯酸环己酯、(3,3,5)-三甲基环己基丙烯酸酯中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的无溶剂、低成本UV固化压敏胶，其特征在于，所述组分B为丙烯酸树脂、聚氨酯树脂的一种或多种，其分子量区间为20000-50000。
6.根据权利要求1所述的无溶剂、低成本UV固化压敏胶，其特征在于，所述光引发剂为2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、1-羟基环已基苯基酮、二苯基-(2,4,6-三甲基苯甲酰)氧磷、2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的无溶剂、低成本UV固化压敏胶，其特征在于，所述分子量调节剂为十二烷基硫醇；所述稀释剂为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯、己二醇二丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯中的一种或多种。
8.根据权利要求2所述的无溶剂、低成本UV固化压敏胶，其特征在于，所述内聚力调节剂的制备方法包括以下步骤：
将四氢呋喃丙烯酸酯、丙烯酰吗啉、N-乙烯基吡咯烷酮中的一种或多种与光引发剂进行混合，UV光照反应20-30分钟，得到分子量范围在5000-10000的内聚力调节剂。
9.一种无溶剂、低成本UV固化压敏胶的制备方法，其特征在于，所述UV固化压敏胶如权利要求1-8任一项所示，制备方法包括以下步骤：
将组分A与组分B混合均匀后，搅拌1-2个小时，得到UV固化压敏胶水。
10.一种压敏胶带，包括基材以及胶粘层，其特征在于，所述胶粘层为如权利要求1-8任一项所述的无溶剂、低成本UV固化压敏胶；所述压敏胶带的制备方法包括以下步骤：
将UV固化压敏胶涂覆在基材上，通过UV固化灯照射固化，制得UV固化压敏胶带。
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| CN110396370A (zh) * | 2019-08-07 | 2019-11-01 | 济南北方泰和新材料有限公司 | 一种uv-led固化改性丙烯酸酯压敏胶及其制备方法 |
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