CN113831847A - 胶粘剂及其制备方法和用途 - Google Patents

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朱世平
黄帅帅
万一辰
张祺
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Abstract

本申请提供一种胶粘剂及其制备方法和用途。胶粘剂，其原料以质量百分比计算，包括：丙烯酸类单体40％‑90％、氢键受体5％‑50％和引发剂1％‑5％。其中丙烯酸类单体和氢键受体组成可聚合的深共融溶剂。胶粘剂的制备方法，包括：将所述原料混合，反应得到所述胶粘剂。胶粘剂的用途，用于光学产品的生产。本申请提供的胶粘剂，能很好地被水溶解致使胶粘剂与被粘基材脱开，在提升性能的同时也降低了原材料的成本和安全性。

Description

胶粘剂及其制备方法和用途
技术领域
本申请涉及材料领域，尤其涉及一种胶粘剂及其制备方法和用途。
背景技术
胶粘剂在日常生活中起着重要的作用，如医疗、电子、房屋建筑和汽车。在过去的十年中，有很多具有独特用途的胶粘剂被成功开发了出来，包括水下胶粘剂、水基胶粘剂、耐低温胶粘剂等。然而在其他特殊领域，如在钻孔、切片光学透镜过程中，加工时需要用胶水将被加工物体牢固地粘在支架上。之后，工件需要在一定的外界刺激作用下与支架脱开。传统上，通常需要使用诸如有机溶剂浸泡、加热和UV照射等方法来分离粘合剂和粘合剂，但这不仅耗能又耗时，而且还会导致环境问题。不仅如此，热敏性工件在往往容易在分离过程发生表面破坏和腐蚀。
基于聚合物和离子液体(ILs)组成的离子凝胶胶粘剂可能是解决这一难题的潜在方法，离子凝胶胶粘剂的强粘结性能得益于聚合物链官能团与离子液体间丰富的相互作用，这种弱的相互作用可以在拉伸胶粘剂时通过耗散机械力来保持胶粘剂的完整性。然而，在触发剥离方面，离子凝胶粘接的试件往往需要通过上述触发才能使工件剥离。不仅如此，离子凝胶昂贵的价格和毒性也阻碍了离子凝胶胶粘剂的进一步商业化。
发明内容
本申请的目的在于提供一种胶粘剂及其制备方法和用途，以解决上述问题。
为实现以上目的，本申请采用以下技术方案：
一种胶粘剂，其原料以质量百分比计算，包括：
丙烯酸类单体40％-90％、氢键受体5％-50％和引发剂1％-5％。
优选地，所述丙烯酸类单体包括丙烯酸、甲基丙烯酸、β-(丙烯酰氧)丙酸和甲基丙烯酸羟乙酯中的一种或多种。
优选地，所述氢键受体包括氯化胆碱、利多卡因、甜菜碱、氟化胆碱、盐酸二甲胺、甲胺盐酸盐、四乙基氯化铵、三乙胺盐酸盐、二乙胺盐酸盐、乙胺盐酸盐、甘氨酸、三甲胺盐酸盐、四甲基氯化铵、(2-氯乙基)三甲基氯化铵、DL-脯氨酸、甘氨酸和丙氨酸中的一种或多种。
优选地，所述丙烯酸类单体与所述氢键受体的摩尔比为(1.5-2.5)：1。
优选地，所述胶粘剂还包括不可聚合的氢键供体。
优选地，所述不可聚合的氢键供体包括尿素、葡萄糖、丙三醇、1,4-丁二醇、丙二酸、乙二醇、己二酸、乙酰胺、硫脲、丁二酸、1,3-二甲基脲、草酸、乳酸、柠檬酸、N-甲基脲、1,1-二甲基脲、葵酸、果糖、三甘醇、正十二烷酸、薄荷醇和1-萘酚中的一种或多种。
优选地，所述引发剂包括1-羟基环己基苯基甲酮、苯基双(2，4，6-三甲基苯甲酰基)氧化膦、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、2-羟基-2-甲基-1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-1-丙酮、偶氮二异丁腈和过氧化苯甲酰中的一种或多种。
本申请还提供一种所述的胶粘剂的制备方法，包括：
将所述原料混合，反应得到所述胶粘剂。
优选地，所述反应包括加热反应或紫外固化反应；
优选地，所述加热反应的温度为60℃-80℃，时间为1h-24h；
优选的，所述紫外固化反应时间为5min-60min。
本申请还提供一种所述的胶粘剂的用途，用于光学产品的生产。
与现有技术相比，本申请的有益效果包括：
本申请提供的胶粘剂，选择丙烯酸类单体、氢键受体和引发剂作为原料，利用氢键受体与丙烯酸类单体形成的聚合物之间产生氢键网络，达到耗散机械力的作用，从而使得胶粘剂具有高粘接强度且触发脱开的优势，成为一种低成本、高强度、易脱粘的胶粘剂；同时，上述原料易得，在提升性能和安全性的同时也降低了原材料的成本，有着很大的应用前景。
本申请提供的胶粘剂的制备方法，工艺简单，成本低，可大规模工业化生产。
本申请提供的胶粘剂，应用广泛，尤其可以用于光学产品的生产。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对本申请范围的限定。
图1为实施例1得到的胶粘剂吊起重物的性能示意照片。
具体实施方式
如本文所用之术语：
“由……制备”与“包含”同义。本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。
连接词“由……组成”排除任何未指出的要素、步骤或组分。如果用于权利要求中，此短语将使权利要求为封闭式，使其不包含除那些描述的材料以外的材料，但与其相关的常规杂质除外。当短语“由……组成”出现在权利要求主体的子句中而不是紧接在主题之后时，其仅限定在该子句中描述的要素；其它要素并不被排除在作为整体的所述权利要求之外。
当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开了范围“1～5”时，所描述的范围应被解释为包括范围“1～4”、“1～3”、“1～2”、“1～2和4～5”、“1～3和5”等。当数值范围在本文中被描述时，除非另外说明，否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。
在这些实施例中，除非另有指明，所述的份和百分比均按质量计。
“质量份”指表示多个组分的质量比例关系的基本计量单位，1份可表示任意的单位质量，如可以表示为1g，也可表示2.689g等。假如我们说A组分的质量份为a份，B组分的质量份为b份，则表示A组分的质量和B组分的质量之比a：b。或者，表示A组分的质量为aK，B组分的质量为bK(K为任意数，表示倍数因子)。不可误解的是，与质量份数不同的是，所有组分的质量份之和并不受限于100份之限制。
“和/或”用于表示所说明的情况的一者或两者均可能发生，例如，A和/或B包括(A和B)和(A或B)。
一种胶粘剂，其原料以质量百分比计算，包括：
丙烯酸类单体40％-90％、氢键受体5％-50％和引发剂1％-5％。
当胶粘剂不包括不可聚合的氢键供体时，氢键受体和丙烯酸类单体实际上构成了可聚合的深共融溶剂，其中，丙烯酸类单体作为氢键供体存在。氢键相互作用由含有丙烯酸类单体聚合得到的丙烯酸类聚合物的羟基与氢键受体提供，丙烯酸类聚合物是很好的吸水材料，氢键受体能与水很好的相容，从而导致胶粘剂能很好地被水溶解和脱开。
可选的，胶粘剂的原料以质量百分比计算，丙烯酸类单体的用量可以是40％、50％、60％、70％、80％、90％或者40％-90％之间的任一值，氢键受体的用量可以是5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％或者5％-50％之间的任一值，引发剂的用量可以是1％、2％、3％、4％、5％或者1％-5％之间的任一值。
在一个可选的实施方式中，所述丙烯酸类单体包括丙烯酸、甲基丙烯酸、β-(丙烯酰氧)丙酸和甲基丙烯酸羟乙酯中的一种或多种。
在一个可选的实施方式中，所述氢键受体包括氯化胆碱、利多卡因、甜菜碱、氟化胆碱、盐酸二甲胺、甲胺盐酸盐、四乙基氯化铵、三乙胺盐酸盐、二乙胺盐酸盐、乙胺盐酸盐、甘氨酸、三甲胺盐酸盐、四甲基氯化铵、(2-氯乙基)三甲基氯化铵、DL-脯氨酸、甘氨酸和丙氨酸中的一种或多种。
在一个可选的实施方式中，所述丙烯酸类单体与所述氢键受体的摩尔比为(1.5-2.5)：1。
可选的，所述丙烯酸类单体与所述氢键受体的摩尔比可以为1.5：1、2：1、2.5：1或者(1.5-2.5)：1之间的任一值。
在一个可选的实施方式中，所述胶粘剂还包括不可聚合的氢键供体。
当胶粘剂还包括不可聚合的氢键供体时，该胶粘剂由丙烯酸类单体、含有氢键受体和不可聚合的氢键供体的深共融溶剂构成。其中氢键相互作用由丙烯酸类单体聚合得到的高分子聚合物的羟基与深共融溶剂中的氢键供体和氢键受体提供。含有丙烯酸基团的高分子聚合物是很好的吸水材料，深共融溶剂能与水很好的相容，从而导致胶粘剂能很好地被水溶解致使胶粘剂与被粘基材脱开。
在一个可选的实施方式中，所述不可聚合的氢键供体包括尿素、葡萄糖、丙三醇、1,4-丁二醇、丙二酸、乙二醇、己二酸、乙酰胺、硫脲、丁二酸、1,3-二甲基脲、草酸、乳酸、柠檬酸、N-甲基脲、1,1-二甲基脲、葵酸、果糖、三甘醇、正十二烷酸、薄荷醇和1-萘酚中的一种或多种。
在一个可选的实施方式中，所述引发剂包括1-羟基环己基苯基甲酮、苯基双(2，4，6-三甲基苯甲酰基)氧化膦、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、2-羟基-2-甲基-1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-1-丙酮、偶氮二异丁腈和过氧化苯甲酰中的一种或多种。
本申请还提供一种所述的胶粘剂的制备方法，包括：
将所述原料混合，反应得到所述胶粘剂。
在一个可选的实施方式中，所述反应包括加热反应或紫外固化反应；
在一个可选的实施方式中，所述加热反应的温度为60℃-80℃，时间为1h-24h；
在一个可选的实施方式中，所述紫外固化反应时间为5min-60min。
可选的，所述加热反应的温度可以为60℃、65℃、70℃、75℃、80℃或者60℃-80℃之间的任一值，时间可以为1h、2h、4h、6h、8h、10h、12h、14h、16h、18h、20h、22h、24h或者1h-24h之间的任一值；所述紫外固化反应时间可以为5min、10min、15min、20min、25min、30min、35min、40min、45min、50min、55min、60min或者5min-60min之间的任一值。
本申请还提供一种所述的胶粘剂的用途，用于光学产品的生产。
例如，在光学透镜钻孔，加工时，需要一种透明的，紫外光可固化的，而且具有强黏附力的胶粘剂固定工件以便对其进行修饰和加工，但在加工完成之后，需要及时地借用外界作用将工件拿下来，这时候就需要胶粘剂在一些特定的刺激下降低粘接强度以便工件的顺利脱离。传统使用的胶粘剂都需要使用一些破坏性的方法，例如有机溶剂浸泡，加热等强外界作用，这样不仅得不到很好的脱粘效果，而且耗时耗能，同时还会污染环境。而采用本申请提供的胶粘剂，用水浸泡即可使工件很轻易地被剥离下来。
下面将结合具体实施例对本申请的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本申请，而不应视为限制本申请的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
实施例1
本实施例提供一种胶粘剂及其制备方法，具体如下：
将2.8g丙烯酸，1.2g由尿素和氯化胆碱以摩尔比为2：1混合而成的深共融溶液和79mg1-羟基环己基苯基甲酮(PI184)混合均匀，真空脱气30s，后将前体液涂敷在基材后通过紫外固化。光源功率密度为50mW/cm2,时间10min。
图1为实施例1得到的胶粘剂吊起重物的性能示意照片(胶粘剂胶粘面积大致为7平方厘米，吊起的重物重约24kg)。图1表明，本申请获得的胶粘剂具有优异的黏合性能。
实施例2
本实施例提供一种胶粘剂及其制备方法，具体如下：
将2.8g丙烯酸，1.2g由1,4-丁二醇和氯化胆碱以摩尔比为2：1混合而成的深共融溶液和79mg1-羟基环己基苯基甲酮(PI184)混合均匀，真空脱气30s，后将前体液涂敷在基材后通过紫外固化。光源功率密度为50mW/cm2,时间10min。
实施例3
本实施例提供一种胶粘剂及其制备方法，具体如下：
将2.8g丙烯酸，1.2g由丙三醇和氯化胆碱以摩尔比为2：1混合而成的深共融溶液和79mg1-羟基环己基苯基甲酮(PI184)混合均匀，真空脱气30s，后将前体液涂敷在基材后通过紫外固化。光源功率密度为50mW/cm2，时间10min。
实施例4
本实施例提供一种胶粘剂及其制备方法，具体如下：
将3.8g甲基丙烯酸羟乙酯，0.2g由丙三醇和氯化胆碱以摩尔比为2：1混合而成的深共融溶液和59mg1-羟基环己基苯基甲酮(PI184)混合均匀，真空脱气30s，后将前体液涂敷在基材后通过紫外固化。光源功率密度为50mW/cm2,时间10min。
实施例5
本实施例提供一种胶粘剂及其制备方法，具体如下：
将1.44g丙烯酸，1.39g氯化胆碱和40mg 1-羟基环己基苯基甲酮(PI184)混合均匀，在80℃油浴下搅拌5-10min，静置至室温后真空脱气30s，后将前体液涂敷在基材后通过紫外固化。光源功率密度为50mW/cm2,时间10min。
实施例6
本实施例提供一种胶粘剂及其制备方法，具体如下：
将1.44g丙烯酸，0.8154g乙胺盐酸盐和40mg 1-羟基环己基苯基甲酮(PI184)混合均匀，在80℃油浴下搅拌5-10min，静置至室温后真空脱气30s，后将前体液涂敷在基材后通过紫外固化。光源功率密度为50mW/cm2,时间10min。
实施例7
本实施例提供一种胶粘剂及其制备方法，具体如下：
将1.44g丙烯酸，0.956g三甲胺盐酸盐和40mg 1-羟基环己基苯基甲酮(PI184)混合均匀，在80℃油浴下搅拌5-10min，静置至室温后真空脱气30s，后将前体液涂敷在基材后通过紫外固化。光源功率密度为50mW/cm2,时间10min。
实施例8
将2.8g丙烯酸，1.2g由乙二醇和氯化胆碱以摩尔比为2：1混合而成的深共融溶液和79mg1-羟基环己基苯基甲酮(PI184)混合均匀，真空脱气30s，后将前体液涂敷在基材后通过紫外固化。光源功率密度为50mW/cm2,时间10min。
实施例9
将2.8g丙烯酸，1.2g由丙二酸和氯化胆碱以摩尔比为1：1混合而成的深共融溶液和66mg1-羟基环己基苯基甲酮(PI184)混合均匀，真空脱气30s，后将前体液涂敷在基材后通过紫外固化。光源功率密度为50mW/cm2,时间10min。
实施例10
将1.44g丙烯酸，1.657g四乙基氯化铵和40mg 1-羟基环己基苯基甲酮(PI184)混合均匀，在80℃油浴下搅拌5-10min，静置至室温后真空脱气30s，后将前体液涂敷在基材后通过紫外固化。光源功率密度为50mW/cm2,时间10min。
实施例11
将1.44g丙烯酸，1.096g甲基氯化铵和40mg 1-羟基环己基苯基甲酮(PI184)混合均匀，在80℃油浴下搅拌5-10min，静置至室温后真空脱气30s，后将前体液涂敷在基材后通过紫外固化。光源功率密度为50mW/cm2,时间10min。
对比例1
使用商用3M快干胶(型号CA40H)粘结不同的基材(玻璃，金属，陶瓷，塑料)，测量其与不同基材的搭接剪切强度。
测试上述实施例和对比例得到的胶粘剂的胶粘性能和水浸泡脱胶时间，结果如下表1所示：
表1测试结果
Figure BDA0003327974980000101
Figure BDA0003327974980000111
由上表1可知，以粘接基材都为玻璃举例，对比例1提供的商用的3M快干胶在玻璃上的粘接性能只有2MPa，只有本申请制备的胶粘剂的20％不到。
本申请制备的胶粘剂可以在水的浸泡下迅速脱粘：将本申请提供的胶粘剂浸入水中十分钟后，粘接强度立即有了80％的下降，便于光学镜片加工后的脱粘。
本申请提供的胶粘剂可完全溶于水中，成本较低且对环境友好。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。
此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本申请的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在上面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本申请的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种胶粘剂，其特征在于，其原料以质量百分比计算，包括：
丙烯酸类单体40％-90％、氢键受体5％-50％和引发剂1％-5％。
2.根据权利要求1所述的胶粘剂，其特征在于，所述丙烯酸类单体包括丙烯酸、甲基丙烯酸、β-(丙烯酰氧)丙酸和甲基丙烯酸羟乙酯中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的胶粘剂，其特征在于，所述氢键受体包括氯化胆碱、利多卡因、甜菜碱、氟化胆碱、盐酸二甲胺、甲胺盐酸盐、四乙基氯化铵、三乙胺盐酸盐、二乙胺盐酸盐、乙胺盐酸盐、甘氨酸、三甲胺盐酸盐、四甲基氯化铵、(2-氯乙基)三甲基氯化铵、DL-脯氨酸、甘氨酸和丙氨酸中的一种或多种。
4.根据权利要求3所述的胶粘剂，其特征在于，所述丙烯酸类单体与所述氢键受体的摩尔比为(1.5-2.5)：1。
5.根据权利要求1所述的胶粘剂，其特征在于，所述胶粘剂还包括不可聚合的氢键供体。
6.根据权利要求5所述的胶粘剂，其特征在于，所述不可聚合的氢键供体包括尿素、葡萄糖、丙三醇、1,4-丁二醇、丙二酸、乙二醇、己二酸、乙酰胺、硫脲、丁二酸、1,3-二甲基脲、草酸、乳酸、柠檬酸、N-甲基脲、1,1-二甲基脲、葵酸、果糖、三甘醇、正十二烷酸、薄荷醇和1-萘酚中的一种或多种。
7.根据权利要求1-6任一项所述的胶粘剂，其特征在于，所述引发剂包括1-羟基环己基苯基甲酮、苯基双(2，4，6-三甲基苯甲酰基)氧化膦、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、2-羟基-2-甲基-1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-1-丙酮、偶氮二异丁腈和过氧化苯甲酰中的一种或多种。
8.一种权利要求1-7任一项所述的胶粘剂的制备方法，其特征在于，包括：
将所述原料混合，反应得到所述胶粘剂。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述反应包括加热反应或紫外固化反应；
优选地，所述加热反应的温度为60℃-80℃，时间为1h-24h；
优选的，所述紫外固化反应时间为5min-60min。
10.一种权利要求1-7任一项所述的胶粘剂的用途，其特征在于，用于光学产品的生产。
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