CN115717043A - 一种紫外线光固化粘合剂及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及粘合剂的技术领域,公开了一种紫外线光固化粘合剂及其制备方法和应用,所述粘合剂包括脂肪族聚氨酯丙烯酸酯、甲基丙烯酸羟乙酯、粘性促进剂、异冰片基丙烯酸酯、光引发剂、羟基乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯。所述粘合剂利用UV LED紫外线光固化,耗能低,固化速度快,固化过程不产生臭氧,对环境和人体友好;且将粘合剂应用于粘合塑料底材和塑料膜,能够对塑料底材和塑料膜起到很好的附着力,粘合力在60℃高温及零下30℃的低温环境下均非常稳定,能够应对恶劣条件下的运输,保证制品的稳定性能;且固化后的粘合剂的断裂伸长率特别高,达到200~300%,具有耐黄变性好等优点。
Description
技术领域
本发明涉及粘合剂的技术领域,特别涉及一种紫外线光固化粘合剂及其制备方法和应用。
背景技术
传统的热熔胶粘合剂是指乙烯-醋酸乙烯共聚物或乙烯-1-丁烯聚合物,乙烯-醋酸乙烯共聚物或乙烯-1-丁烯聚合物均为固态粒状物质,二者的熔点一般在75℃左右,需通过加热设备将固态物质溶解至液态才具有粘性,才能用于制备粘合剂,然后随着溶解后溶液的温度逐渐降低至常温,制得粘合剂,将上述粘合剂涂覆于基材上,然后在常温下即可固化成膜,然而上述加热溶解乙烯-醋酸乙烯共聚物或乙烯-1-丁烯聚合物的过程大约用时20min,施工时间长,需耗用大量的电能,而且加热过程会释放大量的二氧化碳废气,对环境污染较大。
此外,将上述的热熔胶涂覆于基材(三聚氰胺板材)上,再在涂覆有热熔胶的基材上覆盖PET膜,热熔胶成膜后即可形成复合板材,但是上述复合板材如长期在高温或低温的环境下使用,涂层(即固化后的热熔胶)对三聚氰胺板材及PET膜的粘合性能会变得低下,附着力变差,且会伴随着涂层起泡以及基材脱落的现象。
可见,现有技术还有待改进和提高。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足之处,本发明的目的在于提供一种紫外线光固化粘合剂及其制备方法和应用,旨在解决传统热熔胶粘合剂的制备过程耗能高,不环保,且粘合剂成膜后形成的涂层在高温或低温环境下性能差的问题。
为了达到上述目的,本发明采取了以下技术方案:
一种紫外线光固化粘合剂,按重量份计算,包括如下组分:60~63.5份脂肪族聚氨酯丙烯酸酯、5~7份甲基丙烯酸羟乙酯、11~12份粘性促进剂、12~14份异冰片基丙烯酸酯、3~4.5份光引发剂、以及3~5份羟基乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯。
所述的紫外线光固化粘合剂,其中,所述粘性促进剂为四氢化糠基丙烯酸酯。
所述的紫外线光固化粘合剂,其中,所述光引发剂包括0.5~1份的1-羟基-环己基-苯基甲酮和2.5~3.5份2,4,6-三甲基苯酰基-二苯基氧化瞵。
所述的紫外线光固化粘合剂,其中,所述紫外线光固化粘合剂的固化光源的波长为385nm或395nm。
所述的紫外线光固化粘合剂,其中,所述紫外线光固化粘合剂固化后的断裂伸长率为200~300%。
一种紫外线光固化粘合剂的制备方法,包括如下步骤:
将脂肪族聚氨酯丙烯酸酯、甲基丙烯酸羟乙酯、粘性促进剂、光引发剂投入容器中,用分散机分散至光引发剂溶解,向容器内加入异冰片基丙烯酸酯、羟基乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯,用分散机分散均匀,制得紫外线光固化粘合剂。
所述的紫外线光固化粘合剂的制备方法,其中,所述紫外线光固化粘合剂的粘度为1500~2000mPa·S(25℃),细度≤20微米。
一种紫外线光固化粘合剂的应用,将所述的紫外线光固化粘合剂涂覆于塑料底材或三聚氰胺板材上,将塑料膜覆盖在涂覆有紫外线光固化粘合剂的塑料底材或三聚氰胺板材上,经紫光线光固化。
所述的紫外线光固化粘合剂的应用,其中,所述紫外线光固化粘合剂的涂覆量为60~80g/m2。
所述的紫外线光固化粘合剂的应用,其中,所述紫外线光固化的固化速度为10~15m/min。
有益效果:
本发明提供了一种紫外线光固化粘合剂及其制备方法和应用,具有如下优点:
1、耗能低,传统的热熔胶粘合剂通过加热的方式溶解相比,UV LED是一个冷光源,波长在385nm和395nm,红外光谱范围内没有输出,无需使用复杂的加热设备,且紫外发光二极管(UV LED)的电-光转换效率高,能节约50~75%的电力,固化速度快,固化时间短,生产效率高。
2、使用紫外发光二极管更加环保,不会产生臭氧,对环境无污染;且固化速度快,效率高,与UV固化相比,其使用的灯管是汞灯,汞灯含有水银,而水银对环境和人体均有伤害;且固化过程有臭氧产生。
3、粘合剂对塑料底材,特别是PET膜粘合三聚氰胺板材的粘合力特优,具有很好的附着力,且粘合力在60℃高温及零下30℃的低温环境下均非常稳定,能够应对恶劣条件下的运输,保证制品的稳定性能。
4、固化后的粘合剂的断裂伸长率特别高,达到200~300%,与底材粘合后,具有特优的粘合力;且固化后的粘合剂耐黄变性好,对PTE透明膜的透明度不影响。
具体实施方式
本发明提供一种紫外线光固化粘合剂及其制备方法和应用,为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确,以下举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明的保护范围。
本发明提供一种紫外线光固化粘合剂,按重量份计算,包括如下组分:60~63.5份脂肪族聚氨酯丙烯酸酯、5~7份甲基丙烯酸羟乙酯、11~12份粘性促进剂、12~14份异冰片基丙烯酸酯、3~4.5份光引发剂、以及3~5份羟基乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯。
脂肪族聚氨酯丙烯酸酯低聚物为预聚物,本实施例中,其可采用湖南长沙广欣新材料科技有限公司型号为LT-6039B或广东省广州瀚东贸易有限公司型号为H690的产品,此脂肪族聚氨酯丙烯酸酯低聚物具有优异的粘附力和柔韧性,对塑料底材(塑料底材有如聚碳酸酯PC,ABS(丙烯腈、丁二烯、苯乙烯的三元共聚物),PMMA(有机玻璃的一种通俗名称),聚氯乙烯PVC,聚对苯二甲酸乙二醇酯PET,PET粘合三聚氰氨板等)具有优异的附着力和粘合力,交联固化后形成的胶层具有较高的伸长率、粘合力;漆膜强度;耐黄变好,不会影响粘附物的透明度;以及耐温性强等优点。
甲基丙烯酸羟乙酯是单官能度单体,在体系中作为活性稀释剂,具有低收缩性,对底材附着力强、稀释性佳,用来稀释脂肪族聚氨酯丙烯酸酯低聚物。
异冰片基丙烯酸酯是单官能度单体,在体系中作为活性稀释剂,其具有稀释性强、附着力佳、柔韧性佳等优点。
粘性促进剂主要用于提升粘合剂的粘结性能,从而提升粘合剂固化后胶层的断裂伸长率和柔韧性,用于应对高温或低温等恶劣环境下,胶层对底材附着力差的问题。
光引发剂用于吸收UV LED冷光源发出的波长,继而引发体系中聚合反应的快速进行。
羟基乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯为助剂,附着力促进剂,在粘合剂体系中用于增强塑料底材与塑料膜之间的附着力,防止塑料底材脱落。
上述紫外线光固化粘合剂为利用UV LED紫外线光固化的粘合剂,具有如下优点:
1、耗能低,传统的热熔胶粘合剂通过加热的方式溶解相比,UV LED是一个冷光源,波长在385nm和395nm,红外光谱范围内没有输出,无需使用复杂的加热设备,且紫外发光二极管(UV LED)的电-光转换效率高,能节约50~75%的电力。
2、使用紫外发光二极管更加环保,不会产生臭氧,对环境无污染;且固化速度快,效率高,与UV固化相比,其使用的灯管是汞灯,汞灯含有水银,而水银对环境和人体均有伤害;且固化过程有臭氧产生。
3、粘合剂对塑料底材,特别是PET膜粘合三聚氰胺板材的粘合力特优,具有很好的附着力,且粘合力在高温及低温环境下均非常稳定,能够应对恶劣条件下的运输,保证制品的稳定性能。
在一些实施方式中,所述粘性促进剂为四氢化糠基丙烯酸酯。四氢化糠基丙烯酸酯单官能度单体具有耐候性佳,耐化学性好,且能够大大提升粘合剂对塑料底材的附着力。如不添加上述四氢化糠基丙烯酸酯,则会大大降低粘合剂固化后的断裂伸长率,从而影响胶层的粘结力、附着力,容易造成胶层起泡或底材脱落的问题发生。
在某些实施方式中,所述光引发剂包括0.5~1份的1-羟基-环己基-苯基甲酮和2.5~3.5份2,4,6-三甲基苯酰基-二苯基氧化瞵。1-羟基-环己基-苯基甲酮为白色结晶粉末的光引发剂,吸收波长在280~330nm,添加少量的1-羟基-环己基-苯基甲酮能够提升涂层的表干性。2,4,6-三甲基苯酰基-二苯基氧化瞵为淡黄色固态粉末状的光引发剂,吸收波长在295~400nm。与1-羟基-环己基-苯基甲酮相比,2,4,6-三甲基苯酰基-二苯基氧化瞵的吸收波长较长,能够提升涂层的深层固化效果,两种引发剂的协同作用下,有利于提升涂层的深层固化效果以及表层固化效果。
在一些实施例中,所述紫外线光固化粘合剂的固化光源的波长为385nm或395nm。385nm或395nm的波长均在2,4,6-三甲基苯酰基-二苯基氧化瞵的吸收波长范围内,产生的能量能够激发交联反应的进行。具体的,固化光源对粘合剂照射时,先用800~1100mj/cm2的能量进行初次固化,再用2500~2800mj/cm2的能量使粘合剂完全固化,使粘合剂牢牢地粘合在塑料底材和膜材之间。
在一些实施例中,所述紫外线光固化粘合剂固化后的断裂伸长率为200~300%。上述胶层固化后的断裂伸长率能够达到200~300%,说明胶层能够对塑料底材产生非常好的粘合力、附着力,即便是在高温、低温的恶劣条件下仍能满足附着力的要求,而断裂伸长率很小或没有时,则说明粘合剂没有粘性,无法粘合,尤其是在高温或低温等恶劣条件下。
本发明还提供了一种紫外线光固化粘合剂的制备方法,包括如下步骤:
将脂肪族聚氨酯丙烯酸酯、甲基丙烯酸羟乙酯、粘性促进剂、光引发剂投入容器中,用分散机在转速700rpm/min的条件下分散10~20min,分散至光引发剂溶解,取样检验;当细度达≤20微米时,向容器内加入异冰片基丙烯酸酯、羟基乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯,以700rpm/min的转速用分散机分散5min,混合均匀后,制得紫外线光固化粘合剂。
在一些实施例中,所述紫外线光固化粘合剂的粘度为1500~2000mPa·S(25℃),上述粘度范围内的紫外线光固化粘合剂具有一定的流动性以及稠度,能够通过辊涂机将粘合剂辊涂在塑料底材的表面。过低的粘度使粘合剂的流动性过好而无法在塑料底材的表面形成一定涂覆量的粘合剂。而过高的粘度则会使粘合剂失去流动性,过于浓稠,而增大将其辊涂均匀的难度。
在一些实施例中,所述紫外线光固化粘合剂的细度≤20微米。粘合剂的细度影响涂层的质量、光泽度、细腻度、耐久性、贮存稳定性等。颗粒细、分散程度好的粘合剂,制得的涂层表面平整、光泽好,手感更加细腻,且在贮存过程中物料不易产生沉淀、结块等现象,提高了贮存稳定性。
本发明还提供了一种紫外线光固化粘合剂的应用,将所述的紫外线光固化粘合剂涂覆于塑料底材或三聚氰胺板材上,将塑料膜覆盖在涂覆有紫外线光固化粘合剂的塑料底材或三聚氰胺板材上,经紫光线光固化。在一些实施方式中,所述塑料底材有如聚碳酸酯PC,ABS(丙烯腈、丁二烯、苯乙烯的三元共聚物),PMMA(有机玻璃的一种通俗名称),聚氯乙烯PVC,聚对苯二甲酸乙二醇酯PET,PET粘合三聚氰氨板等。在一些实施方式中,所述塑料膜为PET膜,且PET膜可为亮光膜、哑光膜、肤感膜等,贴膜后的三聚氰胺板材更加美观,层次感分明,手感细腻,硬度高,且抗污力强。能够应用于定制家具用品、橱柜、酒店家具用品、护墙板、木门、门板等方面,应用广泛。
在一些实施例中,所述紫外线光固化粘合剂的涂覆量为60~80g/m2。涂覆量影响PET膜与三聚氰胺板材之间的附着力,过低的涂覆量会降低PET膜与塑料底材的附着力,容易造成塑料底材起泡或脱落。过高的涂覆量影响粘合剂的固化效果,增长UV LED二极管的照射时间。
在一些实施例中,涂覆有所述紫外线光固化粘合剂的复合板材的固化速度为10~15m/min。上述固化速度相对于热熔胶粘合剂长时间的固化速度而言,有利于提升紫外线光固化粘合剂的固化速度,提升生产效率。
为了进一步说明本发明提供的一种紫外线光固化粘合剂及其制备方法和应用,提供如下实施例。
实施例1
一种紫外线光固化粘合剂,按重量份计算,包括如下组分:63.5份脂肪族聚氨酯丙烯酸酯(LT-6039B)、5份甲基丙烯酸羟乙酯、11份四氢化糠基丙烯酸酯、14份异冰片基丙烯酸酯、1份的1-羟基-环己基-苯基甲酮、2.5份2,4,6-三甲基苯酰基-二苯基氧化瞵、以及3份羟基乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯。
一种紫外线光固化粘合剂的制备方法,包括如下步骤:
将脂肪族聚氨酯丙烯酸酯、甲基丙烯酸羟乙酯、粘性促进剂、光引发剂投入容器中,用分散机在转速700rpm/min的条件下分散10min,分散至光引发剂溶解,取样检验;当细度达≤20微米时,向容器内加入异冰片基丙烯酸酯、羟基乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯,以700rpm/min的转速用分散机分散5min,混合均匀后,制得紫外线光固化粘合剂。所述紫外线光固化粘合剂的粘度为1580mPa·S(25℃)。使用时,所述紫外线光固化粘合剂的固化光源为395nm中的一种。所述紫外线光固化粘合剂的涂覆量为60g/m2,固化速度为10m/min。
实施例2
一种紫外线光固化粘合剂,按重量份计算,包括如下组分:60份脂肪族聚氨酯丙烯酸酯(H690)、7份甲基丙烯酸羟乙酯、12份四氢化糠基丙烯酸酯、13份异冰片基丙烯酸酯、0.5份的1-羟基-环己基-苯基甲酮、3.5份2,4,6-三甲基苯酰基-二苯基氧化瞵、以及4份羟基乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯。
一种紫外线光固化粘合剂的制备方法,包括如下步骤:
将脂肪族聚氨酯丙烯酸酯、甲基丙烯酸羟乙酯、粘性促进剂、光引发剂投入容器中,用分散机在转速700rpm/min的条件下分散15min,分散至光引发剂溶解,取样检验;当细度达≤20微米时,向容器内加入异冰片基丙烯酸酯、羟基乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯,以700rpm/min的转速用分散机分散5min,混合均匀后,制得紫外线光固化粘合剂。所述紫外线光固化粘合剂的粘度为1850mPa·S(25℃)。使用时,所述紫外线光固化粘合剂的固化光源为395nm中的一种。所述紫外线光固化粘合剂的涂覆量为70g/m2,固化速度为13m/min。
实施例3
一种紫外线光固化粘合剂,按重量份计算,包括如下组分:62份脂肪族聚氨酯丙烯酸酯(LT-6039B)、6份甲基丙烯酸羟乙酯、12份四氢化糠基丙烯酸酯、12份异冰片基丙烯酸酯、0.5份的1-羟基-环己基-苯基甲酮、2份2,4,6-三甲基苯酰基-二苯基氧化瞵、以及5份羟基乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯。
一种紫外线光固化粘合剂的制备方法,包括如下步骤:
将脂肪族聚氨酯丙烯酸酯、甲基丙烯酸羟乙酯、粘性促进剂、光引发剂投入容器中,用分散机在转速700rpm/min的条件下分散20min,分散至光引发剂溶解,取样检验;当细度达≤20微米时,向容器内加入异冰片基丙烯酸酯、羟基乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯,以700rpm/min的转速用分散机分散5min,混合均匀后,制得紫外线光固化粘合剂。所述紫外线光固化粘合剂的粘度为1940mPa·S(25℃)。使用时,所述紫外线光固化粘合剂的固化光源为385nm中的一种。所述紫外线光固化粘合剂的涂覆量为80g/m2,固化速度为15m/min。
对比例1
一种紫外线光固化粘合剂,按重量份计算,包括如下组分:63.5份脂肪族聚氨酯丙烯酸酯(LT-6039B)、5份甲基丙烯酸羟乙酯、25份异冰片基丙烯酸酯、1份的1-羟基-环己基-苯基甲酮、2.5份2,4,6-三甲基苯酰基-二苯基氧化瞵、以及3份羟基乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯。
对比例1的制备方法与实施例1相同,此处不再赘述。
对比例2
一种紫外线光固化粘合剂,按重量份计算,包括如下组分:63.5份脂肪族聚氨酯丙烯酸酯(LT-6039B)、5份甲基丙烯酸羟乙酯、11份四氢化糠基丙烯酸酯、14份异冰片基丙烯酸酯、2.5份2,4,6-三甲基苯酰基-二苯基氧化瞵、以及3份羟基乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯。
对比例2的制备方法与实施例1相同,此处不再赘述。
测试
1、附着力测试:将实施例1~3和对比例1~2制得的粘合剂在三聚氰胺板材上用辊涂机辊压粘合剂,然后用膜机将PET膜覆盖在已辊涂有粘合剂的三聚氰板板材上。用380nm或395nm的紫外光固化,能量在800~1100mj/cm2,最后用2500~2800mj/cm2的能量使粘合剂完全固化,将样品自然放置至室温,用1KN的拉力撕拉PET胶膜,观察PET胶膜是否存在脱落、起泡的现象。
2、高温、低温稳定性测试:将上述样品置于60℃的高温下4小时,然后将上述样品置于零下30℃的低温下4小时,此为一个循环,连续测试21个循环,即168小时(一周),观察样品是否存在脱落、起泡的现象。
3、断裂伸长率测试:将经过380nm或395nm的紫外光固化照射,紫外光能量在800~1100mj/cm2,再用2500~2800mj/cm2的紫外光能量使粘合剂完全固化后的胶层进行测试。
结果如下表所示:
对比例1中未添加四氢化糠基丙烯酸酯,与实施例1~3相比,大大降低了粘合剂的附着力,粘合性能。对比例2中未添加1-羟基-环己基-苯基甲酮,影响粘合剂的固化效果,削弱了粘合剂的表干性,对底材的附着力有一定程度的影响。
综上所述,本发明提供的一种紫外线光固化粘合剂为利用UV LED紫外线光固化的粘合剂,具有如下优点:
1、耗能低,传统的热熔胶粘合剂通过加热的方式溶解相比,UV LED是一个冷光源,波长在385nm和395nm,红外光谱范围内没有输出,无需使用复杂的加热设备,且紫外发光二极管(UV LED)的电-光转换效率高,能节约50~75%的电力,固化速度快,固化时间短,生产效率高。
2、使用紫外发光二极管更加环保,不会产生臭氧,对环境无污染;且固化速度快,效率高,与UV固化相比,其使用的灯管是汞灯,汞灯含有水银,而水银对环境和人体均有伤害;且固化过程有臭氧产生。
3、粘合剂对塑料底材,特别是PET膜粘合三聚氰胺板材的粘合力特优,具有很好的附着力,且粘合力在60℃高温及零下30℃的低温环境下均非常稳定,能够应对恶劣条件下的运输,保证制品的稳定性能。
4、固化后的粘合剂的断裂伸长率特别高,达到200~300%,与底材粘合后,具有特优的粘合力;且固化后的粘合剂耐黄变性好,对PTE透明膜的透明度不影响。
可以理解的是,对本领域普通技术人员来说,可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,而所有这些改变或替换都应属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种紫外线光固化粘合剂,其特征在于,按重量份计算,包括如下组分:60~63.5份脂肪族聚氨酯丙烯酸酯、5~7份甲基丙烯酸羟乙酯、11~12份粘性促进剂、12~14份异冰片基丙烯酸酯、3~4.5份光引发剂、以及3~5份羟基乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯。
2.根据权利要求1所述的紫外线光固化粘合剂,其特征在于,所述粘性促进剂为四氢化糠基丙烯酸酯。
3.根据权利要求1所述的紫外线光固化粘合剂,其特征在于,所述光引发剂包括0.5~1份的1-羟基-环己基-苯基甲酮和2.5~3.5份2,4,6-三甲基苯酰基-二苯基氧化瞵。
4.根据权利要求3所述的紫外线光固化粘合剂,其特征在于,所述紫外线光固化粘合剂的固化光源的波长为385nm或395nm。
5.根据权利要求1所述的紫外线光固化粘合剂,其特征在于,所述紫外线光固化粘合剂固化后的断裂伸长率为200~300%。
6.一种制备如权利要求1-5任一项所述的紫外线光固化粘合剂的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
将脂肪族聚氨酯丙烯酸酯、甲基丙烯酸羟乙酯、粘性促进剂、光引发剂投入容器中,用分散机分散至光引发剂溶解,向容器内加入异冰片基丙烯酸酯、羟基乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯,用分散机分散均匀,制得紫外线光固化粘合剂。
7.根据权利要求6所述的紫外线光固化粘合剂的制备方法,其特征在于,所述紫外线光固化粘合剂的粘度为1500~2000mPa·S(25℃),细度≤20微米。
8.一种紫外线光固化粘合剂的应用,其特征在于,将如权利要求1-5任一项所述的紫外线光固化粘合剂涂覆于塑料底材或三聚氰胺板材上,将塑料膜覆盖在涂覆有紫外线光固化粘合剂的塑料底材或三聚氰胺板材上,经紫光线光固化。
9.根据权利要求8所述的紫外线光固化粘合剂的应用,其特征在于,所述紫外线光固化粘合剂的涂覆量为60~80g/m2。
10.根据权利要求8所述的紫外线光固化粘合剂的应用,其特征在于,所述紫外线光固化的固化速度为10~15m/min。
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