CN115894772A

CN115894772A - 热固化丙烯酸泡棉及其制备方法

Info

Publication number: CN115894772A
Application number: CN202211261533.6A
Authority: CN
Inventors: 夏红桃; 王凯; 陈华统; 龙冲
Original assignee: Xinlun Electronic Materials Changzhou Co ltd
Current assignee: Xinlun Electronic Materials Changzhou Co ltd
Priority date: 2022-10-14
Filing date: 2022-10-14
Publication date: 2023-04-04

Abstract

本发明属于泡棉材料技术领域，具体涉及一种热固化丙烯酸泡棉，丙烯酸发泡的基质通过聚合下述重量份物质得到丙烯酸树脂：丙烯酸烷基酯类单体90～100份；极性单体1～10份；硅烷偶联剂0.05～2份；自由基引发剂0.05～1份；有机溶剂300～500份；本发明的热固化丙烯酸泡棉及其制备方法通过在丙烯酸树脂合成阶段加入硅烷偶联剂，在热引发聚合时使硅烷偶联剂双键与其他单体共聚进入高分子主链中，在发泡后硅烷偶联剂的链端与固化剂耦合，从而实现交联固化，该生产工艺简单、对设备要求低、可生产薄型泡棉，且泡棉具有优良的抗冲击性、压缩回弹性和填充性，可作为优异的缓冲材料应用于电子设备的显示模组中。

Description

热固化丙烯酸泡棉及其制备方法

技术领域

本发明属于泡棉材料技术领域，具体涉及一种热固化丙烯酸泡棉及其制备方法。

背景技术

随着电子行业的不断发展，液晶屏幕得到了广泛应用，在OLED显示模组逐步大量使用之前，液晶屏幕主要以LCD显示模组为主，在LCD显示模组上设有以PET为基材的缓冲泡棉层，这类泡棉主要包括PU泡棉、PE泡棉、丙烯酸泡棉等，以避免屏幕碰撞。但现如今OLED显示模组愈加轻薄轻型化，相对于缓冲泡棉的设计要求则也更高。

其中，丙烯酸泡棉在极小的粘接面积上保持了出色的粘接强度，吸收跌落和碰撞时的冲击力，发挥优异的减震效果，从而避免盖板玻璃的脱落或碎裂。同时，产品易于模切，适用于各种大小尺寸电子设备的粘接和固定，还可实现防水密封。

CN113861860A中公开了一种防水型耐点冲击吸收丙烯酸泡棉胶带及制备方法，包括离型保护层和黏弹性体组合泡棉及泡棉表面处理层，其中黏弹性体泡棉层由丙烯酸树脂与橡胶组合物、固化剂、偶联剂、分散剂、黑色颜料和未膨胀发泡粉组成，搅拌均匀后徒步在双面PET离型膜上，通过高温发泡至100-150um后收卷成丙烯酸泡棉胶带。

CN113444469A中公开了一种高弹性光固化丙烯酸泡棉胶带的合成工艺，首先得到预聚体溶液，在进行制备胶水，在一片PET哑光离型膜上滴上胶水后盖上另一片PET哑光离型膜，在膜边贴上档条，压辊制得胶带，经UV固化后制得高弹性光固化丙烯酸泡棉胶带。

CN114106731A中公开了一种柔性高回弹丙烯酸缓冲泡棉及其制备方法和应用，包括基材层和丙烯酸缓冲泡棉层，其中丙烯酸泡棉涂布液由丙烯酸聚合物、固化剂、化学发泡剂、表面活性剂、催化剂、无机颜料等组成。所涂厚度为50-200um，经高温发泡后得到柔性高回弹泡棉，运用于柔性OLED功能模组上。

丙烯酸酯泡棉大多仍使用可膨胀的聚合物微球作为发泡剂，在高温加热的条件下，发泡微球的内核为低沸点的液态烃受热膨胀，壳层为丙烯酸酯单体共聚的热塑性聚合物发生形变而形成多孔结构的泡棉。但微球发泡存在的问题仍无法彻底解决：1.微球的外壳较硬，弹性形变小，不容易发生可逆形变，导致泡棉的压缩回弹差，不能满足于OLED所要求的的高回弹要求；2.微球密度小，材质轻，很容易被人体吸入并无法分解，提高了生产人员的隐形伤害及对生产设备的要求。

化学发泡法发泡通常伴随着UV固化提高交联度，使得泡棉内聚上升，提高保持力、抗老化等。但同时紫外UV也存在着较多问题：1.UV光极容易衰减，设备需经常维修校准；2.UV灯光对于黑色泡棉样品的能量大大削弱，只针对于透明或无色的泡棉有较好效果；3.人体皮肤长期暴露于紫外条件下，会诱发皮肤疾病。

因此，亟需一种可克服UV固化缺陷的化学发泡丙烯酸泡棉。

发明内容

本发明提供了一种热固化丙烯酸泡棉及其制备方法，以解决UV固化丙烯酸泡棉缺陷。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种热固化丙烯酸泡棉，丙烯酸发泡的基质通过聚合下述重量份物质得到丙烯酸树脂：丙烯酸烷基酯类单体90～100份；极性单体1～10份；硅烷偶联剂0.05～2份；自由基引发剂0.05～1份；有机溶剂300～500份。

又一方面，本发明还提供了一种如前所述的热固化丙烯酸泡棉的制备方法，包括如下步骤：步骤S1，将90～100份丙烯酸烷基酯类单体，1～10份极性单体，0.05～2份硅烷偶联剂，0.05～1份自由基引发剂，300～500份有机溶剂在60～80℃条件下进行反应，得到丙烯酸树脂；步骤S2，将100份丙烯酸树脂、0.5～6份黑色色浆、1～7份化学发泡剂、0.1～5份稳泡剂、0.01～5份固化剂、200～400份有机溶剂充分混合，得到混合料；步骤S3，将混合料通过涂布器在离型膜底衬上进行均匀涂布，随即通过热烘箱充分烘干除去溶剂，接着贴合保护膜后得到半成品；步骤S4，将半成品在热烘箱中进行发泡，至预定厚度，得到预成品；步骤S5，将预成品熟化，得到热固化丙烯酸泡棉。

本发明的有益效果是，本发明的热固化丙烯酸泡棉及其制备方法通过在丙烯酸树脂合成阶段加入硅烷偶联剂，在热引发聚合时使硅烷偶联剂双键与其他单体共聚进入高分子主链中，在发泡后硅烷偶联剂的链端与固化剂耦合，从而实现交联固化，该生产工艺简单、对设备要求低、可生产薄型泡棉，且泡棉具有优良的抗冲击性、压缩回弹性和填充性，可作为优异的缓冲材料应用于电子设备的显示模组中。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的热固化丙烯酸泡棉的制备方法的工艺流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种热固化丙烯酸泡棉，丙烯酸发泡的基质通过聚合下述重量份物质得到丙烯酸树脂：丙烯酸烷基酯类单体90～100份；极性单体1～10份；硅烷偶联剂0.05～2份；自由基引发剂0.05～1份；有机溶剂300～500份。

在本实施例中，具体的，所述丙烯酸烷基酯类单体为烷基C1～12的丙烯酸酯类单体与甲基丙烯酸酯类单体中的一种或多种。

在本实施例中，具体的，所述极性单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟丁酯、甲基丙烯酸羟丁酯、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、丙烯腈、甲基丙烯腈中的一种或多种。

在本实施例中，具体的，所述硅烷偶联剂的分子式为Y-R-Si-X₃；其中所述Y为乙烯基、氨基、环氧基、甲基丙烯酰氧基、巯基或脲基中的任意一种，这些反应基可与有机物质反应而结合，所述有机物质为乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷、γ―(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基的一种或多种；所述X为氯基、甲氧基、乙氧基、甲氧基乙氧基、乙酰氧基中的任意一种，这些基团水解时即生成硅醇(Si(OH)3)，而与无机物质结合,形成硅氧烷。

在本实施例中，具体的，所述丙烯酸树脂的玻璃化转变温度为-20℃～10℃。

在本实施例中，具体的，所述热固化丙烯酸泡棉的原料，按重量份包括如下组分：丙烯酸树脂100份；黑色色浆0.5～6份，优选2～4份；化学发泡剂1～7份，优选2～5份；稳泡剂0.1～5份，优选0.5～3.5份；固化剂0.01～5份，优选0.05～3份；有机溶剂200～400份。

在本实施例中，具体的，所述化学发泡剂为偶氮类化合物，包括2,2'-偶氮二异丁腈、偶氮二甲酸二异丙酯，偶氮二甲酸钡、偶氮二甲酰胺、偶氮胺基苯、偶氮二甲酸二乙酯；亚硝基类化合物，包括N,N'-二甲基-N,N'-二亚硝基对苯二甲酰胺、N，N一二亚硝基五次甲基四胺；苯磺酰肼类化合物，包括对甲苯磺酰肼、4,4'-氧代双苯磺酰肼、3,3'-二磺酰肼二苯砜、1,3-苯二磺酰肼、对甲苯磺酰氨基脲、4,4'-氧代双(苯磺酰氨基脲)、三肼基三嗪中的一种或多种；以及所述化学发泡剂的分解温度范围为100～165℃，在该分解温度范围内生产过程中仅需常温烘箱即可，若选用200℃以上分解温度的发泡剂则需改用特定高温烘箱方可达到生产条件；所述化学发泡剂的粒径范围为5～20μm，以控制发泡后粒径为40～60μm，若发泡后粒径过大，膜面可观察到，若发泡后粒径过小，发泡密度不符合预期，则性能将发生改变。

在本实施例中，具体的，所述稳泡剂为改性聚硅氧烷类表面活性剂，利用改性硅油在发泡过程中起到稳泡作用，提高泡孔强度，保证泡孔不易破损，优选思德W-6131、W-6121。

在本实施例中，具体的，所述黑色色浆为通用型炭黑基色浆溶液，根据需要可选择不同的炭黑含量，优选优美特117A、118系列。

在本实施例中，具体的，所述有机溶剂选自乙酸乙酯、乙酸丁酯、丁酮、甲基异丁基酮、甲苯、二甲苯中的一种或多种。

本发明还提供了一种如前所述的热固化丙烯酸泡棉的制备方法，包括如下步骤：步骤S1，将90～100份丙烯酸烷基酯类单体，1～10份极性单体，0.05～2份硅烷偶联剂，0.05～1份自由基引发剂，300～500份有机溶剂在60～80℃条件下进行反应，得到丙烯酸树脂；步骤S2，将100份丙烯酸树脂、0.5～6份黑色色浆、1～7份化学发泡剂、0.1～5份稳泡剂、0.01～5份固化剂、200～400份有机溶剂充分混合，得到混合料；步骤S3，将混合料通过涂布器在离型膜底衬上进行均匀涂布，随即通过热烘箱充分烘干除去溶剂，接着贴合保护膜后得到半成品；步骤S4，将半成品在热烘箱中进行发泡，至预定厚度，得到预成品；步骤S5，将预成品熟化，得到热固化丙烯酸泡棉。

在本实施例中，具体的，所述离型膜底衬为PET离型膜，剥离力为5～20gf/25mm；所述保护膜为硅胶保护膜，厚度为25～75μm，剥离力为1～5gf/mm。

在本实施例中，具体的，所述热固化丙烯酸泡棉厚度为60～200μm，密度为0.3～0.8g/cm³。

下面将结合实施例进一步说明本发明提供的化学发泡法制备的热固化丙烯酸泡棉。

实施例中所用的物质名及其来源如表1所示：

表1

丙烯酸树脂(B-1)的合成

在反应器中，将50份甲基丙烯酸甲酯、0.05份KH-570、40份丙烯酸丁酯、7份丙烯酸、0.35份过氧化苯甲酰、460份乙酸乙酯混合后，在氮气保护下80℃进行自由基聚合反应，反应3h后再加入0.55份过氧化苯甲酰，继续反应3h后结束反应，得到丙烯酸树脂胶(A1)，Tg约-15℃，粘度5000-20000cP。

丙烯酸树脂(B-2)的合成

在反应器中，将50份甲基丙烯酸甲酯、2份ABP、40份丙烯酸丁酯、7份丙烯酸、0.35份过氧化苯甲酰、460份乙酸乙酯混合后，在氮气保护下80℃进行自由基聚合反应，反应3h后再加入0.55份过氧化苯甲酰，继续反应3h后结束反应，得到亚克力树脂胶(A2)，Tg约-15℃，粘度5000-20000cP。

实施例1

将100份B-1、2.0份BLACK-117A、2.0份OBSH发泡剂、0.05份NE-100X、1.0份W-6131和300份甲苯充分混合均匀，然后用涂布器在PET离型膜上均匀涂布，随即在110℃烘箱烘烤3min除去溶剂，获得厚度为40μm的涂层，然后在其表面贴复硅胶保护膜得到半成品，然后在160℃烘箱中发泡，厚度100μm，密度0.7g/cm3。

对比例1

将100份B-2、2.0份BLACK-117、2.0份OBSH发泡剂、0.05份NE-100X、1.0份W-6131和300份甲苯充分混合均匀，然后用涂布器在PET离型膜上均匀涂布，随即在110℃烘箱烘烤3min除去溶剂，获得厚度为40μm的涂层，然后在其表面贴复硅胶保护膜得到半成品，在160℃烘箱中发泡后进一步UV固化得到成品，厚度100μm，密度0.7g/cm3。

表2

从表2结果可以看出，实施例与对比例在相同泡棉密度，相近交联度的条件下，都具有较好的点冲击和面冲击吸收性能，但实施例合成树脂B-1所需成本低，温度控制稳定，制备样品工序简单，无任何危害。说明本发明的技术方案可以显著降低丙烯酸泡棉样品的生产成本，生产工艺简单、对设备要求度低且产品性能稳定。

点冲击测试方法：

制备好样品30*40mm(结构为：PI/foam/embo/glass)后，在落球冲击测试设备上，采用30g质量钢球，从10cm高度落下，先测试空白测试值V1，再将待测样品泡棉朝上于测试平台表面，用同样的小球从同样的高度落下，获得测试值V2，点冲击能量吸收率为(V1-V2)/V1*100％，每个样品测试至少10次取平均值。

面冲击测试方法：

制备好样品30*40mm(结构为：PI/foam/embo/glass)后，在落球冲击测试设备上，待测试泡棉朝下，玻璃朝上于测试平台表面，采用30g质量钢球，从10cm高度落下，先测试空白测试值V1，用同样的小球从同样的高度落下，获得测试值V2，面冲击能量吸收率为(V1-V2)/V1*100％，每个样品测试至少10次取平均值。

交联度测试方法：

取适量样品，在分析天平上称取准确质量M1，将样品放入一个适当大小的容器中，加入适量乙酸乙酯将样品完全浸泡，24小时后将样品过滤，滤网质量M2，过滤后的样品与滤网一起放入120℃烘干，取出后称重M3，交联度用凝胶分率＝(M3-M2)/M1*100％来表示。

综上所述，本发明的热固化丙烯酸泡棉及其制备方法通过在丙烯酸树脂合成阶段加入硅烷偶联剂，在热引发聚合时使硅烷偶联剂双键与其他单体共聚进入高分子主链中，在发泡后硅烷偶联剂的链端与固化剂耦合，从而实现交联固化，该生产工艺简单、对设备要求低、可生产薄型泡棉，且泡棉具有优良的抗冲击性、压缩回弹性和填充性，可作为优异的缓冲材料应用于电子设备的显示模组中。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims

1.一种热固化丙烯酸泡棉，其特征在于，丙烯酸发泡的基质通过聚合下述重量份物质得到丙烯酸树脂：

2.如权利要求1所述的热固化丙烯酸泡棉，其特征在于，

所述丙烯酸烷基酯类单体为烷基C1～12的丙烯酸酯类单体与甲基丙烯酸酯类单体中的一种或多种。

3.如权利要求1所述的热固化丙烯酸泡棉，其特征在于，

所述极性单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟丁酯、甲基丙烯酸羟丁酯、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、丙烯腈、甲基丙烯腈中的一种或多种。

4.如权利要求1所述的热固化丙烯酸泡棉，其特征在于，

所述硅烷偶联剂的分子式为Y-R-Si-X₃；其中

所述Y为乙烯基、氨基、环氧基、甲基丙烯酰氧基、巯基或脲基中的任意一种；

所述X为氯基、甲氧基、乙氧基、甲氧基乙氧基、乙酰氧基中的任意一种。

5.如权利要求1所述的热固化丙烯酸泡棉，其特征在于，

所述丙烯酸树脂的玻璃化转变温度为-20℃～10℃。

6.如权利要求1所述的热固化丙烯酸泡棉，其特征在于，

所述热固化丙烯酸泡棉的原料，按重量份包括如下组分：

7.如权利要求6所述的热固化丙烯酸泡棉，其特征在于，

所述化学发泡剂为

偶氮类化合物，包括2,2'-偶氮二异丁腈、偶氮二甲酸二异丙酯，偶氮二甲酸钡、偶氮二甲酰胺、偶氮胺基苯、偶氮二甲酸二乙酯；

亚硝基类化合物，包括N,N'-二甲基-N,N'-二亚硝基对苯二甲酰胺、N，N一二亚硝基五次甲基四胺；

苯磺酰肼类化合物，包括对甲苯磺酰肼、4,4'-氧代双苯磺酰肼、3,3'-二磺酰肼二苯砜、1,3-苯二磺酰肼、对甲苯磺酰氨基脲、4,4'-氧代双(苯磺酰氨基脲)、三肼基三嗪中的一种或多种；以及

所述化学发泡剂的分解温度范围为100～165℃；

所述化学发泡剂的粒径范围为5～20μm。

8.如权利要求6所述的热固化丙烯酸泡棉，其特征在于，

所述稳泡剂为改性聚硅氧烷类表面活性剂。

9.一种如权利要求1-8任一项所述的热固化丙烯酸泡棉的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1，将90～100份丙烯酸烷基酯类单体，1～10份极性单体，0.05～2份硅烷偶联剂，0.05～1份自由基引发剂，300～500份有机溶剂在60～80℃条件下进行反应，得到丙烯酸树脂；

步骤S2，将100份丙烯酸树脂、0.5～6份黑色色浆、1～7份化学发泡剂、0.1～5份稳泡剂、0.01～5份固化剂、200～400份有机溶剂充分混合，得到混合料；

步骤S3，将混合料通过涂布器在离型膜底衬上进行均匀涂布，随即通过热烘箱充分烘干除去溶剂，接着贴合保护膜后得到半成品；

步骤S4，将半成品在热烘箱中进行发泡，至预定厚度，得到预成品；

步骤S5，将预成品熟化，得到热固化丙烯酸泡棉。

10.如权利要求9所述的热固化丙烯酸泡棉的制备方法，其特征在于，

所述离型膜底衬为PET离型膜，剥离力为5～20gf/25mm；

所述保护膜为硅胶保护膜，厚度为25～75μm，剥离力为1～5gf/mm；

所述热固化丙烯酸泡棉厚度为60～200μm，密度为0.3～0.8g/cm³。