CN116023902A - 一种uv-湿气固化耐老化的有机硅压敏胶材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种UV‑湿气固化耐老化的有机硅压敏胶材料及其制备方法，涉及光固化有机硅压敏胶技术的领域。本压敏胶包括以下重量份的组分：羟基封端甲基丙烯酸缩水甘油酯改性氨基硅橡胶20～40份、羟基封端硅基磷酸酯改性氨基硅橡胶20～40份、MQ硅树脂30～60份、有机硅增粘剂1～5份、有机硅流平剂1～5份、催化剂1为0.1～1份、催化剂2为0.1～1份、光引发剂0.1～1份。丙烯酸酯接枝结构和双交联机理的结构设计，可以得到交联程度高、粘接性能强、耐溶剂、耐老化的有机硅压敏胶，使得有机硅压敏胶应用于更多的领域。
Description
技术领域
本发明属于有机硅压敏胶技术领域，尤其涉及一种UV-湿气固化耐老化的有机硅压敏胶材料及其制备方法。
背景技术
UV光固化有机硅压敏胶具有许多独特的性能，如耐热性、耐候性、耐老化性、耐酸碱、憎水、耐溶剂等，这些优异性能为其他的有机高分子压敏胶所不能比拟和替代。因此，UV光固化有机硅压敏胶在航空航天、电子电气、化工纺织、医疗卫生、机械建筑等领域均已得到了广泛的应用。然而，UV光固化有机硅压敏胶在光固化过程中，涂层存在阴影区，影响有机硅压敏胶的光固化基团转化率。有机硅压敏胶涂层的耐溶剂性能和耐老化性能受到交联程度的影响。另外，有机硅涂层的内聚力很小，无法持续黏附在被粘接基材的表面。这些都大大限制了有机硅压敏胶涂层的应用。目前最为有效的方法是将含丙烯酸酯接枝有机硅压敏胶中，丙烯酸酯表面能为59～67mN/m，表面能远远大于有机硅树脂。并且引入双交联机理，可以得到交联程度高、粘接性能强、耐溶剂、耐老化的有机硅压敏胶，使得有机硅压敏胶应用于更多的领域。
目前，生产有机硅压敏胶的公司主要包括：美国道康宁、日本信越、美国陶氏、迈图、德国瓦克等。然而，这些公司在生产有机硅压敏胶，均是采用甲苯溶解预聚物后涂布加热蒸发溶剂方式进行生产，需要使用大量有机溶剂，制备的聚合物容易残留溶剂及异味，应用范围受限。
发明内容
为了解决相关技术中的问题，本申请提供了一种UV-湿气固化耐老化的有机硅压敏胶材料及其制备方法，解决了UV光固化有机硅压敏胶单一固化过程交联度低的问题。
技术方案如下：
一种UV-湿气固化耐老化的有机硅压敏胶材料，有机硅压敏胶预固化结构如下：
其中：
m＝100～500，n＝100～500，x＝0～100；
R1为二甲基苯基硅烷基SiPh(CH3)2或三甲基硅烷基Si(CH3)3；
R2为二甲基乙烯基硅烷基SiCH＝CH2(CH3)2；
Rx为C2H4NHC2H4NH(H2PO4)、C2H4NHC2H4N(H2PO4)2、C2H4NHC2H4N(HPO4)、C2H4N(H2PO4)C2H4NH(H2PO4)、C2H4N(H2PO4)C2H4N(H2PO4)2和C2H4N(H2PO4)C2H4N(HPO4)中的一种。
进一步地，有机硅压敏胶材料的配方组分包括：羟基封端丙烯酸酯改性氨基硅橡胶20-40份，羟基封端硅基磷酸酯改性氨基硅橡胶20-40份，MQ硅树脂30-60份，有机硅增粘剂1-5份，有机硅流平剂1-5份，催化剂10.1-1份，催化剂20.1-1份，光引发剂0.1-1份。
进一步地，羟基封端丙烯酸酯改性氨基硅橡胶的结构如下：
其中，m＝100-500，链段分子量为60000-300000。
进一步地，羟基封端硅基磷酸酯改性氨基硅橡胶由单体合成，聚合物结构如下：
其中，
Rx为C2H4NHC2H4NH(H2PO4)，C2H4NHC2H4N(H2PO4)2，C2H4NHC2H4N(HPO4)，C2H4N(H2PO4)C2H4NH(H2PO4)，C2H4N(H2PO4)C2H4N(H2PO4)2和C2H4N(H2PO4)C2H4N(HPO4)中的一种；
n＝100-500，链段分子量为10000-100000。
进一步地，MQ硅树脂是通过四乙氧基硅烷单体、含有苯基、乙烯基的四甲基二硅氧烷和六甲基二硅氧烷水解缩聚反应完成。
进一步地，羟基封端丙烯酸酯改性氨基硅橡胶、羟基封端硅基磷酸酯改性氨基硅橡胶由单体合成，单体的结构为
等，
n＝3-6，R为烷基、苯基等，RA为烷基、N-(β-氨乙基-γ-氨丙基)基团、苯基等。
进一步地，有机硅增粘剂为甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸己基异氰酸酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯。
进一步地，有机硅流平剂为氨基硅油、苯基硅油、羟基硅油中的一种或两种。
进一步地，催化剂1为碱性催化剂或者酸性催化剂、可以为固体、液体等。具体为氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化铝、四甲基氢氧化铵、硫酸、磷酸、磷酸氢铵、三氟磺酸、对羟基苯甲酸、固体酸中的一种。
进一步地，催化剂2为有机铋催化剂。具体为辛癸酸铋、月桂酸铋，环烷酸铋，氧化铋，硝酸铋中的一种或两种。
进一步地，光引发剂为2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮、1-羟基环己基苯基甲酮、2-甲基-2-(4-吗啉基)-1-[4-(甲硫基)苯基]-1-丙酮、2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦、2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯、2-二甲氨基-2-苄基-1-[4-(4-吗啉基)苯基]-1-丁酮、2-羟基-2-甲基-1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-1-丙酮、苯甲酰甲酸甲酯中的一种或两种。
一种UV-湿气固化耐老化的有机硅压敏胶材料的制备方法，制备方法如下：
将有机硅单体和有机硅环体、催化剂1按一定比例混合后，加入到反应釜中，氮气保护，升温至40-120℃，反应2-8h后，加入磷酸或甲基丙烯酸缩水甘油酯，降温至40-80℃，反应4～10h后降温，中和，过滤、拔出低沸物，得到粘稠的羟基封端丙烯酸酯改性氨基硅橡胶和羟基封端硅基磷酸酯改性氨基硅橡胶。
将有四乙氧基硅烷单体、含有苯基和乙烯基单体的乙氧基硅烷、六甲基二硅氧烷按一定比例混合后，加入到反应釜中，升温至40-120℃，加入催化剂1，反应2-8h后，萃取，得到粘稠的MQ有机硅树脂。
将羟基封端丙烯酸酯改性氨基硅橡胶和羟基封端硅基磷酸酯改性氨基硅橡胶与MQ有机硅树脂、有机硅流平剂、有机硅增粘剂、催化剂2、光引发剂混合均匀后，在UV光照条件下、加热条件下完成固化，得到耐老化的有机硅涂层材料。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本发明。
具体实施方式
本发明实施例包括：
实施例1
将100份八甲基环四硅氧烷、10份N-(β-氨乙基-γ-氨丙基)甲基二甲氧基硅烷，0.1份KOH催化剂混合均匀后加入到500mL反应釜中，氮气保护加热至70℃，反应8h后，降温至45℃，用20份磷酸或丙烯酸缩水甘油酯中和，反应4h后降温，过滤后，抽真空拔出低沸物，得到羟基封端丙烯酸酯改性氨基硅橡胶或羟基封端硅基磷酸酯改性氨基硅橡胶。将100份四乙氧基硅烷单体、10份二苯基四甲六硅氧烷、10份二乙烯基四甲六硅氧烷、10份六甲基二硅氧烷按一定比例混合后，加入到反应釜中，升温至40～120℃，加入1g盐酸，反应2～8h后，萃取，得到粘稠的MQ有机硅树脂。
将20份羟基封端丙烯酸酯改性氨基硅橡胶和20份羟基封端硅基磷酸酯改性氨基硅橡胶60份MQ有机硅树脂、1份羟基硅油、1份甲基丙烯酸、0.1份辛癸酸铋、1份2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮混合均匀后，在UV光照条件下、加热条件下完成固化，得到UV-湿气双重固化耐老化有机硅压敏胶。
实施例2
预聚物制备过程同实施例1
将20份羟基封端丙烯酸酯改性氨基硅橡胶和40份羟基封端硅基磷酸酯改性氨基硅橡胶60份MQ有机硅树脂、1份羟基硅油、1份甲基丙烯酸、0.1份辛癸酸铋、0.1份2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮混合均匀后，在UV光照条件下、加热条件下完成固化，得到UV-湿气双重固化耐老化有机硅压敏胶。
实施例3
预聚物制备过程同实施例1
将40份羟基封端丙烯酸酯改性氨基硅橡胶和40份羟基封端硅基磷酸酯改性氨基硅橡胶60份MQ有机硅树脂、1份羟基硅油、1份甲基丙烯酸、0.1份辛癸酸铋、0.1份2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮混合均匀后，在UV光照条件下、加热条件下完成固化，得到UV-湿气双重固化耐老化有机硅压敏胶。
实施例4
预聚物制备过程同实施例1
将40份羟基封端丙烯酸酯改性氨基硅橡胶和40份羟基封端硅基磷酸酯改性氨基硅橡胶30份MQ有机硅树脂、1份羟基硅油、1份甲基丙烯酸、0.1份辛癸酸铋、0.1份2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮混合均匀后，在UV光照条件下、加热条件下完成固化，得到UV-湿气双重固化耐老化有机硅压敏胶。
实施例5
预聚物制备过程同实施例1
将20份羟基封端丙烯酸酯改性氨基硅橡胶和20份羟基封端硅基磷酸酯改性氨基硅橡胶60份MQ有机硅树脂、2.5份羟基硅油、2.5份甲基丙烯酸、0.5份辛癸酸铋、0.5份2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮混合均匀后，在UV光照条件下、加热条件下完成固化，得到UV-湿气双重固化耐老化有机硅压敏胶。
实施例6
预聚物制备过程同实施例1
将20份羟基封端丙烯酸酯改性氨基硅橡胶和20份羟基封端硅基磷酸酯改性氨基硅橡胶60份MQ有机硅树脂、5份羟基硅油、5份甲基丙烯酸、1份辛癸酸铋、1份2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮混合均匀后，在UV光照条件下、加热条件下完成固化，得到UV-湿气双重固化耐老化有机硅压敏胶。
测试标准：剥离力测试标准：GB 2792-1998；持粘性测试标准：GB/T 4851-2014；初粘性测试标准：GB/T 31125-2014；耐碱性测试标准：GB/T 9265-2009；耐酸性测试标准：GB/T1733-1993；耐盐雾测试标准GB10125-1997。
测试结果如下：
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里发明的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未发明的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由所附的权利要求指出。
应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。
Claims (12)
1.一种UV-湿气固化耐老化的有机硅压敏胶材料，其特征在于，所述有机硅压敏胶预固化结构如下：
其中：
m＝100～500，n＝100～500，x＝0～100；
R1为二甲基苯基硅烷基SiPh(CH3)2或三甲基硅烷基Si(CH3)3；
R2为二甲基乙烯基硅烷基SiCH＝CH2(CH3)2；
Rx为C2H4NHC2H4NH(H2PO4)、C2H4NHC2H4N(H2PO4)2、C2H4NHC2H4N(HPO4)、C2H4N(H2PO4)C2H4NH(H2PO4)、C2H4N(H2PO4)C2H4N(H2PO4)2和C2H4N(H2PO4)C2H4N(HPO4)中的一种。
2.根据权利要求1所述的有机硅压敏胶材料，其特征在于，所述有机硅压敏胶材料的配方组分包括：羟基封端丙烯酸酯改性氨基硅橡胶20-40份，羟基封端硅基磷酸酯改性氨基硅橡胶20-40份，MQ硅树脂30-60份，有机硅增粘剂1-5份，有机硅流平剂1-5份，催化剂10.1-1份，催化剂20.1-1份，光引发剂0.1-1份。
3.根据权利要求2所述的有机硅压敏胶材料，其特征在于，所述羟基封端丙烯酸酯改性氨基硅橡胶的结构如下：
其中，m＝100-500，链段分子量为60000-300000。
4.根据权利要求2所述的有机硅压敏胶材料，其特征在于，所述羟基封端硅基磷酸酯改性氨基硅橡胶由单体合成，聚合物结构如下：
其中，
Rx为C2H4NHC2H4NH(H2PO4)，C2H4NHC2H4N(H2PO4)2，C2H4NHC2H4N(HPO4)，C2H4N(H2PO4)C2H4NH(H2PO4)，C2H4N(H2PO4)C2H4N(H2PO4)2和C2H4N(H2PO4)C2H4N(HPO4)中的一种；
n＝100-500，链段分子量为10000-100000。
5.根据权利要求2所述的有机硅压敏胶材料，其特征在于，所述MQ硅树脂是通过四乙氧基硅烷单体、含有苯基、乙烯基的四甲基二硅氧烷和六甲基二硅氧烷水解缩聚反应完成。
6.根据权利要求2所述的有机硅压敏胶材料，其特征在于，羟基封端丙烯酸酯改性氨基硅橡胶、羟基封端硅基磷酸酯改性氨基硅橡胶由单体合成，单体的结构为
n＝3-6，R为烷基、苯基等，RA为烷基、N-(β-氨乙基-γ-氨丙基)基团、苯基等。
7.根据权利要求2所述的有机硅压敏胶材料，其特征在于，所述有机硅增粘剂为甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸己基异氰酸酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯。
8.根据权利要求2所述的有机硅压敏胶材料，其特征在于，所述有机硅流平剂为氨基硅油、苯基硅油、羟基硅油中的一种或两种。
9.根据权利要求2所述有机硅压敏胶材料，其特征在于，所述催化剂1为碱性催化剂或者酸性催化剂、可以为固体、液体等。具体为氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化铝、四甲基氢氧化铵、硫酸、磷酸、磷酸氢铵、三氟磺酸、对羟基苯甲酸、固体酸中的一种。
10.根据权利要求2所述的有机硅压敏胶材料，其特征在于，所述催化剂2为有机铋催化剂。具体为辛癸酸铋、月桂酸铋，环烷酸铋，氧化铋，硝酸铋中的一种或两种。
11.根据权利要求2所述的有机硅压敏胶材料，其特征在于，光引发剂为2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮、1-羟基环己基苯基甲酮、2-甲基-2-(4-吗啉基)-1-[4-(甲硫基)苯基]-1-丙酮、2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦、2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯、2-二甲氨基-2-苄基-1-[4-(4-吗啉基)苯基]-1-丁酮、2-羟基-2-甲基-1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-1-丙酮、苯甲酰甲酸甲酯中的一种或两种。
12.一种UV-湿气固化耐老化的有机硅压敏胶材料的制备方法，包括权利要求1-11任一项所述的有机硅压敏胶材料，其特征在于，制备方法如下：
将有机硅单体和有机硅环体、催化剂1按一定比例混合后，加入到反应釜中，氮气保护，升温至40-120℃，反应2-8h后，加入磷酸或甲基丙烯酸缩水甘油酯，降温至40-80℃，反应4～10h后降温，中和，过滤、拔出低沸物，得到粘稠的羟基封端丙烯酸酯改性氨基硅橡胶和羟基封端硅基磷酸酯改性氨基硅橡胶。
将有四乙氧基硅烷单体、含有苯基和乙烯基单体的乙氧基硅烷、六甲基二硅氧烷按一定比例混合后，加入到反应釜中，升温至40-120℃，加入催化剂1，反应2-8h后，萃取，得到粘稠的MQ有机硅树脂。
将羟基封端丙烯酸酯改性氨基硅橡胶和羟基封端硅基磷酸酯改性氨基硅橡胶与MQ有机硅树脂、有机硅流平剂、有机硅增粘剂、催化剂2、光引发剂混合均匀后，在UV光照条件下、加热条件下完成固化，得到耐老化的有机硅涂层材料。
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