CN117777901A - 一种压敏胶黏剂及其制备方法与应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种压敏胶黏剂及其制备方法与应用，属于胶黏剂技术领域。本发明的压敏胶黏剂，按重量份计包含以下组分：含环氧官能团的聚合物成膜基质10份‑90份、环氧树脂20份‑50份、丙烯酸酯嵌段共聚物10份‑40份、含环氧官能团的低聚物10份‑40份、光产碱剂0.1份‑5份、链转移剂0.1份‑8份、光敏剂0.1份‑10份。本发明的压敏胶黏剂初期具有压敏性，润湿性好，经过UV照射后有延迟固化的过程，反应率达到100％后具有结构胶的粘接强度而且UV照射不产生酸性物质腐蚀金属等背贴表面，使用设备简单，效率高，可以适用不透明的基材即可以先照射UV再贴合被贴物，不需要使用大型热压设备。

Description

一种压敏胶黏剂及其制备方法与应用

技术领域

本发明属于胶黏剂技术领域，尤其涉及一种压敏胶黏剂及其制备方法与应用。

背景技术

新能源汽车的更新迭代，近些年来，对于结构件的固定粘接不仅仅局限于使用结构胶。因结构胶施工环境要求较高，需要在干燥、通风、温度适宜的环境下施工，多数国家将重点放在发展纯电动车上。纯电动汽车的核心是锂电池动力系统，纯电动汽车(EV)的成本构成中，电力驱动系统(包括动力电池系统和电机驱动系统)占比达到整车的50％以上。其中，电芯与pack(电池包)壳体可靠连接、固定的作用，代替原来模组结构的机械连接，对于粘结强度、柔韧性、耐老化、绝缘都提出了较高的性能要求。

目前，用于电芯壳体之间的保护粘接绝缘，市场上有丙烯酸酯结构胶、聚氨酯结构胶、常规丙烯酸酯胶带；但是丙烯酸酯结构胶或聚氨酯结构胶，施工效率不高，初粘性差，贴好后不可更改位置；另外丙烯酸酯胶带，虽然初粘性好，粘接强度一般≤2MPa/mm，即粘接(剪切)强度达不到要求(如＞7MPa)。

目前，现有技术中制备得到的胶黏剂具有以下缺点：一是UV固化后仍需要进行光照，不能用于不透明基底，储存需要避光；二是采用光氧化还原引发剂制备的压敏胶，其制成的双面胶带在初始和普通压敏胶同样使用，通过紫外光曝光后可以达到较高的结构强度，但仍不能满足更高应用要求如剪切强度大于8MPa，大大增加了成本；三是UV阳离子固化很容易受温度和湿气的影响且产生酸性物质，会腐蚀精密金属表面。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种压敏胶黏剂及其制备方法与应用。本发明的压敏胶黏剂初期具有压敏性，润湿性好，经过UV照射后有延迟固化的过程，反应率达到100％后具有结构胶的粘接强度而且UV照射不产生酸性物质腐蚀金属等背贴表面，使用设备简单，效率高，可以适用不透明的基材即可以先照射UV再贴合被贴物，不需要使用大型热压设备。

本发明的第一个目的是提供一种压敏胶黏剂，按重量份计，包含以下组分：

在本发明的一个实施例中，所述含环氧官能团的聚合物成膜基质选自含环氧官能团的聚氨酯共聚物和/或含环氧官能团的丙烯酸酯共聚物。

进一步地，所述含环氧官能团的丙烯酸酯共聚物按重量份计，包含以下组分：

进一步地，所述含环氧官能团的聚氨酯共聚物选自线性羟基聚氨酯。

在本发明的一个实施例中，所述环氧树脂选自脂肪族环氧树脂、双酚A型环氧树脂和缩水甘油酯型环氧树脂中的一种或多种。

进一步地，所述脂肪族环氧树脂选自3,4-环氧环己基甲酸-3’,4’-环氧环己基甲酯、环己烷-1,2-二羧酸二缩水甘油酯、(3,4,3’,4’-二环氧)联环己烷、3,4-环氧环己基甲基丙烯酸酯和聚[(2-环氧乙烷基)-1,2-环己二醇]-2-乙基-2-(羟甲基)-1,3-丙二醇醚(3:1)中的一种或多种。

进一步地，所述双酚A型环氧树脂选自双酚A二缩水甘油醚。

进一步地，所述缩水甘油酯型环氧树脂选自甲基丙烯酸缩水甘油酯、对苯二甲酸二缩水甘油酯和甲基四氢苯二甲酸二缩水甘油酯中的一种或多种。

在本发明的一个实施例中，所述丙烯酸酯嵌段共聚物选自可乐丽的LA3710、LA2270、LA3320和KL-LA8156中的一种或多种。

在本发明的一个实施例中，所述含环氧官能团的低聚物选自改性脂环族环氧树脂CM28P和/或环氧树脂CN153。

在本发明的一个实施例中，所述光产碱剂选自硼酸盐型光产碱剂。

进一步地，所述硼酸盐型光产碱剂选自9-蒽甲酯N,N-二乙基氨基甲酸酯、1,2-二环己基-4,4,5,5-四甲基双胍正丁基三苯基硼酸盐和[双(二甲基氨基)亚甲基]氨基}-N-环己基(环己基氨基)甲亚胺四(3-氟苯基)硼酸酯中的一种或多种。

在本发明的一个实施例中，所述链转移剂选自聚醚三元醇MN700、聚醚三元醇VaroNol 2070和聚醚二元醇R2305中的一种或多种。

在本发明的一个实施例中，所述光敏剂选自2-异丙基硫杂蒽酮(ITX)和/或2-乙基蒽醌(EAQ)。

本发明的第二个目的是提供一种所述的压敏胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：将含环氧官能团的聚合物成膜基质、环氧树脂、丙烯酸酯嵌段聚合物、含环氧官能团的低聚物、光产碱剂、链转移剂、光敏剂在避光的条件下搅拌均匀，得到所述的压敏胶黏剂。

本发明的第三个目的是提供一种延迟固化压敏胶带，包括延迟固化压敏胶层，所述延迟固化压敏胶层的原料包含所述的压敏胶黏剂。

在本发明的一个实施例中，所述延迟固化压敏胶层的厚度为1μm-100μm。

在本发明的一个实施例中，所述延迟固化压敏胶带为单面延迟固化压敏胶带、双面延迟固化压敏胶带或延迟固化压敏胶膜。

在本发明的一个实施例中，所述单面延迟固化压敏胶带或所述双面延迟固化压敏胶还包括基材层。

进一步地，所述基材层选自PET层、PA层、PI层、泡棉层或金属箔层。

进一步地，所述基材层的厚度为1μm-500μm。

本发明的技术方案相比现有技术具有以下优点：

(1)本发明所述的压敏胶黏剂以聚合物成膜基质、环氧树脂为主要原料，加入光产碱剂、光敏剂和助剂，制得的具有UV延迟固化压敏胶粘剂的初期具有压敏性，润湿性好，经过UV照射可有一段开放时间固化后即达到结构胶的粘接强度而且UV后不产生酸性成分进而腐蚀金属等被贴表面，不需要加热加压，使用设备简单，效率高，可以适用不透明基底，且工作时间窗口可调整；由此制成的延迟固化压敏胶带UV引发前具有压敏胶带的特性(初粘性)，可以室温粘接于背贴物表面固定，通过紫外灯UVA波段照射后可以达到较高的剪切剥离强度，用于动力电池pack壳体、3C电子产品等需绝缘包覆强度高、贴合效率高及胶带颜色可以定制化。

(2)本发明所述的压敏胶黏剂中的含环氧官能团的聚合物成膜基质提供胶黏剂成膜基质，避免涂布液粘度大或低，难以成膜，同时具有防胶带边缘溢胶的功能。环氧树脂是作为光产碱剂引发主体对象，光产碱剂在一定波长的光照射后产生有机碱(如胺类物质等)，利用其亲核性物质或碱性促进参与一系列的反应，这些反应包括但不限于：NCO与SH的反应；环氧与SH的反应；环氧或环硫体系的阴离子开环聚合反应；硅氧烷水解反应(溶胶-凝胶)；使环氧基团开环，同时具有提升剪切强度和拉拔强度的作用。含环氧官能团的低聚物具有稀释混合物的粘度，同时可接收有机碱开环环氧基团交联，使胶层的内聚强度增大。链转移剂可增强固化后胶黏剂层的剥离强度和重叠剪切强度，同时对一些基材具有增加附着力的作用。光敏剂的作用是吸收光进入激发态，激发态光敏剂将能量传递给光产碱剂使它们进入激发态而自身回到基态的反应进而使光产碱剂能在长波长区域中吸收光能，同时加快光引发速度。

(3)本发明所述的延迟固化压敏胶带初期具有很好的润湿性，粘接容易，贴合后经过UV引发，一段时间后即达到结构胶的粘接强度且不产生酸性成份对金属等被贴物表面的腐蚀，不需要加热加压，使用设备简单，效率高，可以大面积贴合，免去定制大型热压设备，且适合不透明的基底。具体的，初始剥离强度为5N/25mm-10N/25mm，固化后剥离强度为30N/25mm-50N/25mm，固化后剪切强度为8MPa-15MPa，光产碱剂引发环氧开环后可操作窗口1h-24h。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。应当理解所述具体实施例仅用以解释本发明，但所举实施例不作为对本发明的限定。

在本发明中，除非另有说明，本发明所使用的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。

在本发明中，除非另有说明，本发明所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

在本发明中，除非另有说明，本发明的实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法，所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

在本发明中，除非另有说明，本发明说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在所述特征、整体、步骤、操作、原料或组分，但不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、原料、组分或它们的组合。

在本发明中，除非另有说明，本发明的实施例和对比例中的含环氧官能团的丙烯酸酯共聚物的制备具体包括以下步骤：将3重量份丙烯酸羟乙酯、37重量份丙烯酸丁酯、40重量份丙烯酸甲酯、10重量份甲基丙烯酸缩水甘油酯、10重量份四氢呋喃丙烯酸酯混合均匀后，取部分混合单体添加至带有冷凝管、温度计、搅拌轴、恒压滴液漏斗的四口烧瓶中，第一次加入0.13重量份偶氮二异丁腈溶液，反应1h后继续滴加剩余的混合单体，保温反应2h，第二次加入0.13重量份偶氮二异丁腈溶液，继续保温反应1h，第三次加入0.14重量份偶氮二异丁腈溶液，保温反应3h，得到含环氧官能团的丙烯酸酯共聚物。

实施例1

(1)本发明的压敏胶黏剂的原料组分及其质量份如下：

30份含环氧官能团的聚氨酯共聚物Desmocoll 530、50份含环氧官能团的丙烯酸酯共聚物、10份3,4-环氧环己基甲酸-3’,4’-环氧环己基甲酯(泰特尔，TTA21)、10份双酚A二缩水甘油醚、20份可乐丽LA3710、18份改性脂环族环氧树脂CM28P、1份9-蒽甲酯N,N-二乙基氨基甲酸酯、5份MN700、3份2-异丙基硫杂蒽酮。

具体包括以下步骤：

将含环氧官能团的聚合物成膜基质、环氧树脂、丙烯酸酯嵌段共聚物、含环氧官能团的低聚物、光产碱剂、链转移剂和光敏剂在避光条件下，常温混合搅拌2h，即可得到压敏胶粘剂。

实施例2基本同实施例1，不同之处在于压敏胶黏剂的原料组分及其质量份

50份含环氧官能团的聚氨酯共聚物Desmocoll 530、40份含环氧官能团的丙烯酸酯共聚物、10份3,4-环氧环己基甲酸-3’,4’-环氧环己基甲酯(泰特尔，TTA21)、10份双酚A二缩水甘油醚、20份可乐丽LA2270、26份改性脂环族环氧树脂CM28P、1份1,2-二环己基-4,4,5,5-四甲基双胍正丁基三苯基硼酸盐、6份MN700、1份2-异丙基硫杂蒽酮。

实施例3基本同实施例1，不同之处在于压敏胶黏剂的原料组分及其质量份

30份含环氧官能团的聚氨酯共聚物Desmocoll 540、45份含环氧官能团的丙烯酸酯共聚物、10份双酚A二缩水甘油醚、15份3,4-环氧环己基甲基丙烯酸酯(泰特尔，TTA116)、40份可乐丽KL-LA8156、37份改性脂环族环氧树脂CM28P、0.5份9-蒽甲酯N,N-二乙基氨基甲酸酯、6份MN700、1.5份2-异丙基硫杂蒽酮。

实施例4基本同实施例1，不同之处在于压敏胶黏剂的原料组分及其质量份

40份含环氧官能团的聚氨酯共聚物Desmocoll 540、20份含环氧官能团的丙烯酸酯共聚物、50份3,4-环氧环己基甲酸-3’,4’-环氧环己基甲酯(泰特尔，TTA21)、30份可乐丽LA2270、22份环氧树脂CN153、0.5份9-蒽甲酯N,N-二乙基氨基甲酸酯、7份MN700、1.5份2-异丙基硫杂蒽酮。

实施例5基本同实施例1，不同之处在于压敏胶黏剂的原料组分及其质量份

50份含环氧官能团的聚氨酯共聚物Desmocoll 540、20份含环氧官能团的丙烯酸酯共聚物、50份3,4-环氧环己基甲酸-3’,4’-环氧环己基甲酯(泰特尔，TTA21)、40份可乐丽LA3710、26份环氧树脂CN153、2份9-蒽甲酯N,N-二乙基氨基甲酸酯、8份MN700、2份2-异丙基硫杂蒽酮。

实施例6基本同实施例1，不同之处在于压敏胶黏剂的原料组分及其质量份

40份含环氧官能团的聚氨酯共聚物Desmocoll 540、30份含环氧官能团的丙烯酸酯共聚物、30份3,4-环氧环己基甲基丙烯酸酯(泰特尔，TTA116)、40份可乐丽LA2270、32份环氧树脂CN153、0.5份1,2-二环己基-4,4,5,5-四甲基双胍正丁基三苯基硼酸盐、7份MN700、2份2-异丙基硫杂蒽酮。

实施例7基本同实施例1，不同之处在于压敏胶黏剂的原料组分及其质量份

60份含环氧官能团的丙烯酸酯共聚物、15份3,4-环氧环己基甲酸-3’,4’-环氧环己基甲酯(泰特尔，TTA21)、15份3,4-环氧环己基甲基丙烯酸酯(泰特尔，TTA116)、30份可乐丽LA3710、20份改性脂环族环氧树脂CM28P、2份9-蒽甲酯N,N-二乙基氨基甲酸酯、8份MN700、1份2-异丙基硫杂蒽酮。

实施例8基本同实施例1，不同之处在于压敏胶黏剂的原料组分及其质量份

80份含环氧官能团的丙烯酸酯共聚物、20份3,4-环氧环己基甲酸-3’,4’-环氧环己基甲酯(泰特尔，TTA21)、20份可乐丽KL-LA8156、36份改性脂环族环氧树脂CM28P、3份9-蒽甲酯N,N-二乙基氨基甲酸酯、1,2-二环己基-4,4,5,5-四甲基双胍正丁基三苯基硼酸盐、7份MN700、1份2-异丙基硫杂蒽酮。

对比例1基本同实施例1，不同之处在于含环氧官能团的聚氨酯共聚物Desmocoll530和含环氧官能团的丙烯酸酯共聚物的用量

3份含环氧官能团的聚氨酯共聚物Desmocoll 530、5份含环氧官能团的丙烯酸酯共聚物、10份3,4-环氧环己基甲酸-3’,4’-环氧环己基甲酯(泰特尔，TTA21)、10份双酚A二缩水甘油醚、20份可乐丽LA3710、18份改性脂环族环氧树脂CM28P、1份9-蒽甲酯N,N-二乙基氨基甲酸酯、5份MN700、3份2-异丙基硫杂蒽酮。

对比例2基本同实施例2，不同之处在于含环氧官能团的丙烯酸酯共聚物的用量

50份含环氧官能团的聚氨酯共聚物Desmocoll 530、80份含环氧官能团的丙烯酸酯共聚物、10份3,4-环氧环己基甲酸-3’,4’-环氧环己基甲酯(泰特尔，TTA21)、10份双酚A二缩水甘油醚、20份可乐丽LA2270、26份改性脂环族环氧树脂CM28P、1份1,2-二环己基-4,4,5,5-四甲基双胍正丁基三苯基硼酸盐、6份MN700、1份2-异丙基硫杂蒽酮。

对比例3基本同实施例1，不同之处在于：环氧树脂的用量变为5份3,4-环氧环己基甲酸-3’,4’-环氧环己基甲酯和5份双酚A二缩水甘油醚，减少的环氧树脂的用量平均增加至其他组分以保证总用量不变。

对比例4基本同实施例1，不同之处在于：环氧树脂的用量变为0份，减少的环氧树脂用量平均增加其他组分中以保证总用量不变。

对比例5基本同实施例1，不同之处在于：含环氧官能团的丙烯酸酯共聚物的用量为4份而且不使用含环氧官能团的聚氨酯共聚物，减少的含环氧官能团的丙烯酸酯共聚物的用量平均增加至其他组分以保证总用量不变。

对比例6基本同实施例1，不同之处在于：含环氧官能团的丙烯酸酯共聚物的用量为92份而且不使用含环氧官能团的聚氨酯共聚物，增加的含环氧官能团的丙烯酸酯共聚物的用量平均从其他组分中扣除以保证总用量不变。

对比例7基本同实施例1，不同之处在于：光产碱剂9-蒽甲酯N,N-二乙基氨基甲酸酯的用量为0.05份，减少的光产碱剂的用量平均增加至其他组分以保证总用量不变

对比例8基本同实施例1，不同之处在于：光产碱剂9-蒽甲酯N,N-二乙基氨基甲酸酯的用量为9份，增加的光产碱剂的用量平均从其他组分中扣除以保证总用量不变。

对比例9基本同实施例1，不同之处在于：光敏剂2-异丙基硫杂蒽酮的用量为15份，增加的光敏剂的用量平均从其他组分中扣除以保证总用量不变。

测试例

对实施例1-8和对比例1-9制备的胶黏剂进行性能测试，相关性能测试方法如下：剥离强度的测试参照GB/T2792-2016标准进行；剪切强度的测试参照GBT7124标准进行；引发后开放窗口时间为胶带引发后可施工使用的时间引发后开放窗口可根据应用要求调整。

测试结果如表1-2所示：

表1

表2

从表1-2可以看出，实施例的压敏胶粘剂的初始具有良好的润湿性，粘接容易，粘贴后照射UV过段时间即达到结构胶的剪切强度，UV照射时不需要施加压力，使用设备简单，工作效率高，可以在不透明的基体上使用。

对比例1含环氧官能团的聚合物成膜基质的用量小，不能起到润湿增加初粘的作用，所以初始剥离力比较低。对比例2含环氧官能团的聚合物成膜基质的用量过大，胶层的内聚力会减弱，从而使胶带的初始剥离力、UV后剥离强度、固化后的剪切强度均较小。

对比例3环氧树脂用量少，UV照射后由于环氧引发的交联程度不够，所以UV后的剥离力和剪切强度值较小。对比例4不用环氧树脂，使照射UV后无引发基团使之二次交联固化，开放时间无限长，UV后的剥离力和剪切强度均较小。

对比例5的含环氧官能团的丙烯酸酯共聚物的用量小且不使用含环氧官能团的聚氨酯共聚物，增加的量于环氧树脂组分，而环氧树脂Tg较高及较硬，所以初始润湿性差，UV照射后剥离力和剪切强度不高。对比例6的含环氧官能团的丙烯酸酯共聚物的用量过大且不使用含环氧官能团的聚氨酯共聚物，因含环氧官能团的丙烯酸酯共聚物本身的Tg较高，润湿性差，与对比例的原理一致。因此，可以看出压敏胶黏剂成分中要有一定比例润湿性好的含环氧官能团的聚氨酯共聚物，否则压敏胶黏剂的粘结性能不好。

对比例7的光产碱剂用量太少，会使胶带照射UV后引发效率慢，虽然UV前后的剥离力数据高，但交联不充分，所以UV后剪切强度低。对比例8的光产碱剂用量过大，会使胶带照射UV后开放时间短，另外固化速度快，还未完全润湿(同时缺少压力)，所以剪切强度低。

对比例9中的光敏剂用量大，使胶带在光照后，反应迅速，润湿时间不够，造成UV后剪切和剥离力均较低。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种压敏胶黏剂，其特征在于，按重量份计，包含以下组分：

2.根据权利要求1所述的压敏胶黏剂，其特征在于，所述含环氧官能团的聚合物成膜基质选自含环氧官能团的聚氨酯共聚物和/或含环氧官能团的丙烯酸酯共聚物；

所述含环氧官能团的丙烯酸酯共聚物按重量份计，包含以下组分：

3.根据权利要求1所述的压敏胶黏剂，其特征在于，所述环氧树脂选自脂肪族环氧树脂、双酚A型环氧树脂和缩水甘油酯型环氧树脂中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的压敏胶黏剂，其特征在于，所述丙烯酸酯嵌段共聚物选自可乐丽的LA3710、LA2270、LA3320和KL-LA8156中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的压敏胶黏剂，其特征在于，所述含环氧官能团的低聚物选自改性脂环族环氧树脂CM28P和/或环氧树脂CN153。

6.根据权利要求1所述的压敏胶黏剂，其特征在于，所述光产碱剂选自硼酸盐型光产碱剂。

7.根据权利要求1所述的压敏胶黏剂，其特征在于，所述链转移剂选自聚醚三元醇MN700、聚醚三元醇VaroNol 2070和聚醚二元醇R2305中的一种或多种。

8.根据权利要求1所述的压敏胶黏剂，其特征在于，所述光敏剂选自2-异丙基硫杂蒽酮和/或2-乙基蒽醌。

9.权利要求1-8任一项所述的压敏胶黏剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将含环氧官能团的聚合物成膜基质、环氧树脂、丙烯酸酯嵌段聚合物、含环氧官能团的低聚物、光产碱剂、链转移剂、光敏剂在避光的条件下搅拌均匀，得到所述的压敏胶黏剂。

10.一种延迟固化压敏胶带，其特征在于，包括延迟固化压敏胶层，所述延迟固化压敏胶层的原料包含权利要求1-8任一项所述的压敏胶黏剂。