CN110628378A - 一种具有高疏水性能的紫外光固化胶及其制备方法 - Google Patents

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潘光君
陈田安
王建斌
王博
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    • C09J175/00—Adhesives based on polyureas or polyurethanes; Adhesives based on derivatives of such polymers
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    • C09J175/14—Polyurethanes having carbon-to-carbon unsaturated bonds

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Abstract

本发明制备的一种具有高疏水性能的紫外光固化胶，由以下重量百分比的原料组成：氟改性聚氨酯丙烯酸酯树脂30～60%、硅烷改性丙烯酸酯单体20～40%、甲基丙烯酸酯单体15～30%、光引发剂1～7%。本发明制备的具有高疏水性能的紫外光固化胶具有更好的疏水性能，泡水后的力学性能保持率高，与水接触角大，固化物性能优良，粘接可靠性高，适用范围广泛。

Description

一种具有高疏水性能的紫外光固化胶及其制备方法
技术领域
本发明属于光固化材料领域，涉及一种具有高疏水性能的紫外光固化胶及其制备方法，适用于耐水环境需求的应用。
背景技术
光固化材料由于其固化速度快、环境友好、能源消耗量少、无溶剂挥发等众多突出优点而得到广泛研究，并且在各行各业中迅速推广。但是紫外光固化胶也有其本身的局限,常规的紫外光固化胶在耐水的应用有明显的局限，因丙烯酸酯分子链亲水性强，表面接触角低，吸水率高，当随着泡水时间的延长，部分分子链会被水破坏，胶体中会有大量的水分子进入，从而使材料的力学性能会快速下降，所以，UV胶在耐水的应用上不能被广泛使用，本发明的紫外光固化胶可以解决常规技术耐水性不好的难题。
发明内容
为了解决现有技术中紫外光固化胶在耐水场合中表现不好的难题，本发明提供了一种具有高疏水性能的紫外光固化胶及其制备方法，以达到紫外光固化胶能满足耐水性的需求。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一种具有高疏水性能的紫外光固化胶，由以下重量百分比的原料组成：氟改性聚氨酯丙烯酸酯树脂30～60％、硅烷改性丙烯酸酯单体20～40％、甲基丙烯酸酯单体15～30％、光引发剂1～7％。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，所述氟改性的聚氨酯丙烯酸酯树脂，是指用氟素链段嵌入聚氨酯丙烯酸酯的主链上，不仅改善氟素和树脂的相容性，也使聚氨酯丙烯酸酯树脂的疏水表现更加优秀，具有超低的表面张力，更大的与水接触角。氟改性的聚氨酯丙烯酸酯树脂包括杰事达的DSP-552F、DSP-556F、DSP-559F和DSP-597F,韩国SHIN-A的SFA-380和SFA-480。氟改性的聚氨酯丙烯酸酯树脂的分子式如下:
PFPE为全氟聚醚
氟改性的聚氨酯丙烯酸酯树脂
进一步，所述硅烷改性丙烯酸酯单体，是指用甲基丙烯酸叔丁氨基乙酯(TBAEMA,CAS号：3775-90-4)和端NCO的硅烷偶联剂-异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷(CAS号：24801-88-5)进行反应得到的硅烷改性的丙烯酸酯单体。硅烷改性丙烯酸酯单体的合成方法是：先将1摩尔的甲基丙烯酸叔丁氨基乙酯(TBAEMA)、1摩尔的异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷、加入到带有温度计的三口烧瓶中，将温度控制在70度，反应2小时，用红外光谱仪分析NCO基团的含量，待NCO的峰完全消失时，停止加热反应，可得到硅烷改性丙烯酸酯单体，分子结构式如下：
甲基丙烯酸叔丁氨基乙酯
异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷
硅烷改性的丙烯酸酯单体
进一步，所述甲基丙烯酸酯单体包括甲基四氢呋喃丙烯酸酯(THFMA)、甲基丙烯酸月桂酯(LMA)、甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)、甲基丙烯酸异冰片酯(IBOMA)中的一种或任意几种的混合物。
进一步，所述光引发剂为牌号1173(2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮)、184(1-羟基环己基苯甲酮)、907(2-甲基-1-(4-甲巯基苯基)-2-吗啉-1-丙酮)、369(2-苄基-2-二甲氨基-1-(4-吗啉苯基)-1-丁酮)、819(双(2，4，6-三甲基苯甲酰基)苯基氧化磷)、651(α,α’-二甲基苯偶酰缩酮)、ITX(异丙基硫杂蒽酮)、BP(二苯甲酮)、OMBB(邻苯甲酰基苯甲酸甲酯)、TPO(2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化磷)中的一种或任意几种的混合物。
本发明所述的一种具有高疏水性能的紫外光固化胶的制备方法包括：氟改性聚氨酯丙烯酸酯树脂30～60％、硅烷改性丙烯酸酯单体20～40％、甲基丙烯酸酯单体15～30％、光引发剂1～7％，依次加入搅拌机内，抽真空至真空度为-0.08～-0.05MPa，于500～1000转/分搅拌0.5～2小时，搅拌均匀，自然晾置至室温，密封包装即可。
本发明的有益效果是：本发明制备的具有高疏水性能的紫外光固化胶，通过把氟素链段嵌入聚氨酯丙烯酸酯的主链上，不仅改善氟素和树脂的相容性，也使聚氨酯丙烯酸酯树脂的疏水表现更加优秀，具有超低的表面张力，更大的与水接触角；并用硅烷改性丙烯酸酯单体，把硅烷的疏水结构引入到聚合物的分子中，进一步提高了聚合物的疏水性能，解决了常规紫外光固化胶不耐水的缺点，本发明的紫外光固化胶具有更好的耐水性，泡水后的力学性能保持率高，固化物性能优良，粘接可靠性高，适用范围广泛。
具体实施方式
以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
合成实施例
硅烷改性丙烯酸酯单体的合成方法是：先将1摩尔的甲基丙烯酸叔丁氨基乙酯(TBAEMA)、1摩尔的异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷、加入到带有温度计的三口烧瓶中，将温度控制在70度，反应2小时，用红外光谱仪分析NCO基团的含量，待NCO的峰完全消失时，停止加热反应，可得到硅烷改性丙烯酸酯单体。
实施例1
准确称取如下原料，氟改性的聚氨酯丙烯酸酯树脂(杰事达DSP-552F)，40g；硅烷改性丙烯酸酯单体，30g；THFMA，20g；光引发剂184，3g；光引发剂TPO，1g；将上述各组分依次加入双行星动力混合搅拌机内，抽真空至真空度为-0.08MPa，于500转/分搅拌2小时，搅拌均匀，自然晾置至室温，得到紫外光固化胶，密封包装即可。
实施例2
准确称取如下原料，氟改性的聚氨酯丙烯酸酯树脂(杰事达DSP-556F)，35g；硅烷改性丙烯酸酯单体，30g；HEMA，30g；光引发剂184，1g；光引发剂1173，1g；将上述各组分依次加入双行星动力混合搅拌机内，抽真空至真空度为-0.05MPa，于750转/分搅拌1小时，搅拌均匀，自然晾置至室温，得到紫外光固化胶，密封包装即可。
实施例3
准确称取如下原料，氟改性的聚氨酯丙烯酸酯树脂(杰事达DSP-559F)，50g；硅烷改性丙烯酸酯单体，40g；LMA，10g；I BOMA,10g；光引发剂1173：3g；光引发剂819：2g，将上述各组分依次加入双行星动力混合搅拌机内，抽真空至真空度为-0.06MPa，于700转/分搅拌1.5小时，搅拌均匀，自然晾置至室温，得到紫外光固化胶，密封包装即可。
实施例4
准确称取如下原料，氟改性的聚氨酯丙烯酸酯树脂(韩国SH IN-A的SFA-380)，30g；硅烷改性丙烯酸酯单体，40g；I BOMA，15g；光引发剂184，3g；光引发剂TPO，1g；将上述各组分依次加入双行星动力混合搅拌机内，抽真空至真空度为-0.07MPa，于800转/分搅拌1小时，搅拌均匀，自然晾置至室温，得到紫外光固化胶，密封包装即可。
实施例5
准确称取如下原料，氟改性的聚氨酯丙烯酸酯树脂(韩国SH IN-A的SFA-480)，45g；硅烷改性丙烯酸酯单体，50g；HEMA，10g；I BOMA，10g；光引发剂1173，3g；光引发剂TPO，4g；将上述各组分依次加入双行星动力混合搅拌机内，抽真空至真空度为-0.08MPa，于1000转/分搅拌0.5小时，搅拌均匀，自然晾置至室温，得到紫外光固化胶，密封包装即可。
比较例1
准确称取如下原料，沙多玛公司的CN966J75(二官能度、聚酯型)，52g；IBOA，44g；光引发剂184，3g；光引发剂TPO，1g；将上述各组分依次加入双行星动力混合搅拌机内，抽真空至真空度为-0.08MPa，于500转/分搅拌2小时，搅拌均匀，自然晾置至室温，得到紫外光固化胶，密封包装即可。
比较例2
准确称取如下原料，科宁公司的6363(二官能度，聚醚型)，55g；THFA，41g；光引发剂1173，3g；光引发剂TPO，1g；将上述各组分依次加入双行星动力混合搅拌机内，抽真空至真空度为-0.05MPa，于750转/分搅拌1小时，搅拌均匀，自然晾置至室温，得到紫外光固化胶，密封包装即可。
通过下面的试验测试本发明的一种具有高疏水性能的紫外光固化胶的性能。
试验实施例耐水性能测试
光固化条件：光强30mW/cm2,光照时间100s；
硬度测试：依据GB/T 2411-1980测试；
弹性模量：动态热机械分析仪DMA，美国TA公司：Q800，测试温度25℃-150℃，频率10Hz。
测试结果如表1所示：
表1实施例1-5制得的样品与普通光固化胶粘剂性能对比测试结果
从上述结果可以看出，本发明的一种具有高疏水性能的紫外光固化胶与现有的普通光固化胶粘剂相比，有很好的耐水效果，与水的接触角更高，泡水后的力学性能表现更好。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种具有高疏水性能的紫外光固化胶，其特征在于，由以下重量百分比的原料组成：氟改性聚氨酯丙烯酸酯树脂30～60％、硅烷改性丙烯酸酯单体20～40％、甲基丙烯酸酯单体15～30％、光引发剂1～7％；
所述硅烷改性丙烯酸酯单体的合成方法是：先将1摩尔的甲基丙烯酸叔丁氨基乙酯、1摩尔的异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷、加入到带有温度计的三口烧瓶中，将温度控制在70度，反应2小时，用红外光谱仪分析NCO基团的含量，待NCO的峰完全消失时，停止加热反应，可得到硅烷改性丙烯酸酯单体。
2.根据权利要求1所述的紫外光固化胶，其特征在于，所述氟改性聚氨酯丙烯酸酯树脂分子式如下:
PFPE为全氟聚醚。
3.根据权利要求1所述的紫外光固化胶，其特征在于，所述硅烷改性丙烯酸酯单体的分子式为：
4.根据权利要求1所述的紫外光固化胶，其特征在于，所述甲基丙烯酸酯单体包括甲基四氢呋喃丙烯酸酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸异冰片酯中的一种或任意几种的混合物。
5.根据权利要求1所述的紫外光固化胶，其特征在于，所述光引发剂为牌号2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮、1-羟基环己基苯甲酮、2-甲基-1-(4-甲巯基苯基)-2-吗啉-1-丙酮、2-苄基-2-二甲氨基-1-(4-吗啉苯基)-1-丁酮、双(2，4，6-三甲基苯甲酰基)苯基氧化磷、α,α’-二甲基苯偶酰缩酮、异丙基硫杂蒽酮、二苯甲酮、邻苯甲酰基苯甲酸甲酯、2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化磷中的一种或任意几种的混合物。
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