CN111534267A - 一种紫外光固化胶粘剂及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种紫外光固化胶粘剂及其制备方法和应用，属于胶粘剂技术领域，包括以下重量百分比的组分：超支化聚氨酯丙烯酸酯50～90％、单官能聚氨酯丙烯酸酯5～35％、光引发剂1～8％、触变粉1～8％和助剂1～5％；并通过依次将相应重量百分比的超支化聚氨酯丙烯酸酯、单官能聚氨酯丙烯酸酯、光引发剂、触变粉和助剂放于混合机内，高速分散搅拌均匀后，抽真空搅拌至无气泡，静置至室温后，制备得到成品；并将该胶粘剂应用于户外安防镜头的粘接密封。本发明胶粘剂即使长期使用，也极少有挥发物释放出来，不会造成摄像头视窗、透镜、保护罩内表面产生油雾，能够解决高清室外安防镜头的雾化问题，且粘接能力强，适合推广应用。

Description

一种紫外光固化胶粘剂及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及胶粘剂技术领域，具体属于紫外光固化胶粘剂及其制备方法和应用。

背景技术

安防摄像头是指用在安全防范方面的摄像头，它的主要特点是灵敏度高、抗强光、畸变小、体积小、寿命长、抗震、可通过远程控制监测。镜头通光量分为F1.2、F1.4和百万高清镜头，好的镜头，白天效果会更加真实，晚上更清晰。对于百万高清镜头，要求摄像头视窗、透镜、保护罩内表面无雾化、无水汽，否则极大影响安防镜头的拍摄效果。现有的摄像头组装和密封大部分都使用UV胶(紫外光固化胶粘剂)，其固化速度快，组装节奏快，环保性高。户外安防摄像头由于经常处于日晒雨淋的状态，UV胶在使用过程中，往往存在经过一段时间温度交变，会在摄像头视窗、透镜、保护罩内表面产生油雾，影响安防镜头的拍摄效果，正如中国专利公开号CN109337591A所述。

在专利公开号为CN109337591A的专利中，公开了所述UV胶是由特定分子量和分子量分布的聚丙烯酸酯为主体树脂制备的，所述聚丙烯酸酯树脂为长链丙烯酸单体和含环状结构的丙烯酸单体的无规共聚物或嵌段共聚物，其主体树脂存在一定的挥发性，难以达到应用于安防摄像头中即使长期使用，挥发极低的要求。

再如专利公开号CN105733493B的专利中，公开了所述UV胶由以下重量百分比的原料组成：聚酯型聚氨酯丙烯酸酯树脂30～60％、超支化聚氨酯丙烯酸酯树脂5～15％、硫醇5～15％、丙烯酸酯单体25～40％、光引发剂1～7％，该UV胶具有低挥发物含量。虽然该专利胶粘剂的挥发性相对较低，但是含有硫醇，是有毒物质，危害人体健康。还有专利公开号为CN105733493B的专利中公开了胶粘剂中使用超支化聚氨酯丙烯酸酯树脂，但只作为辅助成分，用量较少，且所用超支化聚氨酯丙烯酸酯树脂为市售商品，较为粗糙，虽然不含硫醇，但粘接效果有限。

发明内容

针对背景技术中存在的缺陷和不足，本发明提供一种紫外光固化胶粘剂，该胶粘剂极少有挥发物释放出来，能够避免造成摄像头视窗、透镜、保护罩内表面产生油雾，从而解决高清室外安防镜头的雾化问题。

本发明的目的之二是提供一种紫外光固化胶粘剂的制备方法，通过该制备方法能够保持胶粘剂中各成分的活性，并抑制成分挥发，从而避免摄像头的视窗、透镜和保护罩等内表面产生油雾，且制备步骤精简，节约生产成本。

本发明的目的之三是提供一种紫外光固化胶粘剂的应用，解决户外安防镜头长期使用后容易产生油雾的问题，方便推广应用。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种紫外光固化胶粘剂，其特征在于：包括以下重量百分比的组分：

超支化聚氨酯丙烯酸酯50～90％、单官能聚氨酯丙烯酸酯5～35％、光引发剂1～8％、触变粉1～8％和助剂1～5％。

进一步所采取的措施是：包括以下重量百分比的组分：超支化聚氨酯丙烯酸酯60～80％、单官能聚氨酯丙烯酸酯10～30％、光引发剂2～6％、触变粉1～5％和助剂1～4％。

进一步所采取的措施是：包括以下重量百分比的组分：超支化聚氨酯丙烯酸酯65～75％、单官能聚氨酯丙烯酸酯15～25％、光引发剂3～5％、触变粉2～4％和助剂1～3％。

进一步所采取的措施是：所述超支化聚氨酯丙烯酸酯通过以下方法制备得到，具体包括：

第一步、将聚醚多元醇、2,2-二羟甲基丙酸和对甲基苯磺酸加入反应釜，快速搅拌，使得反应釜温度升至135～145℃并进行保温反应2～3小时，接着在减压蒸馏下反应，直至酸值为9mg/g KOH以下，进行降温纯化后，得到端羟基超支化聚醚型聚酯；

第二步、将甲苯-2,4-二异氰酸酯、羟基丙烯酸酯、丙酮、阻聚剂和二月桂酸二丁基锡加入另一反应釜中，测量初始NCO值，常温反应2～4小时后，升温至45～55℃继续反应，至NCO值为初始值一半时停止，把反应釜内温度降至室温；

第三步、将第一步反应得到的端羟基超支化聚醚型聚酯加入到经过第二步的反应釜中，同时加入二月桂酸二丁基锡，升温至50～55℃并保温反应，直至NCO含量低于0.1％时，真空脱气，得到超支化聚氨酯丙烯酸酯。

进一步所采取的措施是：所述聚醚多元醇的分子量在500～2000之间，平均官能度为2～3，醚链为环氧乙烷、环氧丙烷和环氧丁烷中的至少一种。

进一步所采取的措施是：所述的羟基丙烯酸酯为羟乙基丙烯酸酯、羟乙基甲基丙烯酸酯、羟丙基丙烯酸酯和羟丙基甲基丙烯酸酯中的至少一种；所述的阻聚剂为对苯二酚、对羟基苯甲醚、2,5-二甲基对苯二酚和1,4-萘二酚中的至少一种。

进一步所采取的措施是：所述单官能聚氨酯丙烯酸酯的分子量在200g/mol以上，760mmHg柱蒸汽压下，沸点在150℃以上。

进一步所采取的措施是：所述的光引发剂为1-羟基环己基苯基甲酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮、2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦、四(2,4-二叔丁基苯基)-4,4’-联苯基双亚磷酸酯、2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗啉基-1-丙酮、2-苯基苄-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉苄苯基)丁酮、异丙基硫杂蒽酮、二苯甲酮和4-二甲基氨基苯甲酸乙酯中的至少一种。

进一步所采取的措施是：所述的触变粉为纳米碳酸钙、气相二氧化硅、膨润土、醋酸纤维素、聚合物弹性粒子、聚酰胺中的至少一种；所述的助剂为附着力促进剂、润湿分散剂和消泡剂中的至少一种。

进一步所采取的措施是：所述的触变粉为气相二氧化硅、聚酰胺和聚合物弹性粒子中的至少一种；所述附着力促进剂为硅烷偶联剂或磷酸酯丙烯酸酯；所述润湿分散剂为丙烯酸酯类聚合物；所述消泡剂为丙烯酸酯类聚合物。

一种紫外光固化胶粘剂的制备方法，包括以下具体步骤：依次将相应重量百分比的超支化聚氨酯丙烯酸酯、单官能聚氨酯丙烯酸酯、光引发剂、触变粉和助剂放于混合机内，高速分散搅拌均匀后，抽真空搅拌至无气泡，静置至室温后，得到成品。

进一步所采取的措施是：所述制备得到的成品装入黑色或深色不透紫外光的包装物内进行密封，室温保存。

一种紫外光固化胶粘剂的应用，应用于户外安防镜头的粘接密封。

通过上述技术方案，本发明与现有技术相比，所具有的有益效果如下：

1、本发明的紫外光固化胶粘剂成分配比合理，所用超支化聚氨酯丙烯酸酯经过本发明的处理方法制备而成，并以处理后的超支化聚氨酯丙烯酸酯为主体树脂，使得胶粘接的挥发性极低，即使长期使用也极少有挥发物释放出来，彻底解决了摄像头的雾化问题，保障高清拍摄和安防摄像头录制的清晰度。

2、本发明胶粘剂的粘接力强，对安防镜头常用材质玻璃和PC都具有较高的粘接力，能够满足摄像头等精密仪器对密封性能的要求。

3、本发明的制备方法精简，能够充分发挥各物质的特性，提升胶粘剂的性能，且物质成分安全，不含硫醇，使用在产品上更加安全，健康和放心，达到抑制成分挥发，节省工序、保障质量和安全的效果。

4、本发明把紫外光固化胶粘剂应用到户外安防镜头的密封粘接上，有效解决了户外安防镜头长期使用后容易产生油雾的问题，方便推广应用。

具体实施方式

为了更清楚的了解本发明所采用的技术方案，下面对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

首先，进行超支化聚氨酯丙烯酸酯的制备，按照以下制备方法制备出3种超支化聚氨酯丙烯酸酯成品，分别为B1、B2和B3，具体如下。

进行超支化聚氨酯丙烯酸酯成品B1的制备，具体步骤包括：

第一步、在装有搅拌器、温度计和冷凝管的500毫升的玻璃四口烧瓶中，加入VORANOL 2070(Dow Chemical，平均分子量700，官能度为3，中等分子量三醇)93克，2,2-二羟甲基丙酸375克，对甲基苯磺酸0.47克，快速搅拌下将釜温升至142℃反应2小时，然后减压蒸馏下反应至酸值为9mg/g KOH以下，降温纯化后得到端羟基超支化聚醚型聚酯A1；

第二步、在装有搅拌器、温度计和冷凝管的500毫升的洁净干燥的玻璃四口烧瓶中，加入140克甲苯-2,4-二异氰酸酯，104克丙烯酸羟丙酯，0.25克对苯二酚和0.3克二月桂酸二丁基锡，125毫升的丙酮，测量初始NCO值，常温反应3小时后，升温至48℃继续反应，至NCO值为初始值一半时停止，降温至室温；

第三步、加入96克端羟基超支化聚醚型聚酯A1和0.15克二月桂酸二丁基锡，升温至52℃反应至NCO含量低于0.1％时，真空脱气，得到超支化聚氨酯丙烯酸酯成品B1。

进行超支化聚氨酯丙烯酸酯成品B2的制备，具体步骤包括：

第一步、在装有搅拌器、温度计和冷凝管的500毫升的玻璃四口烧瓶中，加入VORANOL 2120(Dow Chemical，平均分子量2000，官能度为2，聚丙二醇)200克，2,2-二羟甲基丙酸187.5克，对甲基苯磺酸0.39克，快速搅拌下将釜温升至145℃反应2.5小时，然后减压蒸馏下反应至酸值为9mg/g KOH以下，降温纯化后得到端羟基超支化聚醚型聚酯A2；

第二步、在装有搅拌器、温度计和冷凝管的500毫升的洁净干燥的玻璃四口烧瓶中，加入140克甲苯-2,4-二异氰酸酯，92.8克丙烯酸羟乙酯，0.3克对羟基苯甲醚和0.3克二月桂酸二丁基锡，150毫升的丙酮，测量初始NCO值，常温反应2小时后，升温至55℃继续反应，至NCO值为初始值一半时停止，降温至室温；

第三步、加入148克端羟基超支化聚醚型聚酯A2和0.1克二月桂酸二丁基锡，升温至55℃反应至NCO含量低于0.1％时，真空脱气，得到超支化聚氨酯丙烯酸酯B2。

进行超支化聚氨酯丙烯酸酯成品B3的制备，具体步骤包括：

第一步、在装有搅拌器、温度计和冷凝管的500毫升的玻璃四口烧瓶中，加入VORANOL 222-056(Dow Chemical，平均分子量2000，官能度为2，聚乙二醇)200克，2,2-二羟甲基丙酸187.5克，对甲基苯磺酸0.39克，快速搅拌下将釜温升至135℃反应3小时，然后减压蒸馏下反应至酸值为9mg/g KOH以下，降温纯化后得到端羟基超支化聚醚型聚酯A3；

第二步、在装有搅拌器、温度计和冷凝管的500毫升的洁净干燥的玻璃四口烧瓶中，加入140克甲苯-2,4-二异氰酸酯，104克丙烯酸羟丙酯，0.25克对苯二酚和0.25克二月桂酸二丁基锡，150毫升的丙酮，测量初始NCO值，常温反应4小时后，升温至45℃继续反应，至NCO值为初始值一半时停止，降温至室温；

第三步、加入145克端羟基超支化聚醚型聚酯A3和0.2克二月桂酸二丁基锡，升温至50℃反应至NCO含量低于0.1％时，真空脱气，得到超支化聚氨酯丙烯酸酯B3。

实施例1-6胶粘剂和对比例1-2胶粘剂中的各组分及配比情况见表1，其中树脂选用的是自制超支化聚氨酯丙烯酸酯(B1-B3)和台湾长兴聚氨酯丙烯酸酯6195-100，单官能聚氨酯丙烯酸酯选用瑞士Rahn公司1122，韩国嵩常公司solmer 892，台湾长兴EM2080，光引发剂选用德国BASF的Irgacure184，触变粉选用美国CARBOT气相二氧化硅TS720，附着力促进剂选用美国SARTOMER磷酸酯丙烯酸酯CD9051，具体配比情况如下表1所示。

表1：实施例1-6及对比例1-2的成分配比表

以上实施例1-6和对比例1-2均通过以下方法进行制备，具体步骤包括：在2L行星机中依次加入超支化聚氨酯丙烯酸酯(B1-B3)、单官能聚氨酯丙烯酸酯、光引发剂、触变粉和助剂，高速分散搅拌均匀后，抽真空搅拌至无气泡，静置至室温后，得到成品，装入黑色或深色不透紫外光的包装物内进行密封，室温保存。

并按以下方法测试实施例1～6和对比例1～2中紫外光固化胶粘剂对玻璃与PC的粘接强度，并将对应胶粘剂的固化物在90℃下烘烤48小时，最后观察和测量各自的挥发物情况，并记录。

玻璃与PC的粘接强度测试方法：将配制的紫外光固化胶粘剂通过针筒点在25mm*100mm*2mm的PC片的搭接面上，将40mm*70mm*2mm的玻璃片搭接在PC片上，搭接面积12.5mm*25mm，然后经过主波长为365nm紫外光照射，紫外光固化时光强80mW/cm²，光照时间15s，将PC和玻璃分别用AB胶粘接在标准铝片上，在拉力机上夹持铝片，进行PC和玻璃的拉剪强度测试，拉伸速度20mm/min，记录测试结果。

固化物90℃烘烤48小时的挥发物情况测试方法：将配制的紫外光固化胶粘剂通过针筒点在聚四氟乙烯板上，厚度控制在0.3mm以内，然后经过主波长为365nm紫外光照射，紫外光固化时光强80mW/cm²，光照时间15s，取5克固化物放入磨口锥形瓶中，在锥形瓶口上覆盖一片圆形玻璃，确保完全密封住锥形瓶口，然后将锥形瓶放在平板加热器上，90度加热48小时，观察圆形玻璃上是否有挥发物凝结，以及凝结物多少，记录测试结果。对这两个性能测试的结果的情况进行汇总，最终结果如下表2所示。

表2紫外光固化胶粘剂的性能测试结果

由表2可见，本发明实施例的紫外光固化胶粘剂具有优异的粘接力，对安防镜头常用材质玻璃和PC具有较高的粘接力。同时为了模拟安防镜头长期使用胶粘剂的挥发情况，采用高温加热90度以上，并加热48小时后，进行挥发物的观察，发现本发明实施例中的凝结镜头上无明显凝结物，不会影响户外高清镜头的拍摄画面；而对比例中凝结镜头上有大量的凝结物，镜头玻璃出现雾化，容易影响高清镜头的拍摄效果。

由此可见，本发明胶粘剂长期使用后，也极少有挥发物释放出来，不会造成摄像头视窗、透镜、保护罩内表面产生油雾，能够解决高清室外安防镜头的雾化问题，且粘接能力强，适合推广应用。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种紫外光固化胶粘剂，其特征在于：包括以下重量百分比的组分：

超支化聚氨酯丙烯酸酯50～90％、单官能聚氨酯丙烯酸酯5～35％、光引发剂1～8％、触变粉1～8％和助剂1～5％。

2.根据权利要求1所述的一种紫外光固化胶粘剂，其特征在于：包括以下重量百分比的组分：超支化聚氨酯丙烯酸酯60～80％、单官能聚氨酯丙烯酸酯10～30％、光引发剂2～6％、触变粉1～5％和助剂1～4％。

3.根据权利要求2所述的一种紫外光固化胶粘剂，其特征在于：包括以下重量百分比的组分：超支化聚氨酯丙烯酸酯65～75％、单官能聚氨酯丙烯酸酯15～25％、光引发剂3～5％、触变粉2～4％和助剂1～3％。

4.根据权利要求1所述的一种紫外光固化胶粘剂，其特征在于：所述超支化聚氨酯丙烯酸酯通过以下方法制备得到，具体包括：

第一步、将聚醚多元醇、2,2-二羟甲基丙酸和对甲基苯磺酸加入反应釜，快速搅拌，使得反应釜温度升至135～145℃并进行保温反应2～3小时，接着在减压蒸馏下反应，直至酸值为9mg/g KOH以下，进行降温纯化后，得到端羟基超支化聚醚型聚酯；

第二步、将甲苯-2,4-二异氰酸酯、羟基丙烯酸酯、丙酮、阻聚剂和二月桂酸二丁基锡加入另一反应釜中，测量初始NCO值，常温反应2～4小时后，升温至45～55℃继续反应，至NCO值为初始值一半时停止，把反应釜内温度降至室温；

第三步、将第一步反应得到的端羟基超支化聚醚型聚酯加入到经过第二步的反应釜中，同时加入二月桂酸二丁基锡，升温至50～55℃并保温反应，直至NCO含量低于0.1％时，真空脱气，得到超支化聚氨酯丙烯酸酯。

5.根据权利要求4所述的一种紫外光固化胶粘剂，其特征在于：所述聚醚多元醇的分子量在500～2000之间，平均官能度为2～3，醚链为环氧乙烷、环氧丙烷和环氧丁烷中的至少一种。

6.根据权利要求4所述的一种紫外光固化胶粘剂，其特征在于：所述的羟基丙烯酸酯为羟乙基丙烯酸酯、羟乙基甲基丙烯酸酯、羟丙基丙烯酸酯和羟丙基甲基丙烯酸酯中的至少一种；所述的阻聚剂为对苯二酚、对羟基苯甲醚、2,5-二甲基对苯二酚和1,4-萘二酚中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的一种紫外光固化胶粘剂，其特征在于：所述单官能聚氨酯丙烯酸酯的分子量在200g/mol以上，760mmHg柱蒸汽压下，沸点在150℃以上。

8.根据权利要求1所述的一种紫外光固化胶粘剂，其特征在于：所述的光引发剂为1-羟基环己基苯基甲酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮、2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦、四(2,4-二叔丁基苯基)-4,4’-联苯基双亚磷酸酯、2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗啉基-1-丙酮、2-苯基苄-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉苄苯基)丁酮、异丙基硫杂蒽酮、二苯甲酮和4-二甲基氨基苯甲酸乙酯中的至少一种。

9.根据权利要求1所述的一种紫外光固化胶粘剂，其特征在于：所述的触变粉为纳米碳酸钙、气相二氧化硅、膨润土、醋酸纤维素、聚合物弹性粒子、聚酰胺中的至少一种；所述的助剂为附着力促进剂、润湿分散剂和消泡剂中的至少一种。

10.根据权利要求1所述的一种紫外光固化胶粘剂，其特征在于：所述的触变粉为气相二氧化硅、聚酰胺和聚合物弹性粒子中的至少一种；所述附着力促进剂为硅烷偶联剂或磷酸酯丙烯酸酯；所述润湿分散剂为丙烯酸酯类聚合物；所述消泡剂为丙烯酸酯类聚合物。

11.权利要求1～10任一项所述的一种紫外光固化胶粘剂的制备方法，其特征在于：包括以下具体步骤：依次将相应重量百分比的超支化聚氨酯丙烯酸酯、单官能聚氨酯丙烯酸酯、光引发剂、触变粉和助剂放于混合机内，高速分散搅拌均匀后，抽真空搅拌至无气泡，静置至室温后，得到成品。

12.根据权利要求11所述的一种紫外光固化胶粘剂的制备方法，其特征在于：所述制备得到的成品装入黑色或深色不透紫外光的包装物内进行密封，室温保存。

13.权利要求1～10任一项所述的一种紫外光固化胶粘剂的应用，其特征在于：应用于户外安防镜头的粘接密封。