CN112521886A - 一种按需剥离拆卸新型胶黏剂的制备及使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种按需剥离拆卸新型胶黏剂的制备及使用方法，其特征在于，包括以下过程：将离子导电填料、电子导电填料同时添加到粘接前驱体中，通过一定的工艺混合均匀后，得到同时具有离子导电性和电子导电性的按需剥离拆卸新型胶黏剂；将胶黏剂通过施胶工艺施加在被粘接基材上，经过固化后起到粘接固定作用，在被粘接物两侧施加电压，实现按需剥离拆卸；所述被粘接基材为金属界面或导电表面。该发明制备方法简单、有效，解决了当前被粘接基材用胶黏剂粘接后不易拆卸剥离的问题，具有广阔的应用前景。

Description

一种按需剥离拆卸新型胶黏剂的制备及使用方法
技术领域
本发明涉及先进电子功能材料的制备技术领域，具体涉及一种需剥离拆卸新型胶黏剂的制备方法。
背景技术
胶黏剂是一种利用界面粘附力与分子内聚力，与粘接界面形成机械互锁、静电吸附、范德华力等相互作用，将两种基材粘接在一起的物质，也可以称之为黏合剂、粘合剂、胶或胶水，在航空航天、消费电子、汽车建筑、生物工程等领域均有着非常广泛的应用。
针对胶黏剂的历史研究，主要将重点集中在“正向粘接”上，即如何让粘接变得更强、更可靠，然而在很多领域，尤其是消费电子、汽车等经常涉及产品返修或被粘接零部件的经济价值比较高涉及回收再利用时，要求产品在生命周期以内粘接良好，不能发生粘接脱胶行为。但当产品需要进行返修或者需要对被粘接零部件进行回收利用时，要求被粘接体系能轻易的剥离开，完成拆卸，且不能损坏被粘接零部件。虽然目前有报道利用热塑性聚合物受热熔融或者微胶囊受热膨胀的原理实现胶黏剂的剥离，但并不适用于无法承受温度加热的粘接场景，而且加热促进拆卸剥离的方法非常繁琐，非常不利于实际应用。
发明内容
本发明的目的在于针对当前工业领域胶黏剂在实施粘接后，返修拆卸时不易剥离的问题，开发了一种按需剥离拆卸的新型胶黏剂，以实现被粘接物的再分离、再利用。
本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种按需剥离拆卸新型胶黏剂的制备方法，包括以下过程：将离子导电填料、电子导电填料同时添加到粘接前驱体中，通过一定的工艺混合均匀后，得到同时具有离子导电性和电子导电性的按需剥离拆卸新型胶黏剂。
优选的是，所述胶黏剂为单组分胶黏剂或双组份胶黏剂；所述胶黏剂为液态、凝胶态、固态中的任意一种；所述一定的工艺为高速搅拌、辊压开炼、辊压密炼、螺杆挤出中的任意一种。
优选的是，所述离子导电填料占粘接前驱体固化后聚合物基体含量的0.1％～50wt％；所述离子导电填料是在熔融状态或溶液状态能够解离出阴离子、阳离子，且能在电场作用下进行离子传输，起到离子导电作用的化合物；所述的电子导电填料占粘接驱体固化后聚合物基体含量的0.1％～90wt％；所述电子导电填料为具有电子导电性的纳米或微米金属粒子、碳材料以及导电高分子中的一种或几种；所述的粘接前驱体为单组分固化体系或双组份固化体系，如果粘接前驱体为双组份固化体系，离子导电填料或者电子导电填料添加在其中一个组分或同时添加在两个组分内；所述的粘接前驱体固化后为热塑型或热固型；所述的粘接前驱体如果是溶剂挥发型，则溶剂为水或易挥发有机溶剂；所述的粘接前驱体固化后得到的聚合物的结晶度＜30％；所述的粘接前驱体固化后得到的聚合物的玻璃化温度＜50℃；所述的粘接前驱体中还包括添加增粘剂、防老剂、增塑剂、增稠剂、促进剂、偶联剂、填充剂、消泡剂、着色剂、软化剂、触变剂、阻燃剂、热稳定剂中的一种或多种。
优选的是，离子导电填料解离出的阴离子为活泼非金属元素得到电子后形成的带负电荷阴离子、无机酸根离子、有机酸根离子、有机化合物脱去质子产生的有机阴离子中的一种或多种；离子导电填料解离出的阳离子为正氢离子、铵离子、活泼金属失去电子形成的带正电的阳离子、以及有机阳离子中的一种或多种。
优选的是，所述的阴离子为F-、Cl-、Br-、I-、S2-、O2-、N3-、OH-、SO4 2-、NO2 -、NO3 -、CO3 2-、HS-、CN-、SCN-、HCO3 -、HPO4 2-、H2PO4 -、PO4 3-、PF6 -、BF4 -、SO3 2-、S2O8 2-、MnO4 -、MnO4 2-、ClO4 -、ClO3 -、ClO-、ClO2 -、IO3 -、BO3 3-、SiO3 3-、AlSiO4 -、WO4 2-、SeO4 2-、CrO4 -、Cr2O7 2-、FeO4 2-、FeO2 2-、VO4 3-、TiO3 2-、(FSO2)N-、(CF3SO2)2N-、AsF6-、SbF6 -、FeCl4 -、AlCl3 3-、AlCl4 -、Al2Cl7 -、ZnCl2 -、R1COO-(有机羧酸根离子，R1为有机化学基团)、R2SO3 -(有机磺酸根离子，R2为有机化学基团)、Lys-(赖氨酸根离子)、Cys-(半胱氨酸根离子)、Gly-(甘氨酸根离子)、[R1R2N]-(氨基阴离子，R1与R2均为有机化学基团)、[R1R2R3C]-(碳阴离子，R1、R2、R3均为有机化学基团)中的一种或多种；
所述的阳离子为H+、NH4 +、Li+、Na+、K+、Ag+、Ca2+、Mg2+、Ba2+、Cu2+、Hg2+、Zn2+、Al3+、Fe2+、Fe3+、[R1R2R3R4N]+(季铵离子，R1、R2、R3、R4均为有机化学基团)、[R1R2R3R4P]+(季磷离子，R1、R2、R3、R4均为有机化学基团)、[R1R2IM]+(有机咪唑阳离子，R1、R2均为有机化学基团)、[R1Py]+(有机吡啶阳离子，R1为有机化学基团)、[R1R2R3C]+(碳正离子，R1、R2、R3均为有机化学基团)中的一种或多种。
优选的是，所述电子导电填料为银纳米粒子、金纳米粒子、铜纳米粒子、银纳米线、金纳米线、铜纳米线、导电炭黑、碳纳米管、石墨烯、微米石墨粉、微米银粉、微米镍粉、微米铜粉、微米银包铜粉、微米镍包铜粉、掺杂聚苯胺、掺杂聚噻吩、掺杂聚吡咯中的一种或多种。
优选的是，所述的电子导电填料占粘接驱体固化后聚合物基体含量的0.1％～90wt％；所述的电子导电填料为非导电粒子经过化学或物理改性制备的具有导电特性的杂化粒子，所述非导电粒子包括微晶纤维素、碳纤维、玻璃纤维、高分子微球、无机微球、无机晶须、无机纳米管、层状无机物中的任意一种；所述的改性方法包括负载、包覆、包裹中的任意一种。
优选的是，所述的粘接前驱体为天然胶乳、丁苯胶乳、丙烯酸酯胶乳、水性聚氨酯、天然橡胶、丁苯橡胶、丁基橡胶、顺丁橡胶、丁腈橡胶、聚硫橡胶、聚氨酯预聚物、改性环氧树脂预聚物、改性丙烯酸酯预聚物、改性硅树脂预聚物、改性密胺树脂预聚物、改性酚醛树脂预聚物、聚电解质溶液、水溶性高分子的水溶液、含有单官能度与多官能度的小分子溶液中的一种或多种的混合。
本发明还提供一种如上述的按需剥离拆卸新型胶黏剂的使用方法，将胶黏剂通过施胶工艺施加在被粘接基材上，经过固化后起到粘接固定作用，在被粘接物两侧施加电压，实现按需剥离拆卸；所述被粘接基材为金属界面或导电表面。
优选的是，所述胶黏剂固化后其室温离子电导率为10-1～10-10S/m；所述固化的方式为湿气固化、UV固化、加热固化、溶剂挥发干燥型固化中的一种或多种；所述施胶工艺为手动胶枪点胶、气动式点胶、螺杆式挤出点胶、喷射式点胶中的任意一种，点胶过程可借助加热，加热温度＜140℃；所述被粘接基材为金、银、铜、铁、镁、锌、镍、铍、钨、不锈钢、金属合金、聚合物导电复合材料中的任意一种；如果被粘接基材的表面为非导电，则被粘接基材表面需要做导电处理；施加电压为直流电压或交流电压；施加电压的大小为1～1000V，通电时间为1～300s；胶黏剂粘接固化在被粘接基材上的拉伸剪切强度＜0.1MPa，剪切强度测试方法按照国标《胶黏剂拉伸剪切强度的测定》(GB/T 7124-2008)执行。
本发明至少包括以下有益效果：本发明的胶黏剂粘接固化在被粘接基材上，通过在被粘接物两侧施加电压，可较容易地实现按需剥离拆卸；该发明制备方法简单、有效，解决了当前被粘接基材用胶黏剂粘接后不易拆卸剥离的问题，具有广阔的应用前景，相关剥离效果可以通过粘接体系通电前后的拉伸剪切测试(GB/T 7124-2008)进行证明，可以预见，通电电压越高、通电时间越长，对应的拉伸剪切强度越低。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
具体实施方式：
下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
实施例1：
按重量份，将100份N-210聚醚(数均分子质量1500)、5份SU-120增粘树脂、1份二月桂酸二丁基锡、20份1-丁基-3甲基-咪唑四氟硼酸盐、1份碳纳米管充分混合均匀后，在60℃真空干燥48h，然后加入25份异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)，氮气氛围保护下80℃搅拌混合24h后(搅拌速度200rpm)，得到通电可拆卸剥离的单组分湿气固化型聚氨酯热熔胶黏剂，封装于胶管或胶筒中；使用时，将胶管加热至110℃，进行点胶、施胶操作；以铜板作为被粘接物，待胶黏剂在常温常湿条件下完全固化后，在铜板上施加50V电压持续20s，粘接体系可以完全剥离，完成拆卸。
实施例2：
按重量份，将100份丙烯酰胺、40份甲基丙烯酸月桂酯、5份LiCl、2份银纳米线(水分散液，浓度为2g/mL)、2份安息香***、1份二苯甲酮、0.5份过硫酸钾、10份三羟甲基丙烷三丙烯酸酯溶于100份去离子水中，氮气氛围常温搅拌1h(搅拌速度200rpm)，然后加入0.5份聚丙烯酸钠(数均分子量1000000)再次以200rpm搅拌速度搅拌1h，得到单组分紫外光固化聚丙烯酸酯胶黏剂，封装于胶管或胶筒中；使用时，可直接采用划线式点胶工艺在常温进行施胶，施胶后经过紫外光进行交联固化；以透明导电电极为被粘接物，365nm紫外光源照射1min可完成粘接；在透明电极上施加10V电压持续10s，粘接体系可完全剥离，完成拆卸。
实施例3：
按重量份，将100份乙烯基硅油(工业级，数均分子量1000)、3份含氢硅油(工业级，数均分子量1000)常温搅拌混合均匀，然后加入20份1-丁基-3甲基-咪唑六氟磷酸盐搅拌均匀，再加入1份碳纳米管搅拌均匀，再加入0.2份铂催化剂(工业级)与0.05份炔醇抑制剂1-乙炔基环己醇，室温充分搅拌均匀得到单组分加热固化型硅酮胶黏剂；以铜板作为被粘接物，待胶黏剂在130℃加热2h完全固化后，在铜板上施加50V电压持续20s，粘接体系可以完全剥离，完成拆卸。
实施例4：
按重量份，将30份1-丁基-3甲基-咪唑六氟磷酸盐、2份六氟磷锂、5份微米银粉、1份消泡剂OP-10(烷基酚聚氧乙烯醚)加入到100份水性聚氨酯(固含量30wt％)中，充分搅拌均匀后得到通电可拆卸剥离的单组分干燥固化的水性聚氨酯胶黏剂；封装于胶管或胶筒中；使用时，直接用划线式点胶机点胶、施胶操作；以不锈钢板为被粘接基材，待水份挥发后，在不锈钢板上施加100V电压持续5s，粘接体系可完全剥离，完成拆卸。
实施例5：
按重量份，将100份E51环氧树脂(工业级)、30份E20环氧树脂(工业级)、10份己二酸二异癸酯在30份丁酮与甲苯混合溶液中(丁酮与甲苯体积比1:1)，然后加入40份1-丁基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐、10份微米银粉搅拌2h，脱去气泡后得到A组分；100份有液体丁腈橡胶、50份己二胺、10份三乙胺溶解在30份丁酮与甲苯混合溶液中(丁酮与甲苯体积比1:1，脱去气泡得到B组分，将A、B组分按照5:1的比例分别封装在双组份胶筒中；使用时采用螺旋混合胶管将AB组分进行混合施胶，以铝板为被粘接基材，粘接体系在120℃充分固化4h，在铝板上施加60V电压持续10s，粘接体系可以完全剥离，完成拆卸。
实施例6：
将20g丙烯酸铵、20g甲基丙烯酸异辛酯、30g聚乙二醇丙烯酸酯、30g聚氨酯丙烯酸酯预聚物(工业级，数均分子量1500)、1.5g乙烯基二甲基丙烯酸、20g1-丁基-3-甲基咪唑氯盐、2g氯化锂、10g微米银粉在氮气氛围以200rpm速度常温搅拌4h；然后加入0.5g过氧化苯甲酰以200rpm速度常温搅拌0.5h，得到热固化丙烯酸酯胶黏剂，封装于胶管或胶筒中；使用时，可直接采用划线式点胶工艺在常温进行施胶，施胶后经过加热进行交联固化；以铝片为被粘接物，120℃加热固化1h完成粘接；在铝片上施加30V电压持续20s，粘接体系可完全剥离，完成拆卸。
实施例7：
按重量份，将80份E54环氧树脂(工业级)，20份聚乙二醇二缩水甘油醚(数均分子量400)、10份乙二醇二缩水甘油醚、1份碳纳米管、20份1-丁基-3甲基咪唑氯盐在60℃下以200rpm速度充分搅拌4h；然后加入20份氯化锂与聚乙二醇二缩水甘油醚的混合溶液(混合溶液采用20份氯化锂与100份聚乙二醇二缩水甘油醚配置而成)，再在60℃以200rpm速度充分搅拌2h；最后加入8份双氰胺在60℃下以200rpm速度充分搅拌1h，得到单组分环氧树脂胶黏剂，冷却至室温以后封装于胶管或胶筒中。使用时，可直接采用划线式点胶工艺在常温进行施胶，以铜片为被粘接物，施胶后在170℃加热1h固化完成粘接；在铜片两端施加20V电压持续15s，粘接体系可完全剥离，完成拆卸。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实例。

Claims (10)

1.一种按需剥离拆卸新型胶黏剂的制备方法，其特征在于，包括以下过程：将离子导电填料、电子导电填料同时添加到粘接前驱体中，通过一定的工艺混合均匀后，得到同时具有离子导电性和电子导电性的按需剥离拆卸新型胶黏剂。
2.如权利要求1所述的按需剥离拆卸新型胶黏剂的制备方法，其特征在于，
所述胶黏剂为单组分胶黏剂或双组份胶黏剂；所述胶黏剂为液态、凝胶态、固态中的任意一种；
所述一定的工艺为高速搅拌、辊压开炼、辊压密炼、螺杆挤出中的任意一种。
3.如权利要求1所述的按需剥离拆卸新型胶黏剂的制备方法，其特征在于，
所述离子导电填料占粘接前驱体固化后聚合物基体含量的0.1％～50wt％；所述离子导电填料是在熔融状态或溶液状态能够解离出阴离子、阳离子，且能在电场作用下进行离子传输，起到离子导电作用的化合物；
所述的电子导电填料占粘接驱体固化后聚合物基体含量的0.1％～90wt％；所述电子导电填料为具有电子导电性的纳米或微米金属粒子、碳材料以及导电高分子中的一种或几种；
所述的粘接前驱体为单组分固化体系或双组份固化体系，如果粘接前驱体为双组份固化体系，离子导电填料或者电子导电填料添加在其中一个组分或同时添加在两个组分内；
所述的粘接前驱体固化后为热塑型或热固型；
所述的粘接前驱体如果是溶剂挥发型，则溶剂为水或易挥发有机溶剂；
所述的粘接前驱体固化后得到的聚合物的结晶度＜30％；
所述的粘接前驱体固化后得到的聚合物的玻璃化温度＜50℃；
所述的粘接前驱体中还包括添加增粘剂、防老剂、增塑剂、增稠剂、促进剂、偶联剂、填充剂、消泡剂、着色剂、软化剂、触变剂、阻燃剂、热稳定剂中的一种或多种。
4.如权利要求3所述的按需剥离拆卸新型胶黏剂的制备方法，其特征在于，离子导电填料解离出的阴离子为活泼非金属元素得到电子后形成的带负电荷阴离子、无机酸根离子、有机酸根离子、有机化合物脱去质子产生的有机阴离子中的一种或多种；离子导电填料解离出的阳离子为正氢离子、铵离子、活泼金属失去电子形成的带正电的阳离子、以及有机阳离子中的一种或多种。
5.如权利要求4所述的按需剥离拆卸新型胶黏剂的制备方法，其特征在于，所述的阴离子为F-、Cl-、Br-、I-、S2-、O2-、N3-、OH-、SO4 2-、NO2 -、NO3 -、CO3 2-、HS-、CN-、SCN-、HCO3 -、HPO4 2-、H2PO4 -、PO4 3-、PF6 -、BF4 -、SO3 2-、S2O8 2-、MnO4 -、MnO4 2-、ClO4 -、ClO3 -、ClO-、ClO2 -、IO3 -、BO3 3-、SiO3 3-、AlSiO4 -、WO4 2-、SeO4 2-、CrO4 -、Cr2O7 2-、FeO4 2-、FeO2 2-、VO4 3-、TiO3 2-、(FSO2)N-、(CF3SO2)2N-、AsF6 -、SbF6 -、FeCl4 -、AlCl3 3-、AlCl4 -、Al2Cl7 -、ZnCl2 -、R1COO-、R2SO3 -、Lys-、Cys-、Gly-、[R1R2N]-、[R1R2R3C]-中的一种或多种；
所述的阳离子为H+、NH4 +、Li+、Na+、K+、Ag+、Ca2+、Mg2+、Ba2+、Cu2+、Hg2+、Zn2+、Al3+、Fe2+、Fe3+、[R1R2R3R4N]+、[R1R2R3R4P]+、[R1R2IM]+、[R1Py]+、[R1R2R3C]+中的一种或多种。
6.如权利要求3所述的按需剥离拆卸新型胶黏剂的制备方法，其特征在于，所述电子导电填料为银纳米粒子、金纳米粒子、铜纳米粒子、银纳米线、金纳米线、铜纳米线、导电炭黑、碳纳米管、石墨烯、微米石墨粉、微米银粉、微米镍粉、微米铜粉、微米银包铜粉、微米镍包铜粉、掺杂聚苯胺、掺杂聚噻吩、掺杂聚吡咯中的一种或多种。
7.如权利要求1所述的按需剥离拆卸新型胶黏剂的制备方法，其特征在于，所述的电子导电填料占粘接驱体固化后聚合物基体含量的0.1％～90wt％；所述的电子导电填料为非导电粒子经过化学或物理改性制备的具有导电特性的杂化粒子，所述非导电粒子包括微晶纤维素、碳纤维、玻璃纤维、高分子微球、无机微球、无机晶须、无机纳米管、层状无机物中的任意一种；所述的改性方法包括负载、包覆、包裹中的任意一种。
8.如权利要求1所述的按需剥离拆卸新型胶黏剂的制备方法，其特征在于，所述的粘接前驱体为天然胶乳、丁苯胶乳、丙烯酸酯胶乳、水性聚氨酯、天然橡胶、丁苯橡胶、丁基橡胶、顺丁橡胶、丁腈橡胶、聚硫橡胶、聚氨酯预聚物、改性环氧树脂预聚物、改性丙烯酸酯预聚物、改性硅树脂预聚物、改性密胺树脂预聚物、改性酚醛树脂预聚物、聚电解质溶液、水溶性高分子的水溶液、含有单官能度与多官能度的小分子溶液中的一种或多种的混合。
9.一种如权利要求1～8任一项所述的按需剥离拆卸新型胶黏剂的使用方法，其特征在于，将胶黏剂通过施胶工艺施加在被粘接基材上，经过固化后起到粘接固定作用，在被粘接物两侧施加电压，实现按需剥离拆卸；所述被粘接基材为金属界面或导电表面。
10.如权利要求9所述的按需剥离拆卸新型胶黏剂的使用方法，其特征在于，
所述胶黏剂固化后其室温离子电导率为10-1～10-10S/m；
所述固化的方式为湿气固化、UV固化、加热固化、溶剂挥发干燥型固化中的一种或多种；
所述施胶工艺为手动胶枪点胶、气动式点胶、螺杆式挤出点胶、喷射式点胶中的任意一种，点胶过程可借助加热，加热温度＜140℃；
所述被粘接基材为金、银、铜、铁、镁、锌、镍、铍、钨、不锈钢、金属合金、聚合物导电复合材料中的任意一种；如果被粘接基材的表面为非导电，则被粘接基材表面需要做导电处理；
施加电压为直流电压或交流电压；施加电压的大小为1～1000V，通电时间为1～300s；胶黏剂粘接固化在被粘接基材上的拉伸剪切强度＜0.1MPa。
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