CN114574109B - 一种uv光固化压敏胶粘剂及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种UV光固化压敏胶粘剂及其应用，所述的UV光固化压敏胶粘剂是由如下组分按如下配比在常温下直接充分混合得到：含有活性双键的丙烯酸酯聚合物10～60质量份，单官能的丙烯酸酯软单体10～60质量份，单官能的丙烯酸酯硬单体0～20质量份，每分子至少含有两个可聚合双键的多官能丙烯酸酯单体0～10质量份，丙烯酸酯功能单体0～10质量份，UV光引发剂0.5～10质量份，上述各组分的质量份之和为100。本发明所述的UV光固化压敏胶粘剂不仅制备和使用过程均无溶剂污染、能满足环保要求，且具有低粘度易于涂布均匀和方便涂布操作，并具有优良的粘结性能和剥离强度及使用方便、制备成本低、易于实现规模化。
Description
技术领域
本发明是涉及一种UV光固化压敏胶粘剂及其应用，属于功能材料技术领域。
背景技术
目前，现有技术中已有UV光固化压敏胶的相关报道，例如：CN108300332A中公开了一种光固化压敏胶，所述光固化压敏胶的组成包括软单体65～80份、硬单体10～20份、极性单体5～15份、含叔胺基团的助引发单体0.1～9份；引发剂0.5～1.5份、溶剂100份和活性稀释剂50～100份，虽然该压敏胶在使用中不存在有机溶剂和小分子光引发剂的挥发问题，且在40℃下具有较低黏度(516～618cps)和较好粘结性能(持粘性6～9h；剥离强度1143～1896gf/25mm)，但所述压敏胶在制备中存在大量溶剂蒸发所导致的环保问题；另外，CN108192537A中也公开了一种紫外光固化压敏胶粘剂，其按质量份数包括如下组分：含有烷基的丙烯酸酯单体或甲基丙烯酸酯单体75-90份，含有羟基的可共聚单体2-5份，含有羧基的可共聚单体1-3份，含有肉桂基团的丙烯酸酯共聚单体或甲基丙烯酸酯共聚单体1-5份，活性引发剂0.2份，溶剂50-80份，虽然该胶粘剂在不添加光引发剂的条件下，即可实现良好的光固化特性，但该压敏胶粘剂的剥离强度只有70-150gf/25mm(相当于0.68-1.47N/25mm)，且所述压敏胶粘剂中含有大量溶剂，固含量只有45％，在使用中需要使溶剂完全挥发，以致使用中存在环保问题。
随着人们环保意识的日益增强和人类可持续发展战略的实施，本领域急需研发一种不仅制备和使用过程均无溶剂污染、能满足环保要求，且具有较低粘度易于涂布均匀，并具有优良的粘结性能和剥离强度及使用方便、制备成本低的UV光固化压敏胶粘剂。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题和需求，本发明的目的是提供一种不仅制备和使用过程均无溶剂污染、能满足环保要求，且具有较低粘度易于涂布均匀，并具有优良的粘结性能和剥离强度及使用方便、制备成本低的UV光固化压敏胶粘剂及其应用。
为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
一种UV光固化压敏胶粘剂，是由如下组分按如下配比在常温下直接充分混合得到：
上述各组分的质量份之和为100。
一种优选方案，所述的UV光固化压敏胶粘剂，是由如下组分按如下配比在常温下直接充分混合得到：
上述各组分的质量份之和为100。
进一步优选方案，所述的UV光固化压敏胶粘剂，是由如下组分按如下配比在常温下直接充分混合得到：
上述各组分的质量份之和为100。
一种优选方案，上述的含有活性双键的丙烯酸酯聚合物，其重均分子量在20000～1000000范围，其数均分子量在10000～500000范围，其玻璃化转变温度在-100℃～0℃范围，且其双键密度在0.005～0.5mol/kg。
进一步优选方案，上述的含有活性双键的丙烯酸酯聚合物，其重均分子量在50000～100000范围，其数均分子量在25000～50000范围，其玻璃化转变温度在-55℃～-15℃范围，且其双键密度在0.01～0.1mol/kg。
一种优选方案，上述的含有活性双键的丙烯酸酯聚合物是由100质量份的每分子具有一个可聚合双键的单官能单体与0.1～10质量份的每分子具有两个可聚合双键的双官能单体及0.1～1.0质量份的引发剂和1～5质量份的链转移剂在40～70℃的恒温水浴加热下进行本体聚合得到。
进一步优选方案，上述的含有活性双键的丙烯酸酯聚合物是由100质量份的每分子具有一个可聚合双键的单官能单体与0.5～5质量份的每分子具有两个可聚合双键的双官能单体及0.1～1质量份的引发剂和1～5质量份的链转移剂在50～60℃的恒温水浴加热下进行本体聚合得到。
进一步优选方案，所述的每分子具有一个可聚合双键的单官能单体选自甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸、丙烯酸、丙烯酸乙酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸月桂酯、苯乙烯中的任意一种或多种的组合。
进一步优选方案，所述的每分子具有两个可聚合双键的双官能单体选自二丙烯酸乙二醇酯、二丙烯酸己二醇酯、二丙烯酸三丙二醇酯、二丙烯酸丁二醇酯、二丙烯酸新戊二醇酯、二丙烯酸二甘醇酯、二丙烯酸三甘醇酯、二丙烯酸二丙二醇酯、丙烯酸烯丙基酯中的任意一种或多种的组合。
进一步优选方案，所述的引发剂选自偶氮二异丁腈、1-叔-戊基偶氮-1-氰基环己烷、过氧化月桂酰、1-叔-丁基偶氮-1-氰基环己烷、过辛酸叔丁酯、过氧化-2-乙基己酸叔丁酯、过苯甲酸叔丁酯、过安息香酸丁酯、过氧化甲酸叔丁酯、过氧化二叔丁基、过氧化氢二异丙苯、叔戊基过氧化氢、叔丁基过氧化氢中的任意一种或多种的组合。
进一步优选方案，所述的链转移剂选自正丙基硫醇、正丁基硫醇、正辛基硫醇、正十二烷基硫醇、二硫酯、α-甲基苯乙烯二聚体中的任意一种或多种的组合。
进一步优选方案，所述的每分子具有一个可聚合双键的单官能单体为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸正丁酯、丙烯酸正丁酯和丙烯酸异辛酯的组合，所述的每分子具有两个可聚合双键的双官能单体为二丙烯酸三丙二醇酯或二丙烯酸二丙二醇酯，所述的引发剂为过氧化月桂酰，所述的链转移剂为正十二烷基硫醇。
一种优选方案，所述的单官能的丙烯酸酯软单体选自丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸仲丁酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸十八烷基酯、甲基丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸十八烷基酯、丙烯酸-2-乙基已酯中的任意一种或多种的组合。
一种优选方案，所述的单官能的丙烯酸酯硬单体选自甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异冰片酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸叔丁酯、苯乙烯中的任意一种或多种的组合。
一种优选方案，所述的每分子至少含有两个可聚合双键的多官能丙烯酸酯单体选自二丙烯酸乙二醇酯、二丙烯酸己二醇酯、二丙烯酸三丙二醇酯、二丙烯酸丁二醇酯、二丙烯酸新戊二醇酯、二丙烯酸二甘醇酯、二丙烯酸三甘醇酯、二丙烯酸二丙二醇酯、丙烯酸烯丙基酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯中的任意一种或多种的组合。
一种优选方案，所述的丙烯酸酯功能单体选自丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酰胺、N-乙烯基环己酰胺、马来酸酐、甲基丙烯酸缩水甘油酯中的任意一种或多种的组合。
一种优选方案，所述的UV光引发剂选自2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、二苯甲酮、苯偶酰双甲醚、安息香双甲醚、安息香异丙醚中的任意一种或多种的组合。
本发明所述的UV光固化压敏胶粘剂的一种应用，是通过涂膜器将所述的UV光固化压敏胶粘剂涂布在基材薄膜上，然后置于紫外光照装置下进行光固化制得压敏胶制品。
一种实施方案，是通过50μm的涂膜器将所述的UV光固化压敏胶粘剂涂布在PET薄膜上，然后置于输送带式UV机上以0.1m/s的输送速度及2000W的光照功率下进行一遍光照制得压敏胶制品。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1)本发明所述的UV光固化压敏胶粘剂，只需将所述组分按所述配比在常温下直接充分混合即可制得，不仅制备工艺简单，而且对环境友好，环保节能，易于实现规模化；
2)经检测得知：本发明所述的UV光固化压敏胶粘剂在20℃下的粘度只有400～800cps，非常有利于涂布均匀和方便涂布操作，对压敏胶制品的高品质制备具有重要意义；
3)由本发明所述的UV光固化压敏胶粘剂制备压敏胶制品非常方便，只需以0.1m/s的输送速度及2000W的光照功率下进行一遍光照即可，既环保又节能，且易于实现规模化；
4)经对比实验还可得知：本发明通过创造性地采用含有活性双键的丙烯酸酯聚合物作为UV光固化压敏胶粘剂的聚合物组分，相较于同等条件下采用丙烯酸酯饱和聚合物作为聚合物组分的对比情形，可使获得的UV光固化压敏胶粘剂的粘度在同等条件下下降达到43％，而持粘力反而提高3倍且剥离力提高了1.5倍，产生了出乎意料的优良粘结性能；
5)本发明所述的含有活性双键的丙烯酸酯聚合物可采用在较低水浴温度下进行本体聚合得到，不仅制备工艺简单，而且节能环保，有利于实现工业化；
总之，本发明通过创造性地采用含有活性双键的丙烯酸酯聚合物作为UV光固化压敏胶粘剂的聚合物组分，使所获得的UV光固化压敏胶粘剂不仅制备和使用过程均无溶剂污染、能满足环保要求，且具有低粘度易于涂布均匀和方便涂布操作，并具有优良的粘结性能和剥离强度及使用方便、制备成本低、易于实现规模化，因此，相较于现有技术，本发明不仅产生了显著性进步，而且产生了出乎意料的技术效果。
具体实施方式
下面结合实施例和对比例对本发明技术方案做进一步详细、完整地说明。
以下实施例和对比例中：
初粘性：按照《压敏胶粘带初粘性试验方法(滚球法)》标准(GB/T 4852—2002)，采用初粘性测定仪进行测定。
持粘性：按照《压敏胶粘带持粘性试验方法》标准(GB/T 4851—1988)，采用持粘性测试仪进行测定。
180°剥离强度：按照《胶粘带剥离强度的试验方法》标准(GB/T 2792—2014)，采用剥离测试机进行测定。
粘度：通过Brookfield旋转粘度计测试，测试温度为20℃。
双键密度：通过聚合物核磁氢谱中，双键氢峰与聚合物主链氢峰的峰面积比，即可计算得出单位重量聚合物中所含有的双键的摩尔数(mol/kg)。
实施例1：含有活性双键的丙烯酸酯聚合物的制备
将240克MMA(甲基丙烯酸甲酯)、180克BMA(甲基丙烯酸正丁酯)、90克EHA(丙烯酸异辛酯)、72克BA(丙烯酸正丁酯)、18克TPGDA(二丙烯酸三丙二醇酯)、3克过氧化月桂酰及21克正十二烷基硫醇均加入本体聚合袋中，搅拌使混合均匀后，将本体聚合袋置入水浴中，在55℃的恒温水浴加热下进行本体聚合反应10h，然后取出本体聚合袋，冷却至室温，将得到的固体丙烯酸树脂粉碎即得本发明所述的含有活性双键的丙烯酸酯聚合物，简记为聚合物I，关于该聚合物的表征数据见表1所示。
对比例1：饱和丙烯酸酯聚合物的制备
将210克MMA(甲基丙烯酸甲酯)、120克BMA(甲基丙烯酸正丁酯)、150克EHA(丙烯酸异辛酯)、120克BA(丙烯酸正丁酯)、3克过氧化月桂酰及15克正十二烷基硫醇均加入本体聚合袋中，搅拌使混合均匀后，将本体聚合袋置入水浴中，在55℃的恒温水浴加热下进行本体聚合反应10h，然后取出本体聚合袋，冷却至室温，将得到的固体丙烯酸树脂粉碎即得所述的饱和丙烯酸酯聚合物，简记为聚合物Ia，关于该聚合物的表征数据见表1所示。
实施例2：含有活性双键的丙烯酸酯聚合物的制备
将180克MMA(甲基丙烯酸甲酯)、120克BMA(甲基丙烯酸正丁酯)、180克EHA(丙烯酸异辛酯)、111克BA(丙烯酸正丁酯)、3克TPGDA(二丙烯酸三丙二醇酯)、3克过氧化月桂酰及15克正十二烷基硫醇均加入本体聚合袋中，搅拌使混合均匀后，将本体聚合袋置入水浴中，在55℃的恒温水浴加热下进行本体聚合反应10h，然后取出本体聚合袋，冷却至室温，将得到的固体丙烯酸树脂粉碎即得本发明所述的含有活性双键的丙烯酸酯聚合物，简记为聚合物II，关于该聚合物的表征数据见表1所示。
对比例2：饱和丙烯酸酯聚合物的制备
将120克MMA(甲基丙烯酸甲酯)、60克BMA(甲基丙烯酸正丁酯)、240克EHA(丙烯酸异辛酯)、180克BA(丙烯酸正丁酯)、3克过氧化月桂酰及11克正十二烷基硫醇均加入本体聚合袋中，搅拌使混合均匀后，将本体聚合袋置入水浴中，在55℃的恒温水浴加热下进行本体聚合反应10h，然后取出本体聚合袋，冷却至室温，将得到的固体丙烯酸树脂粉碎即得所述的饱和丙烯酸酯聚合物，简记为聚合物IIa，关于该聚合物的表征数据见表1所示。
实施例3：含有活性双键的丙烯酸酯聚合物的制备
将180克MMA(甲基丙烯酸甲酯)、114克BMA(甲基丙烯酸正丁酯)、186克EHA(丙烯酸异辛酯)、114克BA(丙烯酸正丁酯)、5克DPGDA(二丙烯酸二丙二醇酯)、3克过氧化月桂酰及9克正十二烷基硫醇均加入本体聚合袋中，搅拌使混合均匀后，将本体聚合袋置入水浴中，在55℃的恒温水浴加热下进行本体聚合反应10h，然后取出本体聚合袋，冷却至室温，将得到的固体丙烯酸树脂粉碎即得本发明所述的含有活性双键的丙烯酸酯聚合物，简记为聚合物III，关于该聚合物的表征数据见表1所示。
对比例3：饱和丙烯酸酯聚合物的制备
将108克MMA(甲基丙烯酸甲酯)、48克BMA(甲基丙烯酸正丁酯)、252克EHA(丙烯酸异辛酯)、192克BA(丙烯酸正丁酯)、3克过氧化月桂酰及5.5克正十二烷基硫醇均加入本体聚合袋中，搅拌使混合均匀后，将本体聚合袋置入水浴中，在55℃的恒温水浴加热下进行本体聚合反应10h，然后取出本体聚合袋，冷却至室温，将得到的固体丙烯酸树脂粉碎即得所述的饱和丙烯酸酯聚合物，简记为聚合物IIIa，关于该聚合物的表征数据见表1所示。
表1对实施例及对比例所得聚合物的表征数据
应用例及应用对比例
先使用实施例1-3所制备的含有活性双键的丙烯酸酯聚合物及对比例1-3所制备的饱和丙烯酸酯聚合物分别按表2中所示组分和配比在常温下直接充分混合得到本发明所述的UV光固化压敏胶粘剂和对比压敏胶粘剂并进行粘度测试，测试结果见表2所示；然后分别用50μm的涂膜器涂布在PET薄膜上，再置于输送带式UV机(如：昆山欧尼斯特电子科技有限公司生产的FUMAX 9400D型UV机)上以0.1m/s的输送速度及2000W的光照功率下进行一遍光照制得压敏胶制品，然后进行初粘力、持粘力和剥离力测试，测试结果详见表2所示。
表2应用例及应用对比例的配方及性能测试结果
由表2所示可见：本发明通过创造性地采用含有活性双键的丙烯酸酯聚合物作为UV光固化压敏胶粘剂的聚合物组分，相较于同等条件下采用饱和丙烯酸酯聚合物作为聚合物组分的对比情形，可使获得的UV光固化压敏胶粘剂的粘度在同等条件下下降达到43％，而持粘力反而提高3倍且剥离力提高了1.5倍，不仅非常有利于涂布均匀和方便涂布操作，对压敏胶制品的高品质制备具有重要意义，而且产生了出乎意料的优良粘结性能。
最后需要在此指出的是：以上仅是本发明的部分优选实施例，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容做出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种UV光固化压敏胶粘剂，所述的UV光固化压敏胶粘剂是由如下组分按如下配比在常温下直接充分混合得到：
含有活性双键的丙烯酸酯聚合物 30～50质量份；
单官能的丙烯酸酯软单体 30～50质量份；
单官能的丙烯酸酯硬单体 5～20质量份；
每分子至少含有两个可聚合双键的多官能丙烯酸酯单体 1～5质量份；
功能单体 1～5质量份；
UV光引发剂 1～5质量份；
上述各组分的质量份之和为100；
所述的含有活性双键的丙烯酸酯聚合物，其重均分子量为20000～1000000，其数均分子量为10000～500000，其玻璃化转变温度为-100℃～0℃，且其双键密度为0.005～0.5mol/kg；其特征在于：
所述的含有活性双键的丙烯酸酯聚合物是由100质量份的每分子具有一个可聚合双键的单官能单体与0.1～10质量份的每分子具有两个可聚合双键的双官能单体及0.1～1.0质量份的引发剂和1～5质量份的链转移剂在40～70℃的恒温水浴加热下进行本体聚合得到；所述的每分子具有一个可聚合双键的单官能单体选自甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸、丙烯酸、丙烯酸乙酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸月桂酯、苯乙烯中的任意一种或多种的组合；所述的每分子具有两个可聚合双键的双官能单体选自二丙烯酸乙二醇酯、二丙烯酸己二醇酯、二丙烯酸三丙二醇酯、二丙烯酸丁二醇酯、二丙烯酸新戊二醇酯、二丙烯酸二甘醇酯、二丙烯酸三甘醇酯、二丙烯酸二丙二醇酯、丙烯酸烯丙基酯中的任意一种或多种的组合；所述的功能单体选自丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酰胺、N-乙烯基环己酰胺、马来酸酐、甲基丙烯酸缩水甘油酯中的任意一种或多种的组合。
2.根据权利要求1所述的UV光固化压敏胶粘剂，其特征在于：所述的含有活性双键的丙烯酸酯聚合物，其重均分子量为50000～100000，其数均分子量为25000～50000，其玻璃化转变温度为-55℃～-15℃，且其双键密度为0.01～0.1mol/kg。
3.根据权利要求1所述的UV光固化压敏胶粘剂，其特征在于：所述的单官能的丙烯酸酯软单体选自丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸仲丁酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸十八烷基酯、甲基丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸十八烷基酯中的任意一种或多种的组合。
4.根据权利要求1所述的UV光固化压敏胶粘剂，其特征在于：所述的单官能的丙烯酸酯硬单体选自甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异冰片酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸叔丁酯中的任意一种或多种的组合。
5.根据权利要求1所述的UV光固化压敏胶粘剂，其特征在于：所述的每分子至少含有两个可聚合双键的多官能丙烯酸酯单体选自二丙烯酸乙二醇酯、二丙烯酸己二醇酯、二丙烯酸三丙二醇酯、二丙烯酸丁二醇酯、二丙烯酸新戊二醇酯、二丙烯酸二甘醇酯、二丙烯酸三甘醇酯、二丙烯酸二丙二醇酯、丙烯酸烯丙基酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯中的任意一种或多种的组合。
6.根据权利要求1所述的UV光固化压敏胶粘剂，其特征在于：所述的UV光引发剂选自2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、二苯甲酮、苯偶酰双甲醚、安息香双甲醚、安息香异丙醚中的任意一种或多种的组合。
7.一种权利要求1所述的UV光固化压敏胶粘剂的应用，其特征在于：通过涂膜器将所述的UV光固化压敏胶粘剂涂布在基材薄膜上，然后置于紫外光照装置下进行光固化制得压敏胶制品。
8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于：通过50μm的涂膜器将所述的UV光固化压敏胶粘剂涂布在PET薄膜上，然后置于输送带式UV机上以0.1m/s的输送速度及2000W的光照功率下进行一遍光照制得压敏胶制品。
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