本发明属于胶粘剂,具体涉及一种延迟固化uv胶及其制备方法。
背景技术:
1、uv胶又称紫外固化胶、感光胶,顾名思义是一种需要通过紫外线照射才能固化的胶粘剂。uv胶具有高环保性、可燃性低、固化速度快的优势,采用不同功率的uv固化装置照射,uv胶可在数秒到数十秒内完成固化,能够显著提升生产效率。uv胶固化后粘结强度高,可以立即进行性能测试或成品处理,广泛应用于玻璃工艺、电子元器件、激光头、光学镜头、芯片等对温度、湿度敏感的材料的固定、粘接、密封及灌注。
2、在一些材料的粘结过程中,uv胶被当作定位剂、固定剂使用。为保护光敏材料不受紫外光影响,需要确保uv胶具有一定的粘性且仍可以轻松与光敏材料分离,同时还需要确保uv胶在一次紫外光的短时间照射下实现完全固化,否则光敏材料会因长时间暴露于紫外光下而导致光学性能迅速下降。因此,市面上出现了一种延迟固化uv胶,uv固化材料中的紫外光引发剂(或光敏剂)在紫外光作用下,产生活性自由基或阳离子,引发单体聚合、交联等化学反应,使得uv胶快速固化。而双酚a类环氧树脂粘度高,脂环族环氧树脂固化速度过快,两者简单混合复配也难以实现上述要求。除此以外,uv胶固化后应当具备一定的粘结强度。
3、专利cn109385248a公开了一种环保型高强度uv胶及其制备方法,包括以下按照重量份的原料:环氧丙烯酸酯类化合物30~45份、改性聚氨酯丙烯酸酯类化合物30~45份、蜂蜜5~10份、粘性增强剂7~12份、光引发剂22~28份、抗老化剂18~26份、聚乙烯醇6~10份、邻苯二甲酸二丁酯4~8份、硅微粉2~5份、焦磷酸钠3~5份、香料2~4份、黄原胶12~18份。虽然该材料对镀银材料表面具有好的粘结力,胶水触变性好、耐老化性佳、环保,研发工艺简单、成本低,uv胶不易脱落、寿命长,但是该材料难以应用于高温高湿的环境下,应用性仍然不足。
技术实现思路
1、基于上述内容,为解决uv胶因固化速度过快、粘度过高、不耐水侵蚀、高温稳定性差而造成应用受限的问题,本发明提出了一种延迟固化uv胶及其制备方法。
2、本发明的目的在于:
3、一、确保uv胶在固化前具有较低的粘性;
4、二、确保经紫外光引发,uv胶能够在暗条件下实现完全固化。
5、为实现上述目的,本发明采用以下技术方案。
6、一种延迟固化uv胶的制备方法,
7、所述方法包括:
8、1)取丙烯酸酯类化合物、有机溶剂加入烧瓶中,再取羧酸酰卤化物、稳定剂混合均匀,于低温下将羧酸酰卤化物、稳定剂的混合试剂缓慢滴加至烧瓶中,待反应结束后浓缩溶液;
9、2)向步骤1)的烧瓶中继续加入阻聚剂、光引发剂、巯基单体混合均匀,得到组分a;
10、3)取羧酸酐化合物、溶剂a加入烧瓶中,于低温下滴入聚烯烃化合物、溶剂b的混合液并升温反应,干燥、洗涤产物得到组分b;
11、4)取组分a、组分b混合均匀得到延迟固化uv胶。
12、作为优选,
13、步骤1)所述丙烯酸酯类化合物为丙烯酸丁酯;
14、步骤1)所述有机溶剂为丙酮,其用量为0.5~0.7ml/ml丙烯酸酯类化合物。
15、作为优选,
16、步骤1)所述羧酸酰卤化物为2-呋喃甲酰氯;
17、所述稳定剂为二氯甲烷,其用量为1.1~1.5ml/ml羧酸酰卤化物;
18、所述混合试剂的用量为0.8~1ml/ml丙烯酸酯类化合物;
19、步骤1)所述低温为0~4℃。
20、作为优选,
21、步骤1)所述反应是于25~30℃下恒温22~26h;
22、步骤1)所述浓缩是于56~60℃下蒸发溶剂,当产物浓缩至原体积的50~60%vol停止蒸发。
23、作为优选,
24、步骤2)所述阻聚剂为邻三苯酚,其用量为0.03~0.05g/ml丙烯酸酯类化合物;
25、步骤2)所述光引发剂为苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦,其用量为0.05~0.1g/ml丙烯酸酯类化合物;
26、步骤2)所述巯基单体为四(3-巯基丙酸)季戊四醇酯,其用量为0.1~0.2g/ml丙烯酸酯类化合物。
27、作为优选,
28、步骤1)、步骤2)所述操作步骤均在避光条件下进行。
29、作为优选,
30、步骤3)所述羧酸酐化合物为马来酸酐;
31、步骤3)所述溶剂a为乙醇,其用量为6~8ml/g羧酸酐化合物;
32、步骤3)所述低温为5~10℃;
33、步骤3)所述聚烯烃化合物为聚醚胺,其用量为1.5~2.5g/g羧酸酐化合物;
34、步骤3)所述溶剂b为乙醇,其用量为6~8ml/g聚烯烃化合物。
35、作为优选,
36、步骤3)所述升温反应是于40~45℃下,恒温1.5~2h。
37、作为优选,
38、步骤4)所述组分a、组分b按照(4~6):1的质量比配制。
39、一种延迟固化uv胶。
40、在本发明技术方案中,组分a胶液具有良好的流动性,在未经紫外线照射前呈粘性液态。虽然丙烯酸酯类化合物具有一定的粘度,但是市售丙烯酸酯类化合物uv胶光固化速度过快,导致丙烯酸酯类化合物uv胶应用受限,无法为不透光材料的粘结提供可操作空间。为延缓其固化时间并提升材料固化后的粘结强度、热稳定性等性能,并确保uv胶满足初始粘度小、一次固化程度高等要求,本发明对丙烯酸酯类化合物进行改性。
41、本发明先对丙烯酸丁酯进行呋喃化,呋喃化丙烯酸丁酯能够与组分b协同作用,在高温下实现一定的裂纹修复效果,便于对不透光材料进行修复操作。由于呋喃化丙烯酸丁酯受紫外光引发后,以自由基链式聚合的方式自聚,分子量迅速增加,体系粘度过大,不仅难以取下目标粘合材料,而且胶固化程度低、组分不均匀。为延迟体系固化、降低uv胶的固化收缩率,本发明添加了巯基单体四(3-巯基丙酸)季戊四醇酯进行改性,并且由于四(3-巯基丙酸)季戊四醇酯聚合反应活性高,用较少的苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦就能引发反应。在自聚过程中,呋喃化丙烯酸丁酯与四(3-巯基丙酸)季戊四醇酯以自由基逐步聚合的方式共聚,延迟了体系固化,提高了官能团(c=c、c=o)转化率。uv胶断裂伸长率随着巯基单体用量的增加而增加,巯基单体使得uv胶中形成硫醚结构,增加了分子链柔性,改善了uv胶固化应力收缩,材料逐渐呈现韧性断裂,但是经过实验发现硫醚结构的聚酯不耐高温,过量的硫醚结构会显著降低uv胶的高温稳定性。uv胶初始粘结强度随着巯基单体用量比的增加而增大,固化后粘结强度有所降低。在固化前期,由于uv胶初始粘结强度取决于巯基单体与丙烯酸丁酯的反应,反应速率较快,使得uv胶凝胶点提前,所以室温下uv胶会产生较大的初始粘结强度。但是在固化后期,uv胶粘结强度取决于巯基单体的羟基进攻环氧基团的反应,体系中羟基含量增加,主链上含有大量的芳香环结构和羟基,导致固化后粘结强度有所降低,并且固化定型的时间会相对延长,从而导致应用受限。
42、同时,前文已说明了光引发剂无需大量添加,若添加了过量的光引发剂会造成共聚反应速度过快,释放大量的热,促进固化,粘度迅速增加,导致分子链难以迁移,局部交联密度过大,应力增加,uv胶的固化收缩,不仅组分不均,还因表层收缩率增加,出现了裂纹,抗拉伸强度显著降低。此外,过少的光引发剂会导致uv胶受光照射所产生的引发活性中心较少,体系固化反应速率较慢,交联后组分均匀,但是固化程度较低。另外,为保证产品外观,本发明加入了一定量的邻三苯酚。
43、为增强进一步增强uv胶光固化后的粘结强度,本发明配置了含有刚性结构的硬单体组分b。除了呋喃和马来酰亚胺的加成能协同产生高温修复效果之外,组分b中聚醚胺的聚醚长链与丙烯酸丁酯缠结,提高了uv胶的耐溶剂性,聚醚胺粘度低,与丙烯酸丁酯相容性好,且反应不会过于剧烈。根据表征,可以知道聚醚胺能够降低丙烯酸丁酯固化时的放热温度,uv胶固化后表面平整,可应用于对温度、湿度敏感材料的密封与灌注。uv胶体系中除了分子链之间不可逆的共价化学键交联,还有-coo-离子键、-cooh和聚醚胺形成的氢键。高温修复实验中,裂纹处部分化学键打开,同时高温增强了分子链的运动,由于离子键、氢键的存在,分子链距离减小,组分a中呋喃和组分b中马来酰亚胺交联,uv胶的热稳定性有明显提高,呋喃官能团含量越高,uv胶的热稳定性越强,但过量的2-呋喃甲酰氯热失重的温度变化不大。同时,-cooh等基团促进分子链结合,使交联反应变得容易发生,在高温下,uv胶出现了环加成反应吸热峰,因此可以确定uv胶发生高温修复的温度范围。uv胶表现出较高的选择性和对高温高湿环境的耐受性。
44、配制uv胶时,随着丙烯酸丁酯质量分数的增加,柔性组分起到了改善材料脆性的作用uv胶抗拉伸强度会增大。但是,若组分b用量过少,会导致固化后材料粘接强度显著降低。若组分b用量过多,那么固化时分子链难以迁移,容易发生共价键的断裂,重新连接所需温度较高,会导致uv胶的失效。并且,在高温修复实验过程中,由于反应活性位点过多,反应过快,导致固化后的uv胶组分不均,此处极其容易断裂。
45、另外,为进一步控制体系的固化收缩率,应用时需要控制紫外灯的功率,避免uv胶固化速度过快,导致无法释放应力,从而提高了固化收缩率。在紫外光照射前,uv胶具有一定的粘性和流动性,以固定的强度照射uv胶,引发聚合反应后,uv胶能够在无光的条件下固化,便于不透光材料的粘结。并且组分a、组分b相容性好,无相分离现象,固化后uv胶组分均一。另外,由于多种单体聚合、长链缠结,固化后uv胶表面致密疏水,可应用于电子元器件、光学镜头、芯片等对湿度敏感的材料的密封及灌注。
46、本发明的有益效果如下:
47、(1)本发明所制备的uv胶可以被用作定位剂,在无光条件下,uv胶可以粘结材料,且材料仍能完好无损地取下,进行再次粘结,受紫外光引发后开始固化;
48、(2)本发明所制备的uv胶经过一次紫外光引发,能够在无光条件下固化且固化程度高,适用于不透光材料的粘结;
49、(3)本发明所制备的uv胶固化后粘结强度高,还具备了良好的热稳定性。
1.一种延迟固化uv胶的制备方法,其特征在于,
2.根据权利要求1所述的一种延迟固化uv胶的制备方法,其特征在于,
3.根据权利要求1所述的一种延迟固化uv胶的制备方法,其特征在于,
4.根据权利要求1或2或3所述的一种延迟固化uv胶的制备方法,其特征在于,
5.根据权利要求1所述的一种延迟固化uv胶的制备方法,其特征在于,
6.根据权利要求1所述的一种延迟固化uv胶的制备方法,其特征在于,
7.根据权利要求1所述的一种延迟固化uv胶的制备方法,其特征在于,
8.根据权利要求1或7所述的一种延迟固化uv胶的制备方法,其特征在于,
9.根据权利要求1所述的一种延迟固化uv胶的制备方法,其特征在于,
10.一种由权利要求1至9任一方法所制得的延迟固化uv胶。
