一种阻燃UV光固化丙烯酸酯压敏胶及其制备方法与应用与流程

一种阻燃uv光固化丙烯酸酯压敏胶及其制备方法与应用
技术领域
1.本发明属于压敏胶技术领域，具体涉及一种阻燃uv光固化丙烯酸酯压敏胶及其制备方法与应用。


背景技术：

2.以丙烯酸或丙烯酸酯类为主要原料合成的丙烯酸酯胶黏剂具有优异的光稳定性、耐候性，良好的成膜性、粘接性、耐腐蚀、耐化学药品性和柔韧性，因而可使用在多种材料的粘结上。uv光固化丙烯酸酯胶可服务于多个应用领域，在光电领域用于lcd制造业，照相机等光学产品制造业，光盘制造业(cd、vcd、dvd、dvd-r)；在电子领域用于印刷电路板(pcb)粘贴表面元件，线圈粘接，液晶显示器粘接，手表制造业，手机按键的装配；在汽车领域用于汽车灯装配，倒车镜和气袋部件的粘接，燃油喷射系统、器材面板、气缸垫圈、方向盘等生产；在日用品领域用于玻璃家具的制造，玻璃工艺品的组装，玩具、珠宝装饰品的组装。
3.而由于丙烯酸酯胶是聚合物，在遇热或点燃的情况下，会分解成不稳定的易燃物质，从而引起火灾。为了胶带在使用和运输时的安全性，需要赋予胶带阻燃性，以往的技术都是往胶黏剂中加入足量阻燃剂以满足其阻燃效果，但是随着阻燃剂的添加量增多，往往会使胶黏剂的粘结性能下降，韧性变差。
4.申请号为cn110157133a的专利申请公开了一种含磷丙烯酸酯弹性体阻燃剂及其制备方法，该发明以(二乙氧基膦)丙烯酸甲酯(deamp)作为阻燃单体，通过乳液聚合方法制备出含磷丙烯酸酯弹性体阻燃剂，该阻燃剂兼具阻燃与增韧功能，可提高丙烯酸酯胶的力学性能，但是粘结性能不足。
5.申请号为cn110128967a的专利申请公开了一种阻燃粘胶剂的制备方法，通过将丙烯酸酯聚合物、增粘树脂、阻燃剂和交联剂混合，可制得粘结性能和阻燃效果较好的阻燃胶带，但是据试验，随着增粘树脂的加入，会出现丙烯酸酯聚合物与增粘树脂不相容的情况，从而影响胶带的均匀性和稳定性。
6.申请号为cn109628029a的专利申请公开了一种无卤阻燃丙烯酸酯压敏胶的制备，该发明的压敏胶包括以下重量份的原料：丙烯酸月桂酯10-15份，丙烯酸丁酯10-15份，丙烯酸3-5份，醋酸乙烯酯6-9份，甲基丙烯酸甲酯7-10份，丙烯酸聚醚磷酸酯5-10份，磷氮系阻燃剂7-10份，溶剂40-55份，引发剂0.2-0.5份，该压敏胶使用玻璃化转变温度较高的甲基丙烯酸甲酯单体，提高了压敏胶的耐温性能，而且通过引入氢键提高了其粘结性能，但是制备过程中溶剂的存在与挥发会对环境造成影响。
7.因此，有必要开发一种阻燃丙烯酸酯胶粘剂，该胶粘剂兼具阻燃性能和粘结性能，且制备过程简单，无污染。


技术实现要素：

8.为解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种阻燃uv光固化丙烯酸酯压敏胶。该丙烯酸酯胶兼具良好的粘结性能和阻燃性能，阻燃等级可达v-0级，
粘结强度可达20.1n/25mm，且机械强度与韧性好，制备工艺简单、成本低，对环境无污染。
9.本发明的另一目的在于提供上述一种阻燃uv光固化丙烯酸酯压敏胶的制备方法。
10.本发明的再一目的在于提供上述一种阻燃uv光固化丙烯酸酯压敏胶的应用。
11.本发明目的通过以下技术方案实现：
12.一种阻燃uv光固化丙烯酸酯压敏胶，按重量份计，由以下组分制备而成：
13.丙烯酸酯预聚体30～45份、小分子丙烯酸酯单体0.5～5份、氢氧化铝50～70份、氧化镁晶须0.1～1份和第一光引发剂；
14.其中，丙烯酸酯预聚体由70～75重量份的丙烯酸异辛酯、10～15重量份的丙烯酸丁酯、10～15重量份的丙烯酸和1～5重量份的n,n-二甲基丙烯酰胺，在0.01～0.05重量份第二光引发剂和0.1～0.5重量份的链转移剂十二硫醇的作用下，经紫外光照射聚合而成；
15.第一光引发剂的加入量为丙烯酸酯预聚体质量的1～5
‰
。
16.优选的，所述阻燃uv光固化丙烯酸酯压敏胶，按重量份计，由以下组分制备而成：丙烯酸酯预聚体33～43份、小分子丙烯酸酯单体0.5～5份、氢氧化铝52.5～62份、氧化镁晶须0.1～1份和第一光引发剂。
17.更优选的，所述阻燃uv光固化丙烯酸酯压敏胶，按重量份计，由以下组分制备而成：丙烯酸酯预聚体33～38.5份、小分子丙烯酸酯单体4份、氢氧化铝52.5～57份、氧化镁晶须0.5份和第一光引发剂。
18.优选的，所述丙烯酸酯胶预聚体的粘度为300mpa.s～400mpa.s。在预聚体制备过程中通过控制预聚体温度与单体稀释浓度来控制丙烯酸酯预聚体的粘度。
19.优选的，所述小分子丙烯酸酯单体为丙烯酸异冰片酯、丙烯酸羟乙酯和丙烯酸异辛酯按照质量比(1～5)：(0.4～2)：(0.6～3)混合所得的混合物。
20.优选的，所述氢氧化铝的粒径为800～8000目，氢氧化铝粉末为具有不同粒径颗粒的混合物。
21.优选的，所述氧化镁晶须的粒径为4～10μm，氧化镁晶须为具有不同粒径颗粒的混合物。
22.优选的，所述第一光引发剂为184光引发剂，第二光引发剂为tpo光引发剂。
23.上述一种阻燃uv光固化丙烯酸酯压敏胶的制备方法，包括以下步骤：
24.(1)将70～75重量份丙烯酸异辛酯、10～15重量份丙烯酸丁酯、0.01～0.05重量份第二光引发剂和0.1～0.5重量份十二硫醇混合均匀，再加入10～15重量份丙烯酸和1～5重量份的n，n-二甲基丙烯酰胺混合均匀，在uv光照下进行光聚合反应，当反应温度达到80～85度时通入空气终止反应，得丙烯酸酯预聚体；
25.(2)将小分子丙烯酸酯单体加入到丙烯酸酯预聚体中，搅拌溶解，加入第一光引发剂并搅拌溶解，加入氢氧化铝和氧化镁晶须混合均匀，得到丙烯酸酯压敏胶溶液；
26.(3)将丙烯酸酯压敏胶溶液涂敷在聚酯膜上，用离型膜覆盖隔绝氧气，置于uv光照下固化，得到阻燃型uv固化丙烯酸酯压敏胶。
27.优选的，步骤(3)所述uv光的能量为150mj/cm2～768mj/cm2。
28.优选的，步骤(3)所述固化时间为350～600s。
29.上述一种阻燃uv光固化丙烯酸酯压敏胶的应用。
30.所述阻燃uv光固化丙烯酸酯压敏胶兼具阻燃性能和粘结性能，且表面性能好，韧
性佳，适用于汽车、电子器件、电器等领域。
31.本发明采用特定的丙烯酸酯预聚体和特定种类的阻燃剂、小分子单体，并将该丙烯酸酯预聚体、阻燃剂、小分子单体、光引发剂按照特定比例复配，通过丙烯酸酯预聚体与阻燃剂、小分子单体之间的相互作用，使得该压敏胶兼具有良好的阻燃性能和粘结性能。
32.本发明中通过加入丙烯酸异辛酯、丙烯酸丁酯的软单体提供粘结力，这些单体的长侧链烷基缓和了高分子主链之间的相互作用，起到了内增塑的作用，且使其玻璃化温度降低；加入丙烯酸、丙烯酸四氢呋喃酯、丙烯酸羟乙酯、n,n-二甲基丙烯酰胺等改性单体，改性单体本身带有羧基、羟基、胺基的官能团，在分子间极性力和分子间氢键的作用下，能够使压敏胶粘剂的内聚强度和粘结强度显著提高。
33.本发明中阻燃剂选用氢氧化铝，氢氧化铝作为阻燃剂不仅能阻燃，而且可以防止发烟、不产生滴下物、不产生有毒气体；但是现有技术中若要使阻燃胶效果达到v-0等级，需要向丙烯酸酯胶中加入大量氢氧化铝粉末，这会导致丙烯酸酯胶黏剂的粘结强度下降。经本发明实验发现，随着丙烯酸酯胶中丙烯酸的质量份数增多，丙烯酸酯胶阻燃等级达到v-0级所需的氢氧化铝质量份数比现有技术中的减少，这说明在丙烯酸与氢氧化铝的反应下生成的中和物质有利于丙烯酸酯胶的阻燃效果，同时也会增加该阻燃胶的内聚强度和粘结强度。
34.本发明中还加入了少量氧化镁晶须填料能提高材料的热稳定性，配合阻燃剂有效降低了丙烯酸酯胶材料在高温下的分解率，达到良好阻燃效果，同时还有利于丙烯酸酯胶机械强度的提升，提高其韧性。
35.本发明通过调整丙烯酸酯胶的组成结构与固化机理，使得丙烯酸酯胶材料的粘结强度与内聚强度得到有效提升，阻燃效果优异。相比于现有的阻燃胶材料，本发明的uv固化丙烯酸酯压敏胶使用时工艺简单、成本低，并且粘结强度优于普通阻燃胶材料，且机械强度与韧性较好。
36.本发明的制备方法工艺简单，耗时短，效率高，成本低，可挥发成分少，对环境影响极小。
37.与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：
38.本发明采用特定种类的丙烯酸酯预聚体和特定种类的小分子单体，并将该丙烯酸酯预聚体、小分子单体、光引发剂按照特定比例复配，在引入羟基、羧基、胺基等官能团的作用下，通过氢键的作用，提高了丙烯酸酯胶的内聚强度和粘结强度；然后加入阻燃剂氢氧化铝，氢氧化铝自身带有优良的阻燃效果，并与原胶中丙烯酸的作用下，进一步加强了阻燃丙烯酸酯胶的阻燃效果、内聚强度与粘结强度；而且加入的氧化镁晶须也进一步加强了材料的热稳定性与韧性。相比于现有的阻燃胶材料，本发明的阻燃uv固化丙烯酸酯压敏胶使用时工艺简单，成本低，阻燃等级可达到v-0级，并且粘结强度优于普通阻燃胶材料，且机械强度与韧性较好。
具体实施方式
39.下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
40.本发明实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或者制造商建议的条件进行。所用未注明生产厂商者的原料、试剂等，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
41.实施例1
42.一种本发明实施例的uv固化丙烯酸酯压敏胶的制备方法，包括以下步骤：
43.(1)丙烯酸酯预聚体的制备
44.将75重量份丙烯酸异辛酯、10重量份丙烯酸丁酯、0.01重量份第二光引发剂(tpo)和0.1重量份十二硫醇混合均匀，再加入10重量份丙烯酸和5重量份的n,n-二甲基丙烯酰胺充分搅拌，往反应装置中通入氮气，在uv光照下进行光聚合反应，当预聚体温度达到85度时通入空气终止反应，得丙烯酸酯预聚体(粘度为350mpa.s)。
45.(2)压敏胶液的配制
46.将4重量份的小分子丙烯酸酯单体混合物加入到38.5重量份丙烯酸酯预聚体中充分搅拌，随后往所得溶液加入第一光引发剂(184)，搅拌溶解(可微热辅助光引发剂快速溶解)，得丙烯酸酯胶溶液，其中，第二光引发剂的加入量为丙烯酸酯预聚体质量的千分之五。
47.此时小分子丙烯酸酯单体混合物中各单体质量比例如下：丙烯酸酯异冰片酯(iboa)：丙烯酸羟乙酯(hea)：丙烯酸异辛酯(2-eha)＝5：2；3。
48.然后继续往丙烯酸酯胶溶液中添加57质量份氢氧化铝粉末(粒径为800～8000目)和0.5质量份氧化镁晶须(粒径为4～10μm)，充分搅拌后得到阻燃丙烯酸酯胶黏剂。
49.(3)涂膜
50.将步骤(2)所得的阻燃丙烯酸酯胶黏剂涂敷在聚酯膜上，然后用离型膜覆盖隔绝氧气，将其置于紫外光灯下固化600s(光照能量为768mj/cm2)，得到无溶剂型的阻燃uv固化丙烯酸酯压敏胶。
51.性能测试
52.将本实施例中涂膜固化后所得的压敏胶样品切条保存，按照gb/t 2792-81标准测试胶条粘接在不锈钢片上的180
°
剥离强度，测试结果如表1所示。
53.将本实施例中涂膜固化后所得的压敏胶样品切条保存，按照ul94-2006标准在水平垂直燃烧仪上测试胶条的阻燃等级。测试结果如表1所示。
54.实施例2～9
55.实施例2～9制备方法与实施例1相同，其中步骤(2)中丙烯酸异辛酯(2-eha)与丙烯酸羟乙酯(hea)的质量比恒为3：2，仅改变丙烯酸异冰片酯(iboa)与丙烯酸异辛酯和丙烯酸羟乙酯(hea 2-eha)总质量的配比，具体配比见表1。
56.性能测试
57.将本实施例2～9中涂膜固化后所得的压敏胶样品切条保存，按照gb/t 2792-81标准测试胶条粘接在不锈钢片上的180
°
剥离强度，测试结果如表1所示。
58.将本实施例2～9中涂膜固化后所得的压敏胶样品切条保存，按照ul94-2006标准在水平垂直燃烧仪上测试胶条的阻燃等级。测试结果如表1所示。
59.表1 uv固化丙烯酸酯压敏胶的配方(wt％)及测试结果
[0060][0061]
由表1中实施例1～7的数据可得，当氢氧化铝添加量为57份，氧化镁晶须为0.5份时，本发明阻燃胶阻燃等级可达到v-0，阻燃性能很好。然后随着小分子单体丙烯酸异冰片酯(iboa)与丙烯酸异辛酯和丙烯酸羟乙酯(hea 2-eha)配比不同，阻燃胶剥离强度有所差异，从表中数据可知，实施例1、2，4，5，7，的剥离力均大于17n/mm，剥离强度表现优异，超过市面一般阻燃胶的剥离强度，且实施例5的剥离力最高，各小分子单体与预聚体、填料之间的协同作用最好，内聚强度和剥离强度最佳，为最优例。
[0062]
实施例8
[0063]
一种本发明实施例的uv固化丙烯酸酯压敏胶的制备方法，包括以下步骤：
[0064]
(1)丙烯酸酯预聚体的制备
[0065]
将75重量份丙烯酸异辛酯、10重量份丙烯酸丁酯、0.01重量份第二光引发剂(tpo)和0.1重量份十二硫醇混合均匀，再加入10重量份丙烯酸和5重量份的n,n-二甲基丙烯酰胺充分搅拌，往反应装置中通入氮气，在uv光照下进行光聚合反应，当预聚体温度达到85度时通入空气终止反应，得丙烯酸酯预聚体(粘度为350mpa.s)。
[0066]
(2)压敏胶液的配制
[0067]
将4重量份的丙烯酸酯小分子单体混合物加入到43质量份丙烯酸酯预聚体中充分搅拌，随后往所得溶液加入第一光引发剂(184)，搅拌溶解(可微热辅助光引发剂快速溶解)，得丙烯酸酯胶溶液，其中，第二光引发剂的加入量为丙烯酸酯预聚体质量的千分之五。
[0068]
此时小分子丙烯酸酯单体混合物中各单体质量比例如下：丙烯酸羟乙酯(hea)：丙烯酸异辛酯(2-eha)＝2；3，丙烯酸异冰片酯(iboa):丙烯酸羟乙酯与丙烯酸异辛酯的混合物(hea 2-eha)＝5：3。
[0069]
然后继续往丙烯酸酯胶溶液中添加52.5质量份氢氧化铝粉末(粒径为800～800目)和0.5质量份氧化镁晶须(粒径为4～10μm)，充分搅拌后得到阻燃丙烯酸酯胶黏剂。
[0070]
(3)涂膜
[0071]
将步骤(2)所得的阻燃丙烯酸酯胶黏剂涂敷在聚酯膜上，然后用离型膜覆盖隔绝氧气，将其置于紫外光灯下固化600s(光照能量为768mj/cm2)，得到无溶剂型的阻燃uv固化
丙烯酸酯压敏胶。
[0072]
性能测试
[0073]
将本实施例8中涂膜固化后所得的压敏胶样品切条保存，按照gb/t 2792-81标准测试胶条粘接在不锈钢片上的180
°
剥离强度，测试结果如表2所示。
[0074]
将本实施例8中涂膜固化后所得的压敏胶样品切条保存，按照ul94-2006标准在水平垂直燃烧仪上测试胶条的阻燃等级。测试结果如表2所示。
[0075]
实施例9～10
[0076]
实施例9～10制备方法与实施例8相同，仅改变步骤(2)中氢氧化铝与丙烯酸酯预聚体的配比，其中氢氧化铝与丙烯酸酯预聚体的总重量份数为95.5份，具体配比见表2。
[0077]
对比例1
[0078]
对比例1制备方法与实施例8相同，仅改变步骤(2)中氢氧化铝与丙烯酸酯预聚体的配比，其中氢氧化铝与丙烯酸酯预聚体的总重量份数为95.5份，具体配比见表2。
[0079]
性能测试
[0080]
将本实施例9～10和对比例1中涂膜固化后所得的压敏胶样品切条保存，按照gb/t 2792-81标准测试胶条粘接在不锈钢片上的180
°
剥离强度，测试结果如表2所示。
[0081]
将本实施例9～10和对比例1中涂膜固化后所得的压敏胶样品切条保存，按照ul94-2006标准在水平垂直燃烧仪上测试胶条的阻燃等级。测试结果如表2所示。
[0082]
表2 uv固化丙烯酸酯压敏胶的配方(wt％)及测试结果
[0083][0084]
由表2中实施例8～10和对比例1的数据可知，当氢氧化铝与预聚体配比为55：45时，阻燃胶的阻燃等级可达到v-1级，阻燃性能良好；当氢氧化铝与预聚体的配比大于或等于55：45时，阻燃胶的阻燃等级可达到v-0级，阻燃性能极佳。
[0085]
同时也可以表中数据看出，随着氢氧化铝的添加量增大，阻燃效果会越好，但是剥离强度会因为填料的大量加入而导致流动性下降，胶黏剂与被粘物的润湿作用变弱，从而使得剥离力逐渐变小，实施例8与实施例9的剥离力均大于17n/mm，超过市面一般阻燃胶的剥离强度；综合考虑实施例9阻燃等级达到v-0级，剥离力20.1n/25mm为最高，选为最佳例。
[0086]
对比例2～5
[0087]
对比例2～5的制备方法与实施例1的制备方法相同，仅改变步骤(1)中丙烯酸酯预
聚体中丙烯酸的质量配比，具体配比见表3，以及将步骤(2)中丙烯酸酯预聚体与氢氧化铝的质量比改为45：55。
[0088]
性能测试
[0089]
将本对比例2～5中涂膜固化后所得的压敏胶样品切条保存，按gb/t 2792-81标准测试胶条粘接在不锈钢片上的180
°
剥离强度，测试结果如表3所示。
[0090]
将本对比例2～5中涂膜固化后所得的压敏胶样品切条保存，按照ul94-2006标准在水平垂直燃烧仪上测试胶条的阻燃等级。测试结果如表3所示。
[0091]
表3 uv固化丙烯酸酯压敏胶的配方(wt％)及测试结果
[0092][0093]
对比表3中对比例2～5和实施例10的数据可知，当氢氧化铝添加量为55份时，如果阻燃胶中不添加丙烯酸，阻燃效果表现并不佳，阻燃等级仅为v-2级；当丙烯酸添加量较少时，对阻燃效果影响不明显，但是随着阻燃胶中丙烯酸所占比例上升，阻燃效果越来越好，甚至可以达到v-0级，但是剥离力会下降。所以分析丙烯酸对阻燃胶阻燃效果的影响：当阻燃丙烯酸酯胶燃烧时，在丙烯酸与阻燃剂氢氧化铝的协同作用下，可以使本发明阻燃胶的阻燃效果明显提升。
[0094]
对比例6
[0095]
对比例6的制备方法与实施例1相同，仅将步骤(2)中氧化镁晶须的加入量改成0。
[0096]
同时燃烧对比例6与实施例1中所制备的丙烯酸酯压敏胶样条，会发现相比于不添加氧化镁晶须的丙烯酸酯胶样条，添加了氧化镁晶须的丙烯酸酯胶样条更不容易被点燃，这说明在氧化镁晶须的协助下，丙烯酸酯胶中聚合物在高温下更难分解，使得本发明中丙烯酸酯压敏胶的阻燃效果表现更佳；且加入少量氧化镁晶须可以明显提升压敏胶的韧性与强度。
[0097]
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。