一種紫外光固化聚氨酯膠粘劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及復(fù)合膠粘劑技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種紫外光固化聚氨酯膠粘劑及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]無(wú)溶劑復(fù)合膠因其工藝的經(jīng)濟(jì)性、安全性以及在環(huán)境保護(hù)方面的優(yōu)勢(shì)，逐漸成為塑料復(fù)合薄膜的一種重要的復(fù)合加工方法。無(wú)溶劑復(fù)合膠在歐美等環(huán)保與節(jié)能意識(shí)較強(qiáng)的工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，已得到廣泛應(yīng)用。在我國(guó)，隨著國(guó)家環(huán)保與節(jié)能意識(shí)的增強(qiáng)以及人們對(duì)包裝材料衛(wèi)生安全性的日趨重視，綠色環(huán)保的無(wú)溶劑型復(fù)膜膠越來(lái)越受到人們的重視。關(guān)于無(wú)溶劑復(fù)膜膠的研究報(bào)道越來(lái)越多。
[0003]紫外光固化無(wú)溶劑型復(fù)合膠因其自身的優(yōu)點(diǎn):(I)效率:和其他固化方式相比，光固化聚合最顯著的特點(diǎn)就是快速固化；(2)環(huán)境友好:光固化材料幾乎為100%固含量，基本不含揮發(fā)性有機(jī)溶劑，所有的成分都參與交聯(lián)反應(yīng)，具有綠色環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)；(3)節(jié)約能源:光固化只在引發(fā)劑激發(fā)過(guò)程中需要一定能量，UV光固化方式所用的能量只相當(dāng)于傳統(tǒng)固化方式的1/5，節(jié)省了大量的能源。并且UV光固化材料對(duì)紫外光源都能有效利用，對(duì)能量的利用率也大大提高；(4)適應(yīng)性廣:光固化材料已應(yīng)用于日常生活的各個(gè)方面，并且在某些領(lǐng)域的應(yīng)用已相當(dāng)成熟；(5)經(jīng)濟(jì):光固化設(shè)備投資較低，可節(jié)省大量投資和設(shè)備的廠房占地。
[0004]盡管紫外光固化型復(fù)膜膠具有如此多的優(yōu)點(diǎn)，但其存在著固化過(guò)程中體積收縮率比較大、厚層及帶色體系難固化等問(wèn)題。紫外光固化膠粘劑不同于其他的光固化材料，主要應(yīng)用于兩個(gè)被粘界面，固化過(guò)程中產(chǎn)生的收縮應(yīng)力和固化膜收縮，會(huì)直接導(dǎo)致粘接力下降。因此其在推廣應(yīng)用中受到一定的限制。目前，專家學(xué)者圍繞現(xiàn)有紫外光固化膠粘劑的固化膜收縮的問(wèn)題，進(jìn)行了大量的研究，主要是通過(guò)添加聚合物或無(wú)機(jī)物填料，采用混雜型固化體系，添加膨脹類單體或選用低收縮率的單體或預(yù)聚體等方法解決，但卻導(dǎo)致膠粘劑粘度增大或固化膜硬度過(guò)大等問(wèn)題，膠粘劑的使用性能仍不理想。
[0005]有鑒于此，特提出本發(fā)明。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的第一目的在于提供一種紫外光固化聚氨酯膠粘劑，所述的紫外光固化聚氨酯膠粘劑具有固化膜收縮率低、粘度低、固化快、剝離強(qiáng)度高、耐熱性好、無(wú)溶劑、無(wú)VOC的揮發(fā)、使用簡(jiǎn)單方便、適用于鋁塑復(fù)合或塑塑復(fù)合或紙塑復(fù)合的粘結(jié)等優(yōu)點(diǎn)。
[0007]本發(fā)明的第二目的在于提供一種所述的紫外光固化聚氨酯膠粘劑的制備方法，該方法工藝簡(jiǎn)單，能夠有效提高所得紫外光固化聚氨酯膠粘劑固化速率、粘結(jié)強(qiáng)度和耐熱性。
[0008]為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，特采用以下技術(shù)方案:
[0009]一種紫外光固化聚氨酯膠粘劑，所述紫外光固化聚氨酯膠粘劑主要由聚氨酯丙烯酸酯預(yù)聚體、端巰基光引發(fā)單體和光引發(fā)劑制備得到;所述聚氨酯丙烯酸酯預(yù)聚體主要由羥基丙烯酸酯、植物油多元醇和多異氰酸酯基化合物反應(yīng)合成得到;所述端巰基光引發(fā)單體主要由巰基烷酸與多元醇經(jīng)酯化反應(yīng)得到;所述聚氨酯丙烯酸酯預(yù)聚體與端巰基光引發(fā)單體按摩爾比-C = C-: SH= 1.0?3，優(yōu)選為1.0?1.5的比例進(jìn)行混合配膠;所述光引發(fā)劑的添加量為聚氨酯丙烯酸酯預(yù)聚體和端巰基光引發(fā)單體總質(zhì)量的2%_5%。
[0010]本發(fā)明的紫外光固化聚氨酯膠粘劑，通過(guò)在預(yù)聚體中加入不飽和植物油多元醇，將植物油中的不飽和雙鍵引入到聚氨酯鏈段中，用天然綠色的植物油多元醇部分取代具有刺激性氣味、易揮發(fā)的有毒原料羥基丙烯酸酯的使用。同時(shí)，光引發(fā)單體由巰基烷酸與官能度大于2的小分子多元醇酯化反應(yīng)而成。一方面，合成出的巰基酸酯提高了端巰基化合物的分子量，降低了巰基類化合物的揮發(fā)性和毒性。另一方面，增加了反應(yīng)性官能團(tuán)的官能度，巰基酸酯中巰基的官能度為2?4;與預(yù)聚體反應(yīng)各樹(shù)脂分子形成三維交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，大大提高了膠粘劑的固化速率、粘結(jié)強(qiáng)度和耐熱性。
[0011]本發(fā)明紫外光固化聚氨酯膠粘劑固化膜收縮率低、粘度低、固化快、剝離強(qiáng)度高、耐熱性好、無(wú)溶劑、無(wú)VOC的揮發(fā)、使用簡(jiǎn)單方便、適用于鋁塑復(fù)合或塑塑復(fù)合或紙塑復(fù)合的粘結(jié)。
[0012]所述羥基丙烯酸酯類包括含有單官能度的羥基丙烯酸酯中的一種或多種;所述植物油多元醇包括不飽和植物油多元醇中的一種或多種;所述多異氰酸酯基化合物包括芳香族多異氰酸酯、脂肪族多異氰酸酯和脂肪環(huán)族多異氰酸酯中的一種或多種。
[0013]所述羥基丙烯酸酯包括單官能度的丙烯酸羥乙酯(PHP)和丙烯酸羥丙酯(HPA)及其同系物中的一種或多種;所述植物油多元醇包括羥基官能度不小于I的且結(jié)構(gòu)中含有不飽和碳碳雙鍵的蓖麻油多元醇、大豆油多元醇或棕櫚油多元醇中的一種或多種;所述多異氰酸酯基化合物包括二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)、二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯(HMDI)、異佛爾酮二異氰酸酯(Iroi)和多亞甲基多苯基多異氰酸酯(PAPI)中的一種或多種，優(yōu)選包括毒性較低的液化二苯基甲烷二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯和多亞甲基多苯基多異氰酸酯中的一種或多種。
[0014]選用特定成分的原料，有助于提高反應(yīng)活性，提高所得聚氨酯丙烯酸酯預(yù)聚體產(chǎn)率，提高所得聚氨酯丙烯酸酯預(yù)聚體的反應(yīng)活性，并進(jìn)一步提高所得紫外光固化聚氨酯膠粘劑的性能。
[0015]所述羥基丙烯酸酯占聚氨酯丙烯酸酯預(yù)聚體總重量的4.3%?9.2%;所述植物油多元醇占聚氨酯丙烯酸酯預(yù)聚體總重量的59.7%?75.2%;異氰酸酯基(NCO)占聚氨酯丙烯酸酯預(yù)聚體總重量的4%?8%，優(yōu)選為5%?7%。
[0016]采用特定含量的原料進(jìn)行反應(yīng)，有助于得到具有特殊結(jié)構(gòu)的聚氨酯丙烯酸酯預(yù)聚體，有助于提高所得聚氨酯丙烯酸酯預(yù)聚體反應(yīng)活性，并進(jìn)一步提高所得紫外光固化聚氨酷月父粘劑的性能。
[0017]所述端巰基光引發(fā)單體包括兩官能度以上的端巰基酸酯中的一種或多種。
[0018]所述巰基烷酸包括巰基乙酸(TGA)、3_巰基丙酸(MPA)、4_巰基丁酸(MAT)、巰基異丁酸和ω -巰基己酸(6-ΜΗΑ)中的一種或多種;所述多元醇包括甘油、新戊二醇(NPG)、乙二醇(EG)、丙二醇(PG)、一縮二乙二醇(DEG)、1,4-丁二醇(BD)、三羥甲基丙烷(TMP)和季戊四醇(PER)中的一種或多種。
[00?9]選用特定成分的原料，有助于提尚反應(yīng)活性，提尚所得端疏基光引發(fā)單體廣率，提高所得端巰基光引發(fā)單體的反應(yīng)活性，并進(jìn)一步提高所得紫外光固化聚氨酯膠粘劑的性會(huì)K。
[0020]所述端巰基光引發(fā)單體中，巰基烷酸占端巰基光引發(fā)單體總重量的73?89.1%。
[0021]采用特定含量的原料進(jìn)行反應(yīng)，有助于得到具有特殊結(jié)構(gòu)的端巰基光引發(fā)單體，有助于提高所得端巰基光引發(fā)單體反應(yīng)活性，并進(jìn)一步提高所得紫外光固化聚氨酯膠粘劑的性能。
[0022]所述光引發(fā)劑包括安息香乙醚、安息香雙甲醚、安息香丁醚、2，4，6 (三甲基苯甲酰胺)二苯基氧化膦、2-異丙基硫雜蒽酮、2-羥基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮和1-羥基環(huán)乙基苯基丙酮中的一種或多種。
[0023]選擇特定的光引發(fā)劑，有助于提高其熱穩(wěn)定性，與聚氨酯丙烯酸酯預(yù)聚體和端巰基光引發(fā)單體的反應(yīng)活性相配合，有助于提高聚氨酯丙烯酸