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UV光固化胶的特点及其配方中三种基本组份介绍

来源:互联网2024年06月20日

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一、光敏树脂,即预聚体树脂。

光敏树脂是UV胶的基本成分之一,其相对分子量约在1,000~5,000,配方占比在 40%~80% 。其种类及含量决定了胶粘剂固化后的粘接强度、柔韧性、硬度、耐介质性和耐老化等性能。含量过低导致粘接强度不高并且收缩率较大;含量过高则会导致体系粘度升高,流动性变差。光固化预聚物通常有聚丙烯酸酯类,分为聚酯丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯和环氧聚丙烯酸酯。其中聚酯和聚氨酯丙烯酸酯类预聚物采用自由基型紫外光固化剂固化,环氧聚丙烯酸酯类采用阳离子型引发剂固化。
1、聚酯丙烯酸酯。聚酯丙酸酯是目前市场上广泛应用的光固化胶粘剂预聚物,由丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯等共聚而成,采用自由基型光引发剂固化,固化产物具有较好的弹性、粘合性。应用经验表明,预聚物羟羧比在1.2左右时,粘度和附着力同时达到最大值,这是因为聚合物表面具有大量羟基、羧基,大分子链之间及大分子链与基材表面之间都易形成氢键,增大了粘度和附着力。为获得高粘度、粘结性好的预聚物,羟基的相对含量应稍过量。
2、 聚氨酯丙烯酸酯。又称聚丙烯酸氨基甲酸酯(PUA),由两个大分子二元醇或多元醇的含端羟基预聚物分别与二异氰酸酯、丙烯羟乙酯反应制得。PUA 分子中含有三种结构的链段,分别是氨基甲酸酯官能团嵌段、多元醇形成的主链和由丙烯酸羟烷酯基形成的端链。这些官能团结构决定了PUA既有聚氨酯高强的耐磨性、抗老化性,又有聚丙烯酸酯良好的耐候性。同时,多元醇形成的主链含有 C-O-C 键,降低了交联体系三维网状结构的刚性,宏观上PUA展现出高韧性;但是PUA也存在机械强度和刚度较差的弱点。
3、 环氧聚丙烯酸酯。环氧聚丙烯酸酯(EA) 是由丙烯酸或含羟基的丙烯酸酯与环氧树脂发生亲核开环反应制得。EA较聚酯丙烯酸酯和PUA具有固化速度快、硬度大、耐化学性好的优点,但EA预聚物粘度较高,交联后抗黄变性差、柔韧性不佳。EA 的主要类型有双酚型环氧丙烯酸酯、酚醛环氧丙烯酸酯、环氧化丙烯酸酯等。较常用的的是双酚型环氧丙烯酸酯。
4、除上述三类主要预聚物之外,市场上常遇到的预聚物还有聚醚丙烯酸酯、有机硅丙烯酸酯和超支化预聚物等类型。
二、UV光引发剂。
光引发剂是光固胶配方中的另一基本组份,其在预聚体、稀释单体中要有良好的溶解性和反应活性。选用光引发剂时应注意其吸收光谱与光源的发射光谱相匹配。在UV光源的光谱范围内引发剂的光活性要高,要具有较高的活性体(自由基或阳离子)量子效率。通常引发剂的添加量大,配方固化速度越快,但也会导致交联密度降低,影响成品粘接性能。
一般单一的引发剂引发能力有限,而利用混合型的引发剂体系可以达到更好的效果。将安息香乙醚和二苯甲酮混合为光引发剂,制备了环氧丙烯酸酯体系的UV光固化涂料。实验发现单独使用安息香乙醚和二苯甲酮中的任何一种光引发剂,其固化速度都不能令人满意,而利用两者的混合体系效果较好。
三、稀释剂。

通常应选用气味、刺激性、挥发性低的活性稀释剂。按稀释剂作用机理可分为活性稀释剂和非活性稀释剂两类。非活性稀释剂往往充当有机溶剂使用,提升胶黏剂的流变性能,其含量一般不超 过5%~10%,如果含量过多会降低胶接强度;活性稀释剂多为烯类单体,按官能度多少可分为单官能度单体、二官能度单体和多官能度单体。活性单体一方面做为溶剂使用,降低体系粘度; 另一方面单体参与预聚物固化反应,其官能度和添加量决定了胶黏剂的交联程度、粘接性能等。选用活性稀释剂时,要注意活性单体与预聚物的聚合活性相近,防止单体均聚,降低交联程度,只起到类似增塑剂的效果。常见的单官能团活性单体有苯乙烯、乙酸乙烯酯、丙烯酸丁酯等;多官能团单体有 TPG-DA、HDDA等。单体官能度越大,交联程度越高,体系粘度越大。

稀释剂单体的结构决定了胶黏剂的使用性能。研究发现固化体系粘度随稀释剂官能度、相对分子量的增大而不断提高; 稀释剂分子中柔顺性基团越多,链段运动越容易,导致胶黏剂韧性越强,硬度越小; 多官能团稀释剂提高交联密度,导致收缩率增大。

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