紫外光固化单体和金属胶粘剂

文档序号:644759 发布日期:2021-05-14 浏览:25次 >En<

阅读说明:本技术 紫外光固化单体和金属胶粘剂 (Ultraviolet light curing monomer and metal adhesive ) 是由 张少林 刘晓明 王珊 于 2020-12-30 设计创作,主要内容包括:本申请涉及紫外光固化技术领域,提供了一种紫外光固化单体和金属胶粘剂。本申请提供的紫外光固化单体的化学结构如式Ⅰ所示,为一类丙烯酸羟烷酯封端的聚氨酯单体,在紫外光照射下具有良好的反应活性,且在紫外光固化后可形成具有三维网络结构的聚合物,具有高粘结力、高韧性和高交联密度,可以使得材料的耐高温性能得到明显提升。将该紫外光固化单体应用于金属胶粘剂时,对金属元件的附着力强,且可明显提升金属胶粘剂的光固化膜的耐高低温性能,从而使得金属元件之间的固定作用明显增强,有利于提高产品良率。(The application relates to the technical field of ultraviolet curing, and provides an ultraviolet curing monomer and a metal adhesive. The chemical structure of the ultraviolet curing monomer is as shown in formula I, the ultraviolet curing monomer is a polyurethane monomer terminated by hydroxyalkyl acrylate, the ultraviolet curing monomer has good reactivity under ultraviolet irradiation, a polymer with a three-dimensional network structure can be formed after ultraviolet curing, the ultraviolet curing monomer has high cohesive force, high toughness and high crosslinking density, and the high temperature resistance of the material can be obviously improved. When the ultraviolet curing monomer is applied to the metal adhesive, the adhesive force to the metal element is strong, and the high and low temperature resistance of the photocuring film of the metal adhesive can be obviously improved, so that the fixing effect between the metal elements is obviously enhanced, and the product yield is favorably improved.)

紫外光固化单体和金属胶粘剂

技术领域

本申请属于紫外光固化技术领域,尤其涉及一种紫外光固化单体,以及一种金属胶粘剂。

背景技术

目前,用于固定金属的金属胶粘剂主要是UV光固化胶,其固化原理是胶水中的紫外光引发剂在紫外线的照射下吸收紫外光后产生活性自由基,引发单体聚合、发生交联聚合化学反应,使金属胶粘剂在数秒或数十秒内由液态转化为固态,从而对多个金属元件起到固定作用。然而,现有UV光固化胶的耐高低温性能普遍不稳定,将其用于固定金属时容易出现开裂脱落等不良现象,导致产品不良率高。

发明内容

本申请的目的在于提供一种紫外光固化单体和金属胶粘剂,旨在解决现有UV光固化胶的耐高低温性能普遍不稳定,将其用于固定金属时容易出现开裂脱落的问题。

为解决上述技术问题,本申请采用的技术方案如下:

第一方面,本申请提供了一种紫外光固化单体,所述紫外光固化单体的化学结构如式Ⅰ所示:

本申请所提供的紫外光固化单体,其化学结构如式Ⅰ所示,为一类丙烯酸羟烷酯封端的聚氨酯单体,在紫外光照射下具有良好的反应活性,且在紫外光固化后可形成具有三维网络结构的聚合物,具有高粘结力、高韧性和高交联密度,可以使得材料的耐高温性能得到明显提升。将该紫外光固化单体应用于金属胶粘剂时,对金属元件的附着力强,且可明显提升金属胶粘剂的光固化膜的耐高低温性能,从而使得金属元件之间的固定作用明显增强,有利于提高产品良率。

第二方面,本申请提供了一种金属胶粘剂,所述金属胶粘剂包括活性单体,所述活性单体包括上述紫外光固化单体。

本申请所提供的金属胶粘剂,包括上述紫外光固化单体。经测试,当采用该金属胶粘剂固定金属元件后具有优异的耐高低温性能,将其置于-40℃-120℃的高低温循环条件下循环600次,也不会出现开裂脱落等不良现象,可以起到有效固定金属的作用。

具体实施方式

为了使本申请要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白,以下结合实施例,对本申请进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请,并不用于限定本申请。

本申请实施例提供了一种紫外光固化单体,该紫外光固化单体的化学结构如式Ⅰ所示:

如式Ⅰ所示,本申请实施例所提供的上述紫外光固化单体为一类丙烯酸羟烷酯封端的聚氨酯单体,具体地,为丙烯酸羟乙酯封端的聚氨酯,该聚氨酯由4分子异氰酸酯相互聚合而成,且每分子该异氰酸酯的R上连接有2分子异氰酸酯基(-NCO)和1分子羟基(-OH)。该类紫外光固化单体在紫外光固化后可形成具有三维网络结构的聚合物,具有高粘结力、高韧性和高交联密度,可以使得材料的耐高温性能得到明显提升。

一些实施例中,R为芳基或芳基烷基。具体地,芳基为一类从简单芳香环衍生出的基团,包括但不限于苯基、萘基、蒽基和联苯基等。当R为芳基时,该芳基上的其中3个碳原子以碳碳单键(C-C)连接在上述紫外光固化单体的化学结构中,此外,该芳基上的其他碳原子还可连接有取代基,取代基包括但不限于卤素原子和碳原子个数在10以下的烷基等。芳基烷基为一类同时含有芳基和烷基的基团,烷基为一类仅含有C、H两种原子的基团,当R为芳基烷基时,该芳基烷基可通过芳基部分连接在上述紫外光固化单体的化学结构中,也可以通过烷基部分连接在上述紫外光固化单体的化学结构中,还可以同时以芳基部分和烷基部分连接在上述紫外光固化单体的化学结构中。

在上一实施例的基础上,优选地,R为R'为氢原子或碳原子个数为1-5的烷基。如此,使得R以芳基部分连接在上述紫外光固化单体的化学结构中,有利于进一步提高产品的耐热性和稳定性,使得产品具有优异的耐高低温性能。具体地,碳原子个数为1-5的烷基包括但不限于甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、叔戊基、新戊基等。

进一步实施例中,Ar为苯基或取代苯基。优选地,取代苯基中的取代基包括卤素原子和碳原子个数为1-5的烷基中的至少一种。具体地,碳原子个数为1-5的烷基包括但不限于甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、叔戊基、新戊基等。

更进一步实施例中,R为以下任一种基团:

综上,本申请实施例提供了一种化学结构如式Ⅰ所示的紫外光固化单体,该单体在紫外光照射下具有良好的反应活性,且在紫外光固化后可形成具有三维网络结构的聚合物,具有高粘结力、高韧性和高交联密度,可以使得材料的耐高温性能得到明显提升,可用于制备多种光固化产品,包括但不限于胶粘剂、油漆、涂料、油墨等,以应用于医疗器械、安防器械、数码电子、电工电气等多个技术领域。

经测试,当将上述紫外光固化单体应用于胶粘剂时,该胶粘剂对多种基材均具有良好的附着力,且相对于其他胶粘剂而言,由此制得的胶粘剂对金属元件的附着力更强,此外,该胶粘剂的光固化膜还具有优异的耐高低温性能,明显增强了金属元件之间的固定作用,有利于提高产品良率。

紫外光固化单体的制备方法,可参考本领域的常规技术。一些实施例中,上述紫外光固化单体的合成路线如下:

S01、合成异氰酸酯预聚体

其中,R为

S02、丙烯酸羟烷酯封端

其中,步骤S01主要为羟基(-OH)与异氰酸酯基(-NCO)这两种基团之间的反应,具体地,通过羟基与异氰酸酯基发生加成反应,从而合成异氰酸酯预聚体。

为了促进反应的进行,在合成异氰酸酯预聚体的过程中常常需要加入催化剂,所加入的催化剂可选为常规的聚氨酯催化剂,如胺类催化剂和有机金属催化剂,其中,胺类催化剂包括但不限于N,N-二甲基环己胺、双(2-二甲氨基乙基)醚、N,N,N',N'-四甲基亚烷基二胺、三乙胺、N,N-二甲基苄胺、固胺、N-乙基吗啉、N-甲基吗啉、N,N'-二乙基哌嗪、三乙醇胺、DMEA、吡啶、N,N’-二甲基吡啶等,有机金属催化剂包括但不限于二月桂酸二丁基锡、有机铋等。一些实施例中,催化剂选为二月桂酸二丁基锡。

为了促进反应的进行,在合成异氰酸酯预聚体的过程中常常需要进行加热。一些实施例中,反应温度为50℃-100℃,反应时间为2-10小时。

在一个实施例中,在四口烧瓶中加入100g紫外光固化单体,加入二丁基锡二月桂酸酯催化剂,升温到60℃,保温30分钟,再升温到80℃,保温2小时,获得异氰酸酯预聚体。

步骤S02中,主要采用丙烯酸羟乙酯进行封端,所涉及的反应也主要为羟基(-OH)与异氰酸酯基(-NCO)这两种基团之间的加成反应。

为了促进该反应的进行,在丙烯酸羟烷酯封端的过程中常常需要加入催化剂,所加入的催化剂可参考步骤S01,此处不一一赘述。

为了促进反应的进行,在丙烯酸羟烷酯封端的过程中常常需要进行加热。一些实施例中,反应温度为50℃-100℃,反应时间为2-10小时。

在一个实施例中,在四口烧瓶中加入异氰酸酯预聚体1mol,丙烯酸羟乙酯4.5-6mol,加入三乙胺催化剂,升温到60℃,保温30分钟,再升温到80℃,保温2-4小时。

基于以上技术方案,本申请实施例提供了一种金属胶粘剂,该金属胶粘剂包括活性单体,所述活性单体包括上述紫外光固化单体。

该金属胶粘剂的组成可参考本领域的常规组成,例如由活性单体、光引发剂和助剂组成,在紫外光照射下,胶粘剂中的光引发剂产生活性自由基,引发紫外光固化单体发生交联聚合反应,使得胶粘剂可在数秒或数十秒内由液态转化为固态,从而固定多个金属元件。

通过调整优化金属胶粘剂的用量以及各组分的材料种类,可使得本申请实施例的金属胶粘剂的综合性能达到最优。

在一些实施例中,金属胶粘剂由以下重量百分含量组分组成:

活性单体 93%-96%,

光引发剂 3%-6%,

助剂 0.5%-2%。

具体地,活性单体在金属胶粘剂中的重量百分含量为93%-96%,具体为93%、94%、95%或96%;光引发剂在金属胶粘剂中的重量百分含量为3%-6%,具体为3%、4%、5%或6%;助剂在金属胶粘剂中的重量百分含量为0.5%-2%,具体为0.5%、0.8%、1%、1.2%、1.5%、1.8%或2%。

进一步实施例中,光引发剂为光引发剂TPO(中文名称为三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦),所述助剂包括有机硅消泡剂和/或聚醚硅氧烷流平剂。在一个实施例中,消泡剂选为德国毕克的有机硅消泡剂BYK-024,流平剂选为流平剂TEGO Glide 432。

经测试,当采用上述金属胶粘剂固定金属元件后具有优异的耐高低温性能,将其置于-40℃-120℃的高低温循环条件下循环600次,也不会出现开裂脱落等不良现象,可以起到有效固定金属的作用。

以下通过实施例对本发明的实施进行举例说明。

实施例1

本实施例提供给了一种紫外光固化单体,其制备方法包括以下步骤:

(1)合成异氰酸酯预聚体

在四口烧瓶中加入100g单体,加入二丁基锡二月桂酸酯催化剂,升温到60℃,保温30分钟,再升温到80℃,保温2小时,获得异氰酸酯预聚体。

本步骤所涉及的反应式如下:

其中,R为

(2)丙烯酸羟烷酯封端

在四口烧瓶中加入异氰酸酯预聚体1mol,丙烯酸羟乙酯4.5-6mol,加入三乙胺催化剂,升温到60℃,保温30分钟,再升温到80℃,保温2-4小时。

本步骤所涉及的反应式如下:

实施例2

本实施例提供给了一种金属胶粘剂,由以下重量份组分组成:

活性单体 96份,

光引发剂 3份,

助剂 1份,

其中,活性单体为实施例1制备的紫外光固化单体,光引发剂为光引发剂TPO,助剂为德国毕克的有机硅消泡剂BYK-024和流平剂TEGO Glide 432。

实施例3

本实施例提供给了一种金属胶粘剂,其与实施例2的区别在于:该金属胶粘剂由以下重量份组分组成:

活性单体 95份,

光引发剂 4份,

助剂 1份。

实施例4

本实施例提供给了一种金属胶粘剂,其与实施例2的区别在于:该金属胶粘剂由以下重量份组分组成:

活性单体 94份,

光引发剂 4份,

助剂 2份。

实施例5

本实施例提供给了一种金属胶粘剂,其与实施例2的区别在于:该金属胶粘剂由以下重量份组分组成:

活性单体 93份,

光引发剂 6.5份,

助剂 0.5份。

取实施例2的金属胶粘剂作为测试样品,将其分别涂覆在设有螺纹孔的金属板表面以及螺丝表面,将该螺丝固定在金属板上,然后紫外光下照射50秒,之后按照标准GB/T2423.22-2002进行高低温实验测试金属胶粘剂的光固化膜的耐高低温性能。

经测试,发现该金属胶粘剂的光固化膜在-40℃-120℃的高低温循环条件下循环600次后,也不会出现开裂脱落等不良现象,可以起到有效固定金属件的作用。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已,并不用以限制本申请,凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。

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