本发明涉及紫外光固化压敏胶,具体涉及一种uv固化聚丙烯酸酯压敏胶及其制备方法。
背景技术:
1、压敏胶粘剂是一种特殊的胶粘剂,能够在轻微压力下与被粘接物黏合,且在较长时间内胶层不会干固,主要作为制备压敏胶带的材料,制成胶带、胶贴、胶膜、胶片等压敏胶制品。压敏胶按主体成分可分为橡胶和树脂两大类,其中树脂类包括聚氨酯类、丙烯酸酯类、有机硅类等。其中,uv固化聚丙烯酸酯压敏胶是目前应用最广的树脂类压敏胶,不含溶剂,在高温下呈黏稠液态,使用时涂布于基材上,其固化过程主要通过uv光照射进行光聚合反应实现,固化后胶膜性能稳定,长期使用仍能保持良好的粘接性能。因此,uv固化聚丙烯酸酯压敏胶因其高效、节能、环保的优点在汽车工业、家具制造、医疗器械、包装等领域得到广泛应用。
2、但是随着实际应用范围的扩大,对uv固化聚丙烯酸酯压敏胶的性能要求也有所提高,例如,压敏胶属于易燃聚合物,在汽车、家具制造、包装等领域的应用受到极大的限制;此外,考虑到聚丙烯酸酯压敏胶耐水性能较差,还需要提高压敏胶的耐水性。因此,需要对压敏胶的阻燃性能和耐水性进行提高,以满足实际需求。
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题,本发明提供一种uv固化聚丙烯酸酯压敏胶及其制备方法。
2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现:
3、一种uv固化聚丙烯酸酯压敏胶,包括以下重量份的原料:丙烯酸异辛酯45-55份,丙烯酸丁酯15-25份,甲基丙烯酸甲酯8-15份,丙烯酸1-3份,功能单体5-9份,复合阻燃剂5-10份,交联剂0.1-0.3份,光引发剂0.1-2份;
4、所述光引发剂为光引发剂tpo(三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦);
5、所述交联剂为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯;
6、所述功能单体由以下步骤制备:
7、步骤a1、将甲基丙烯酸甲酯加热并真空脱水后,加入氯铂酸异丙醇溶液和甲苯,氮气置换3次后,在氮气条件下滴加含氢硅油,并升温至80-90℃反应1.5-2.5h,减压蒸馏,即得酯基化硅油;
8、步骤a2、在氮气条件下,将酯基化硅油在n,n-二甲基甲酰胺中混合搅拌均匀,并降温至0℃,再缓慢加入烯丙基胺搅拌10-30min,再升温至120-140℃反应2-3h,旋蒸,即得功能单体;
9、进一步地,步骤a1中甲基丙烯酸甲酯、氯铂酸异丙醇溶液、甲苯和含氢硅油的用量比为0.2-1g:5-10g:50ml:2-5g,氯铂酸异丙醇溶液是由氯铂酸和异丙醇以0.05-0.1:100的质量比混合搅拌而成;
10、进一步地,步骤a2中酯基化硅油、n,n-二甲基甲酰胺和烯丙基胺的用量比为1-5g:100ml:0.5-2g。
11、所述复合阻燃剂由以下步骤制备:
12、步骤b1、在氮气条件下,将咪唑加入甲醇中混合搅拌均匀,然后缓慢加入丙烯酸甲酯,并升温至35℃,搅拌反应3-5h,即得中间产物1;
13、步骤b2、将三聚氯氰、氢氧化钠和丙酮混合均匀,并控制温度在0-5℃,再缓慢加入烯丙基胺丙酮溶液,搅拌反应2-3h,再升温至40-50℃,再依次缓慢滴加一半体积的乙二胺丙酮溶液和一半体积的0.1mol/l氢氧化钠溶液,搅拌反应2-3h,再升温至90℃,加入剩余体积的乙二胺丙酮溶液和剩余体积的0.1mol/l氢氧化钠溶液,搅拌反应1-2h,即得中间产物2;
14、步骤b3、在氮气条件下,将上述中间产物2降温至0℃,缓慢加入中间产物1搅拌30min,再升温至130-150℃反应2-3h,即得有机阻燃剂;
15、步骤b4、将埃洛石纳米管在1,4-二氧六环中分散均匀,再加入kh570(γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷),升温至80-90℃搅拌反应4-6h,过滤、洗涤、干燥,即得无机阻燃剂;
16、步骤b5、将有机阻燃剂和无机阻燃剂加入n,n-二甲基甲酰胺中搅拌混合均匀,再加入过氧化二异丙苯,并升温至45-55℃,搅拌反应2-3h,过滤、洗涤、干燥,即得复合阻燃剂;
17、进一步地,步骤b1中咪唑、甲醇和丙烯酸甲酯的用量比为0.01-0.03mol:100ml:0.01-0.03mol;
18、进一步地,步骤b2中三聚氯氰、氢氧化钠、丙酮、烯丙基胺丙酮溶液、乙二胺丙酮溶液和氢氧化钠溶液的用量比为0.01-0.02mol:0.2-0.4g:100ml:50ml:100ml:8-16ml;
19、进一步地,步骤b2中烯丙基胺丙酮溶液是由烯丙基胺和丙酮以0.01-0.02mol:50ml的用量比混合搅拌而成,乙二胺丙酮溶液是由乙二胺和丙酮以0.02-0.04mol:100ml的用量比混合搅拌而成;
20、进一步地,步骤b3中间产物1和步骤b2中乙二胺的摩尔比为1:1;
21、进一步地,步骤b4中埃洛石纳米管、1,4-二氧六环和kh570的用量比为1-3g:50ml:0.05-0.2g;
22、进一步地,步骤b5中有机阻燃剂、无机阻燃剂、n,n-二甲基甲酰胺和过氧化二异丙苯的用量比为0.5-1.5g:1-2g:100ml:0.005-0.015g。
23、一种uv固化聚丙烯酸酯压敏胶的制备方法包括以下步骤:
24、步骤s1、按重量份称取原料,将丙烯酸异辛酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸、功能单体和部分光引发剂混合,在氮气条件下,以低压汞灯以1-5mw/cm2的强度紫外光照射2-4min,得到物料a;
25、步骤s2、将复合阻燃剂、交联剂以及余量光引发剂混合均匀后,加入物料a搅拌10min,脱气,即得uv固化聚丙烯酸酯压敏胶。
26、本发明的有益效果:
27、本发明制备的聚丙烯酸酯压敏胶克服了传统压敏胶耐水性差、阻燃性能差等缺点;功能单体的引入,能够利用有机硅提高压敏胶的耐水性,减少外界环境中水分、湿气等因素刺激时,造成的膨胀、软化等现象的产生;复合阻燃剂采用有机、无机结合的方式对基体进行阻燃性能的提升。因此,本发明中的聚丙烯酸酯压敏胶在汽车、家具制造、包装等领域具有很好的应用前景。
28、功能单体中,先利用甲基丙烯酸甲酯中的双键和含氢硅油中的活泼氢反应,生成酯基化硅油;再利用酯基化硅油中的酯基和烯丙基胺中的氨基反应,生成含有双键结构和有机硅结构的功能单体。功能单体的引入,不仅能够参与丙烯酸酯之间的自由基聚合反应,还能利用有机硅优异的耐水性,提高压敏胶的耐水性,减少由于耐水性差造成的性能下降。
29、复合阻燃剂中,先利用咪唑和丙烯酸甲酯反应,制得中间产物1;再利用三聚氯氰和烯丙基胺、乙二胺反应,生成中间产物2;再利用中间产物2中的氨基和中间产物1中的酯基反应,制得有机阻燃剂;最后利用硅烷偶联剂处理后含有双键结构的无机阻燃剂和含有双键结构的有机阻燃剂之间的自由基聚合,制得复合阻燃剂。复合阻燃剂的引入,能够显著提高压敏胶的阻燃性能,这是由于其含有的三嗪结构、咪唑结构以及埃洛石纳米管之间能够协同作用,进而提高基体的阻燃性能;其中,咪唑结构能够促进燃烧过程中炭层的形成,在凝聚相中起一定的阻燃作用,同时能够和三嗪结构中的n元素在燃烧时生成含n化合物(n2、nh3等不燃气体),进而稀释燃烧时可燃气体的含量,在气相中起阻燃作用;埃洛石纳米管的引入,还能与阻燃成分协同作用,利用其独特的纳米管结构,在压敏胶中形成一层阻隔层,阻隔层能有效阻止热量和氧气的传递,从而减缓火焰的蔓延,提高基体的阻燃效率。此外,复合阻燃剂中引入了酰胺结构,它的存在能够利用其较强的氢键作用,提高基体的黏附力。