一種聚醚型聚氨酯丙烯酸酯紫外光固化膠粘劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于膠粘劑技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種聚醚型聚氨酯丙烯酸酯紫外光固化膠 粘劑及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] LED(發(fā)光二極管）以高電光轉(zhuǎn)換效率、低功耗、長(zhǎng)壽命、小體積、節(jié)能環(huán)保的優(yōu)勢(shì)， 已普遍用作液晶顯示、平板電腦和手機(jī)屏幕背光源，并且開始在半導(dǎo)體照明領(lǐng)域迅猛發(fā)展； 貼片式LED (SMD LED)光學(xué)透鏡和PCB板的連接、插件式LED管腳固定和焊點(diǎn)保護(hù)、LED照 明系統(tǒng)中燈泡和基座的組裝、FPC柔性線路板和液晶玻璃基板的連接等都需要通過膠粘劑 可靠地粘接和保護(hù)。
[0003] 目前，LED背光模組中光學(xué)透鏡與PCB基板的粘接多數(shù)應(yīng)用環(huán)氧樹脂膠粘劑，需要 加熱設(shè)備進(jìn)行加溫固化，而高溫會(huì)給已貼裝和插件的芯片和電子器件帶來損害；使用紫外 光固化膠粘劑具有固化速度快、可局部或點(diǎn)固化、高效節(jié)能的特點(diǎn)；且相對(duì)于環(huán)氧樹脂膠粘 劑，對(duì)一些難粘塑料材質(zhì)，以丙烯酸酯類材料為主的紫外光固化膠粘劑更具有優(yōu)勢(shì)。
[0004] 在移動(dòng)手持設(shè)備、車載顯示系統(tǒng)、汽車燈組等應(yīng)用LED的器件，需要較好的抗跌 落、抗沖擊、抗振動(dòng)性能，需要承受高溫高濕環(huán)境和高低溫沖擊；現(xiàn)有技術(shù)多采用聚酯型聚 氨酯丙烯酸酯制備紫外光固化膠粘劑，具有較好的機(jī)械強(qiáng)度和模量，相對(duì)剛性好而柔順性 略欠，抗跌落、抗沖擊能力較差，且耐濕熱、耐化學(xué)性較低，使得粘接的可靠性降低；而以 聚醚多元醇制備的聚醚型聚氨酯丙烯酸酯，因聚醚的長(zhǎng)鏈分子中含大量"-c-0-c-"鏈節(jié)， 鍵能較小，內(nèi)旋轉(zhuǎn)比較容易，分子間易于彎折，使合成的預(yù)聚物固化后具有較高的 柔韌性；同時(shí)聚醚分子中的醚鍵，可使固化物獲得較好的耐水性；以聚醚型聚氨酯丙烯酸 酯預(yù)聚物制備的紫外光固化膠粘劑更適用于LED相關(guān)器件的粘接與保護(hù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種聚醚型聚氨酯丙烯酸酯紫外光固 化膠粘劑及其制備方法，制備的膠粘劑具有抗沖擊、耐跌落、耐濕熱和耐高低溫沖擊的顯著 性特點(diǎn)。
[0006] 本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：一種聚醚型聚氨酯丙烯酸酯紫外光固 化膠粘劑，由如下重量份的原料組成：聚醚型聚氨酯丙烯酸酯20?70份、輔助樹脂10?40 份、乙烯丙烯酸酯橡膠5?20份、丙烯酸酯單體5?40份、丙烯酸異冰片酯5?35份、光 引發(fā)劑1?7份、氣相二氧化硅1?5份和硅烷偶聯(lián)劑0. 5?2份。
[0007] 優(yōu)選地，一種聚醚型聚氨酯丙烯酸酯紫外光固化膠粘劑，由如下重量份的原料組 成：聚醚型聚氨酯丙烯酸酯30?65份、輔助樹脂15?30份、乙烯丙烯酸酯橡膠8?15份、 丙烯酸酯單體10?30份、丙烯酸異冰片酯10?20份、光引發(fā)劑2?5份、氣相二氧化硅 2?5份和硅烷偶聯(lián)劑0. 5?1份。
[0008] 其中，所述的聚醚型聚氨酯丙烯酸酯的制備方法為：將聚醚二元醇在110?120°C 的溫度下抽真空脫水1?2h，然后加入二異氰酸酯和催化劑二月桂酸二丁基錫，并在70? 80°C的溫度下充分?jǐn)嚢璺磻?yīng)2?3h，再加入含羥基丙烯酸酯，在70?80°C的溫度下充分?jǐn)?拌反應(yīng)2?3h，直至對(duì)取出樣品測(cè)得的紅外光譜中異氰酸酯基團(tuán)的吸收峰消失，然后加入 活性稀釋劑，攪拌均勾，降溫出料，得到聚醚基聚氨酯丙烯酸酯。
[0009] 所述的輔助樹脂為聚氨酯丙烯酸酯或環(huán)氧丙烯酸酯，用于調(diào)整膠粘劑的整體性 能，彌補(bǔ)主體樹脂的如下不足之處：拉伸強(qiáng)度、耐高溫性能等。
[0010] 所述的乙烯丙烯酸酯橡膠是一種由乙烯、甲基丙烯酸酯及硫化單體組成的三元共 聚物，具有優(yōu)異的長(zhǎng)期耐高溫性，同時(shí)還具有良好的低溫柔韌性，且增韌效果顯著，優(yōu)選杜 邦公司的Vama c甘G。
[0011] 所述的丙烯酸酯單體為三羥甲基丙烷縮甲醛丙烯酸酯、四氫呋喃丙烯酸酯、丙烯 酸異辛酯、丙烯酸月桂酯或丙烯酸異葵酯，該類化合物具有良好的耐水性和較低的固化收 縮率。
[0012] 所述的光引發(fā)劑為2-羥基-2-甲基-1-苯基丙酮（HMPP，商品名為 Irgacurell73)、1-輕基環(huán)己基苯甲酬（HCPK，商品名為Irgacurel84)、2, 4, 6_三甲基苯甲 ?；交趸祝═PO)或A，A-二甲氧基-A-苯基苯乙酮（DMPA，商品名為Irgacure651 光引發(fā)劑）的一種或兩種以上混合。
[0013] 所述的硅烷偶聯(lián)劑為γ -甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。
[0014] 上述聚醚型聚氨酯丙烯酸酯紫外光固化膠粘劑的制備方法，步驟如下：
[0015] (1)將聚醚二元醇在110?120°C的溫度下抽真空脫水1?2h，然后加入二異氰酸 酯和催化劑二月桂酸二丁基錫，并在70?80°C的溫度下充分?jǐn)嚢璺磻?yīng)2?3h，再加入含羥 基丙烯酸酯，在70?80°C的溫度下充分?jǐn)嚢璺磻?yīng)2?3h，直至對(duì)取出樣品測(cè)得的紅外光譜 中異氰酸酯基團(tuán)的吸收峰消失，然后加入活性稀釋劑，攪拌均勻，降溫出料，得到聚醚型聚 氨酯丙烯酸酯；
[0016] (2)將乙烯丙烯酸酯橡膠用橡膠粉碎機(jī)打成粒徑為0. 3-1. 5cm的細(xì)小顆粒；
[0017] (3)將步驟⑴制得的聚醚型聚氨酯丙烯酸酯20?70份、輔助樹脂10?40份、 乙烯丙烯酸酯橡膠5?20份、丙烯酸酯單體5?40份和丙烯酸異冰片酯5?35份依次加 入至雙行星動(dòng)力混合釜中，開啟公轉(zhuǎn)攪拌和高速分散，在35?45°C溫度下攪拌4?8h，使 體系混合均勻；
[0018] (4)向步驟（3)的混合體系中繼續(xù)加入氣相二氧化硅1?5份、光引發(fā)劑1?7份 和硅烷偶聯(lián)劑0. 5?2份，攪拌2?3h，抽真空脫泡，出料即得聚醚型聚氨酯丙烯酸酯膠粘 劑。
[0019] 其中，步驟（1)中所述的聚醚二元醇、二異氰酸酯和含羥基丙烯酸酯的用量摩爾 比為 I: (1. 16 ?2. 0) : (0· 33 ?2. 0)。
[0020] 所述的聚醚二元醇為分子量在500?3000的聚乙二醇、聚丙二醇或聚四氫呋喃二 醇，優(yōu)選為聚四氫呋喃二元醇。
[0021] 所述的二異氰酸酯為甲苯二異氰酸酯、4, 4;-二苯基甲烷二異氰酸酯、六亞甲基 二異氰酸酯或異佛爾酮二異氰酸酯。
[0022] 所述的含羥基丙烯酸酯為甲基丙烯酸羥乙酯（HEMA)或甲基丙烯酸羥丙酯 (HPMA)〇
[0023] 所述的活性稀釋劑為四氫呋喃丙烯酸酯、丙烯酸異辛酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸異 葵酯、丙烯酸異冰片酯、甲基丙烯酸異冰片酯、N，N-二甲基丙烯酰胺或丙烯酰嗎啉，其用量 占步驟⑴原料總質(zhì)量的10?40%。
[0024] 本發(fā)明的特點(diǎn)和有益效果在于：
[0025] (1)本發(fā)明選用聚醚型聚氨酯丙烯酸酯為主體樹脂制備膠粘劑，相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的 以聚酯型聚氨酯丙烯酸酯制備的膠粘劑，經(jīng)紫外光固化后具有較高的柔韌性，同時(shí)聚醚鏈 段的引入提高了耐濕熱和耐水性。
[0026] (2)本發(fā)明引入乙烯丙烯酸酯橡膠，使得本發(fā)明的紫外光固化膠粘劑具有了優(yōu)異 的長(zhǎng)期耐高溫性，同時(shí)還具有良好的低溫柔韌性，抗沖擊性能效果顯著。
[0027] (3)本發(fā)明選用了低收縮和耐水性好的丙烯酸酯類單體，使得本發(fā)明的紫外光固 化膠粘劑固化后保持較低的收縮率和尺寸穩(wěn)定性，在高溫高濕條件下仍然保留良好的粘接 強(qiáng)度。
[0028] (4)本發(fā)明一種聚醚型聚氨酯丙烯酸酯紫外光固化膠粘劑相比現(xiàn)有技術(shù)的紫外 光固化膠粘劑具有更好的柔韌性、低固化應(yīng)力和收縮率，良好耐濕熱和耐水性，在保證粘接 器件有較高粘接推力前提下，具有較好抗沖擊、耐跌落和抗振動(dòng)性能，耐高低溫沖擊和耐老 化，更適用于LED相關(guān)器件的粘接和保護(hù)，具有顯著的實(shí)質(zhì)性進(jìn)步。
【具體實(shí)施方式】
[0029] 以下結(jié)合實(shí)施例和對(duì)比例對(duì)本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋 本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。
[0030] 實(shí)施例1
[0031] 一種聚醚型聚氨酯丙烯酸酯紫外光固化膠粘劑，由如下重量份的原料組成：聚醚 型聚氨酯丙烯酸酯30g、環(huán)氧丙烯酸酯30g、乙烯丙烯酸酯橡膠15g、三羥甲基丙烷縮甲醛丙 烯酸酯l〇g、丙烯酸異冰片酯l〇g、l_羥基環(huán)己基苯甲酮2g、氣相二氧化硅2g和γ -甲基丙 烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷lg。
[0032] 上述聚醚型聚氨酯丙烯酸酯紫外光固化膠粘劑的制備方法，步驟如下：
[0033] (1)將分子量在500?3000之間的聚醚二元醇120g加入到反應(yīng)器中，在110°C的 溫度下抽真空脫水lh，降溫至50°C以下，加入62. Ig異佛爾酮二異氰酸酯和0. Ig二月桂酸 二丁基錫，在70°C反應(yīng)3h，加入Ilg甲基丙烯酸羥乙酯，繼續(xù)在75°C反應(yīng)2h，取樣測(cè)紅外光 譜確認(rèn)異氰酸酯基團(tuán)的紅外吸收峰消失，加入76. 4g丙烯酸異冰片脂，攪拌均勻，降溫出料 即為聚醚型聚氨酯丙烯酸酯（PUl);
[0034] (2)將200g乙烯丙烯酸酯橡膠（DuPont? Vamact G)用橡膠粉碎機(jī)打成粒徑為 0. 3-1. 5cm 的細(xì)小顆粒（AEMl);
[0035] (3)將30g聚醚型聚氨酯丙烯酸酯（PUl)、30g環(huán)氧丙烯酸酯（美國(guó)沙多瑪公司 Sartomer, CN151)、15g 乙稀丙稀酸醋橡膠（DuPont? Vamac? G)的細(xì)小顆粒（AEMl)、IOg 三 羥甲基丙烷縮甲醛丙烯酸酯和IOg丙烯酸異冰片酯依次加入至雙行星動(dòng)力混合釜中，開啟 公轉(zhuǎn)攪拌和高速分散，在45°C溫度下攪拌8h，使體系混合均勾；
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