一種uv聚合型核-殼結(jié)構(gòu)丙烯酸酯壓敏膠及制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及阻尼材料領(lǐng)域，尤其涉及一種UV聚合型核-殼結(jié)構(gòu)丙烯酸酯壓敏膠及 制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 丙烯酸壓敏膠因?qū)Ω鞣N基材同時(shí)具有優(yōu)異的粘結(jié)性能和良好的界面應(yīng)力分散能 力而得到廣泛的應(yīng)用，按其聚合方式，丙烯酸壓敏膠可分為溶劑型壓敏膠、乳液型壓敏膠、 熱熔型壓敏膠，水溶型壓敏膠和UV型壓敏膠。
[0003] 隨著社會(huì)的逐漸發(fā)展，環(huán)保的要求也越來越高，溶劑型壓敏膠由于其存在有機(jī)溶 劑，在生產(chǎn)過程中對(duì)人體和自然環(huán)境都有著嚴(yán)重的毒害，因而嚴(yán)重制約其發(fā)展;乳液型壓敏 膠雖然較為環(huán)保，但產(chǎn)品耐水性差，生產(chǎn)成本高，發(fā)展也十分緩慢;水溶型壓敏膠產(chǎn)品質(zhì)量 差，應(yīng)用范圍十分狹窄；熱熔型壓敏膠粘度高，內(nèi)聚強(qiáng)度低，應(yīng)用范圍也受到了嚴(yán)重的限制； UV型壓敏膠是近些年在歐美國家興起的新型壓敏膠技術(shù)，UV型壓敏膠不僅徹底實(shí)現(xiàn)了零溶 劑，無污染，產(chǎn)品性能上更是其他幾類壓敏膠無法替代。在我國，汽車用高性能壓敏膠更是 被美國3M公司完全壟斷。
[0004] 日本專利JP05255411報(bào)道了 一種乳液型丙烯酸酯壓敏膠，其固含量為65~80 %。 但該項(xiàng)專利主要缺陷為當(dāng)其固含量超過55%時(shí)，體系粘度急劇上升，容易直接產(chǎn)生凝膠爆 聚，另外利用該項(xiàng)專利制備的丙烯酸酯壓敏膠固化周期長(zhǎng)，施工效率低。
[0005] 美國專利US4482675報(bào)道了一種水性丙烯酸酯壓敏膠，該項(xiàng)專利在聚丙烯酸酯結(jié) 構(gòu)中引入親水結(jié)構(gòu)單元，并以水作為反應(yīng)介質(zhì)，避免了對(duì)環(huán)境污染和易燃等缺點(diǎn)，但同樣存 在固含量低，易暴聚等缺點(diǎn)。
[0006] UV壓敏膠作為丙烯酸壓敏膠發(fā)展的新方向，廣泛受到研究學(xué)者和企業(yè)的重點(diǎn)關(guān) 注，利用UV聚合技術(shù)可以很好的克服丙烯酸酯壓敏膠因以水為溶劑而難以揮發(fā)、固化時(shí)間 長(zhǎng)的難題，但從目前市場(chǎng)情況上看，UV壓敏膠也存在體積收縮率大，剝離強(qiáng)度低，界面潤(rùn)濕 能力差，初粘性和持粘性不能獲得很好的平衡點(diǎn)等缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)不足，本發(fā)明的目的是提供一種零溶劑，綠色環(huán)保，具有優(yōu)異剝 離強(qiáng)度，內(nèi)聚強(qiáng)度和極佳的界面浸潤(rùn)性能的UV聚合型核-殼結(jié)構(gòu)丙烯酸酯壓敏膠及制備方 法。
[0008] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：
[0009] 一種uv聚合型核-殼結(jié)構(gòu)丙烯酸酯壓敏膠，其包括以下重量份數(shù)的組份：
[0010] 丙烯酸酯共聚物:20~30份；
[0011] 粘度調(diào)節(jié)劑:70~75份；
[0012] 分子量調(diào)節(jié)劑:〇.1~1份；
[0013] 界面促進(jìn)劑：1〇~20份；
[0014] 納米球形粒子:1~5份；
[0015]交聯(lián)劑:〇.1~1份；
[0016] 光引發(fā)劑:0.5~0.8份。
[0017]優(yōu)選的，所述丙烯酸酯共聚物為環(huán)氧丙烯酸酯和聚氨酯丙烯酸酯共聚得到，其結(jié) 構(gòu)式(I)所示：
[0019] 式（I)中，R!為羥基、甲基或芳基;R2為羥基、甲基或芳基;X為50~100的正整數(shù)，y為 10~20的正整數(shù)，z為50~100的正整數(shù)。
[0020]本發(fā)明的丙烯酸酯共聚物由環(huán)氧丙烯酸酯和聚氨酯丙烯酸酯共聚得到。由于環(huán)氧 丙烯酸酯具有硬度大，高光澤等特點(diǎn)，但柔順性差，不耐老化。聚氨酯丙烯酸樹脂具有耐老 化，柔韌性好，粘度低等特點(diǎn)，但是價(jià)格貴，涂層硬度低。
[0021]本發(fā)明中加入由環(huán)氧丙烯酸酯和聚氨酯丙烯酸酯共聚得到丙烯酸酯共聚物，可引 入上述環(huán)氧丙烯酸酯和聚氨酯丙烯酸酯兩種反應(yīng)物的優(yōu)點(diǎn)，共聚得到的丙烯酸酯共聚物具 有硬度大，光澤度好，柔順性好，耐老化等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，本發(fā)明中加入的線性丙烯酸酯共聚物 的作為壓敏膠的基材，并對(duì)產(chǎn)品提供一定的內(nèi)聚力，可改善壓敏膠產(chǎn)品的持粘性和剝離強(qiáng) 度。
[0022]優(yōu)選的，所述粘度調(diào)節(jié)劑為下列中的一種或兩種以上的組合：苯乙烯、醋酸乙烯 酯、丙烯酸、丙烯酸異辛酯、二季戊四醇五丙烯酸酯或甲基丙烯酸縮水甘油酯。本發(fā)明加入 粘度調(diào)節(jié)劑可調(diào)節(jié)體系粘度，避免體系粘度過高或過低，提高產(chǎn)品的初粘性和剝離強(qiáng)度。本 發(fā)明通過粘度調(diào)節(jié)劑將體系粘度控制在8000-12000mPa · s之間，同時(shí)調(diào)節(jié)體系中長(zhǎng)短碳鏈 的比例為1:2.5-4,短支鏈活動(dòng)能力強(qiáng)，可以提高壓敏膠產(chǎn)品的初粘性，長(zhǎng)支鏈內(nèi)聚強(qiáng)度高， 可以改善壓敏膠產(chǎn)品的剝離強(qiáng)度。
[0023]優(yōu)選的，所述的分子量調(diào)節(jié)劑為下列中的一種或兩種以上的組合:丙烯酸、丙烯酸 異冰片酯、丙烯酸丁酯或丙烯酸月桂酯。本發(fā)明中加入的分子量調(diào)節(jié)劑的主要作用是調(diào)節(jié) 壓敏膠產(chǎn)品的分子量，擴(kuò)大壓敏膠產(chǎn)品的分子量分布寬度且使產(chǎn)品具有一定的交聯(lián)密度， 使產(chǎn)品內(nèi)聚強(qiáng)度高，剝離強(qiáng)度大。
[0024] 優(yōu)選的，所述的界面促進(jìn)劑為下列中的一種:0號(hào)色氫化碳五樹脂，1號(hào)色氫化碳五 樹脂，2號(hào)色氫化碳五樹脂或3號(hào)色氫化碳五樹脂。本發(fā)明中加入界面促進(jìn)劑的主要作用是： 提高壓敏膠產(chǎn)品的初粘性與界面潤(rùn)濕性。由于上述界面促進(jìn)劑分子量低，雙鍵含量少，在體 系中可以充當(dāng)增塑劑，提高鏈段的活動(dòng)能力，改善壓敏膠產(chǎn)品在粘接界面的擴(kuò)散能力，從而 提尚廣品初粘性和界面潤(rùn)濕能力。
[0025] 優(yōu)選的，所述的納米球形粒子為下列中的一種:納米球形摻銻二氧化錫、納米球形 二氧化鈦，納米球形硼硅酸鈉或納米球形四氧化三鐵。本發(fā)明中加入納米球形粒子的主要 作用是:控制聚合時(shí)壓敏膠的體積收縮率，同時(shí)提供壓敏膠產(chǎn)品內(nèi)聚強(qiáng)度與物理交聯(lián)點(diǎn)。由 于無機(jī)納米粒子為剛性，聚合時(shí)，可以起到抗體積收縮的作用；同時(shí)，無機(jī)納米球形粒子內(nèi) 聚強(qiáng)度大，可以增大壓敏膠產(chǎn)品整體的內(nèi)聚強(qiáng)度。
[0026] 優(yōu)選的，所述的納米球形粒子先經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑預(yù)處理，具體為:將硅烷偶聯(lián)劑均勻 噴涂在納米球形粒子表面，所述硅烷偶聯(lián)劑的噴涂量為納米球形粒子質(zhì)量的3%_10%。納 米球形粒子被硅烷偶聯(lián)劑噴涂處理后，其表面的硅氧烷遇空氣中的水分發(fā)生水解并形成一 定數(shù)目的羥基，羥基與羥基繼續(xù)反應(yīng)得到氫鍵，形成物理交聯(lián)點(diǎn)。
[0027]所述硅烷偶聯(lián)劑如式（II)所示：
[0029] 式（II)中，Ri為芳基或碳鏈長(zhǎng)度為CpCs的烷基;R2為芳基或碳鏈長(zhǎng)度為的 烷基；η為 1 或2 ; R3為下列基團(tuán)中的一種：一CH2-，一C2H4-，一C3H 6-，一CH200C-，一 C2H4〇OC-或一C3H600C-; R4為下列基團(tuán)中的一種：一H，一CH3，一C2H5，一C3H7，一0CH 3，一 OC2H5 或一 OC3H7。
[0030] 優(yōu)選的，所述交聯(lián)劑為下列中的一種或兩種以上的組合:二乙二醇二丙烯酸酯、三 乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、1，6_己二醇二丙烯酸酯、1，4_ 丁二醇二丙烯酸酯 或鄰苯二甲酸乙二醇二丙烯酸酯。本發(fā)明中加入交聯(lián)劑的主要作用是:給體系提供一定的 化學(xué)交聯(lián)點(diǎn)（提供反應(yīng)官能團(tuán)，例如雙鍵），促使體系中除了丙烯酸酯共聚物以外的反應(yīng)物 (包括無機(jī)納米粒子等)發(fā)生交聯(lián)，提高壓敏膠產(chǎn)品的內(nèi)聚力，持粘性以及壽命。
[0031] 優(yōu)選的，所述的光引發(fā)劑為下列中的一種：2,4,6_三甲基苯甲?；?二苯基氧化 膦，苯甲酰甲酸酯，二苯甲酮或硫雜蒽酮。本發(fā)明中加入光引發(fā)劑的主要作用是:提供活性 自由基，促使丙烯酸酯壓敏膠組合物在紫外光的光照下可發(fā)生UV聚合反應(yīng)。
[0032] 本發(fā)明還提供一種UV聚合型核-殼結(jié)構(gòu)丙烯酸酯壓敏膠的制備方法，其包括以下 步驟：
[0033] 1)將丙烯酸酯共聚物和粘度調(diào)節(jié)劑加入反應(yīng)釜中，在室溫下連續(xù)攪拌溶脹形成均 勾的丙稀酸基體樹脂；
[0034] 2)將界面促進(jìn)劑、分子量調(diào)節(jié)劑、交聯(lián)劑和光引發(fā)劑分別加入到的步驟1)得到的 基體樹脂中，并攪拌使其均勻溶解于基體樹脂；
[0035] 3)將經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑預(yù)處理的納米球形粒子分批次加入步驟2)得到的基體樹脂中， 攪拌使納米球形粒子均勻分散和包覆于基體樹脂中，形成UV聚合型核-殼結(jié)構(gòu)丙烯酸酯壓 敏膠組合物；
[0036] 4)將步驟3)得到的組合物均勻涂布于離型PET膜片上，在紫外光下光照1-2分鐘， 得到所述的UV聚合型核-殼結(jié)構(gòu)丙烯酸酯壓敏膠。
[0037] 本發(fā)明選用分子量適中的丙烯酸酯共聚物，使之均勻分散于粘度調(diào)節(jié)劑，然后進(jìn) 一步調(diào)控界面促進(jìn)劑，分子量調(diào)節(jié)劑，交聯(lián)劑和光引發(fā)劑的種類與數(shù)量，得到軟殼組分，再 選取納米球形粒子作為硬核，并使納米球形粒子均勻分散和包覆于軟殼組分中，得到以納 米球形粒子為硬殼，以有機(jī)丙烯酸酯共聚物為軟殼的組合物。最后經(jīng)UV聚合工藝，可以得到 零溶劑，綠色環(huán)保，性能優(yōu)異的硬核軟殼結(jié)構(gòu)丙烯酸酯壓敏膠。本發(fā)明制備得到的丙烯酸酯 壓敏膠，具有優(yōu)異剝離強(qiáng)度，內(nèi)聚強(qiáng)度和極佳的界面浸潤(rùn)性能。
[0038] 本發(fā)明制備得到的UV聚合型核-殼結(jié)構(gòu)丙烯酸酯壓敏膠可廣泛應(yīng)用于汽車內(nèi)外飾 件、電子通訊等領(lǐng)域。
[0039] 本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明的丙烯酸酯壓敏膠在配方和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上：以納米球 形粒子為硬核，以有機(jī)丙烯酸酯共聚物為軟核，形成有機(jī)無機(jī)納米雜化的硬核軟殼結(jié)構(gòu)。硬 核軟殼結(jié)構(gòu)的壓敏膠在界面使用以后，界面的應(yīng)力分散能力極強(qiáng)，可以很好的抵抗熱脹冷 縮對(duì)材料的破壞。從工藝上:本發(fā)明的制備方法反應(yīng)速度快，生產(chǎn)效率高;采用UV聚合方法， 實(shí)現(xiàn)零溶劑，無污染生產(chǎn);從產(chǎn)品性能上:本發(fā)明制備的壓敏膠剝離強(qiáng)度高，內(nèi)聚強(qiáng)度大，界 面潤(rùn)濕能力好，初粘性和持粘性均佳。