一种紫外光固化聚氨酯胶粘剂及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及复合胶粘剂技术领域，具体而言，涉及一种紫外光固化聚氨酯胶粘剂及其制备方法。
【背景技术】
[0002]无溶剂复合胶因其工艺的经济性、安全性以及在环境保护方面的优势，逐渐成为塑料复合薄膜的一种重要的复合加工方法。无溶剂复合胶在欧美等环保与节能意识较强的工业发达国家，已得到广泛应用。在我国，随着国家环保与节能意识的增强以及人们对包装材料卫生安全性的日趋重视，绿色环保的无溶剂型复膜胶越来越受到人们的重视。关于无溶剂复膜胶的研究报道越来越多。
[0003]紫外光固化无溶剂型复合胶因其自身的优点:(I)效率:和其他固化方式相比，光固化聚合最显著的特点就是快速固化；(2)环境友好:光固化材料几乎为100%固含量，基本不含挥发性有机溶剂，所有的成分都参与交联反应，具有绿色环保的优点；(3)节约能源:光固化只在引发剂激发过程中需要一定能量，UV光固化方式所用的能量只相当于传统固化方式的1/5，节省了大量的能源。并且UV光固化材料对紫外光源都能有效利用，对能量的利用率也大大提高；(4)适应性广:光固化材料已应用于日常生活的各个方面，并且在某些领域的应用已相当成熟；(5)经济:光固化设备投资较低，可节省大量投资和设备的厂房占地。
[0004]尽管紫外光固化型复膜胶具有如此多的优点，但其存在着固化过程中体积收缩率比较大、厚层及带色体系难固化等问题。紫外光固化胶粘剂不同于其他的光固化材料，主要应用于两个被粘界面，固化过程中产生的收缩应力和固化膜收缩，会直接导致粘接力下降。因此其在推广应用中受到一定的限制。目前，专家学者围绕现有紫外光固化胶粘剂的固化膜收缩的问题，进行了大量的研究，主要是通过添加聚合物或无机物填料，采用混杂型固化体系，添加膨胀类单体或选用低收缩率的单体或预聚体等方法解决，但却导致胶粘剂粘度增大或固化膜硬度过大等问题，胶粘剂的使用性能仍不理想。
[0005]有鉴于此，特提出本发明。
【发明内容】
[0006]本发明的第一目的在于提供一种紫外光固化聚氨酯胶粘剂，所述的紫外光固化聚氨酯胶粘剂具有固化膜收缩率低、粘度低、固化快、剥离强度高、耐热性好、无溶剂、无VOC的挥发、使用简单方便、适用于铝塑复合或塑塑复合或纸塑复合的粘结等优点。
[0007]本发明的第二目的在于提供一种所述的紫外光固化聚氨酯胶粘剂的制备方法，该方法工艺简单，能够有效提高所得紫外光固化聚氨酯胶粘剂固化速率、粘结强度和耐热性。
[0008]为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案:
[0009]一种紫外光固化聚氨酯胶粘剂，所述紫外光固化聚氨酯胶粘剂主要由聚氨酯丙烯酸酯预聚体、端巯基光引发单体和光引发剂制备得到;所述聚氨酯丙烯酸酯预聚体主要由羟基丙烯酸酯、植物油多元醇和多异氰酸酯基化合物反应合成得到;所述端巯基光引发单体主要由巯基烷酸与多元醇经酯化反应得到;所述聚氨酯丙烯酸酯预聚体与端巯基光引发单体按摩尔比-C = C-: SH= 1.0?3，优选为1.0?1.5的比例进行混合配胶;所述光引发剂的添加量为聚氨酯丙烯酸酯预聚体和端巯基光引发单体总质量的2%_5%。
[0010]本发明的紫外光固化聚氨酯胶粘剂，通过在预聚体中加入不饱和植物油多元醇，将植物油中的不饱和双键引入到聚氨酯链段中，用天然绿色的植物油多元醇部分取代具有刺激性气味、易挥发的有毒原料羟基丙烯酸酯的使用。同时，光引发单体由巯基烷酸与官能度大于2的小分子多元醇酯化反应而成。一方面，合成出的巯基酸酯提高了端巯基化合物的分子量，降低了巯基类化合物的挥发性和毒性。另一方面，增加了反应性官能团的官能度，巯基酸酯中巯基的官能度为2?4;与预聚体反应各树脂分子形成三维交联网络结构，大大提高了胶粘剂的固化速率、粘结强度和耐热性。
[0011]本发明紫外光固化聚氨酯胶粘剂固化膜收缩率低、粘度低、固化快、剥离强度高、耐热性好、无溶剂、无VOC的挥发、使用简单方便、适用于铝塑复合或塑塑复合或纸塑复合的粘结。
[0012]所述羟基丙烯酸酯类包括含有单官能度的羟基丙烯酸酯中的一种或多种;所述植物油多元醇包括不饱和植物油多元醇中的一种或多种;所述多异氰酸酯基化合物包括芳香族多异氰酸酯、脂肪族多异氰酸酯和脂肪环族多异氰酸酯中的一种或多种。
[0013]所述羟基丙烯酸酯包括单官能度的丙烯酸羟乙酯(PHP)和丙烯酸羟丙酯(HPA)及其同系物中的一种或多种;所述植物油多元醇包括羟基官能度不小于I的且结构中含有不饱和碳碳双键的蓖麻油多元醇、大豆油多元醇或棕榈油多元醇中的一种或多种;所述多异氰酸酯基化合物包括二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(Iroi)和多亚甲基多苯基多异氰酸酯(PAPI)中的一种或多种，优选包括毒性较低的液化二苯基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯和多亚甲基多苯基多异氰酸酯中的一种或多种。
[0014]选用特定成分的原料，有助于提高反应活性，提高所得聚氨酯丙烯酸酯预聚体产率，提高所得聚氨酯丙烯酸酯预聚体的反应活性，并进一步提高所得紫外光固化聚氨酯胶粘剂的性能。
[0015]所述羟基丙烯酸酯占聚氨酯丙烯酸酯预聚体总重量的4.3%?9.2%;所述植物油多元醇占聚氨酯丙烯酸酯预聚体总重量的59.7%?75.2%;异氰酸酯基(NCO)占聚氨酯丙烯酸酯预聚体总重量的4%?8%，优选为5%?7%。
[0016]采用特定含量的原料进行反应，有助于得到具有特殊结构的聚氨酯丙烯酸酯预聚体，有助于提高所得聚氨酯丙烯酸酯预聚体反应活性，并进一步提高所得紫外光固化聚氨酷月父粘剂的性能。
[0017]所述端巯基光引发单体包括两官能度以上的端巯基酸酯中的一种或多种。
[0018]所述巯基烷酸包括巯基乙酸(TGA)、3_巯基丙酸(MPA)、4_巯基丁酸(MAT)、巯基异丁酸和ω -巯基己酸(6-ΜΗΑ)中的一种或多种;所述多元醇包括甘油、新戊二醇(NPG)、乙二醇(EG)、丙二醇(PG)、一缩二乙二醇(DEG)、1,4-丁二醇(BD)、三羟甲基丙烷(TMP)和季戊四醇(PER)中的一种或多种。
[00?9]选用特定成分的原料，有助于提尚反应活性，提尚所得端疏基光引发单体广率，提高所得端巯基光引发单体的反应活性，并进一步提高所得紫外光固化聚氨酯胶粘剂的性會K。
[0020]所述端巯基光引发单体中，巯基烷酸占端巯基光引发单体总重量的73?89.1%。
[0021]采用特定含量的原料进行反应，有助于得到具有特殊结构的端巯基光引发单体，有助于提高所得端巯基光引发单体反应活性，并进一步提高所得紫外光固化聚氨酯胶粘剂的性能。
[0022]所述光引发剂包括安息香乙醚、安息香双甲醚、安息香丁醚、2，4，6 (三甲基苯甲酰胺)二苯基氧化膦、2-异丙基硫杂蒽酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮和1-羟基环乙基苯基丙酮中的一种或多种。
[0023]选择特定的光引发剂，有助于提高其热稳定性，与聚氨酯丙烯酸酯预聚体和端巯基光引发单体的反应活性相配合，有助于提高聚氨酯丙烯酸