● 文/煙臺德邦科技有限公司 潘光君
聚氨酯丙烯酸酯膠黏劑可以利用紫外光（UV）進行固化。因其分子結構中含有丙烯酸官能團和氨基甲酸酯鍵，固化后的材料兼具聚氨酯的高耐磨性、粘附力、柔韌性、高撕裂強度和優良的低溫性能以及聚丙烯酸酯卓越的光學性能和耐候性，是一種綜合性能優良的輻射固化材料。光固化膠黏劑具有能耗低、無污染、固化速度快等優點，近10年以來，在透明材料之間的粘接方面得到了廣泛的應用。本研究的紫外光固化粘合劑用于聚酯薄膜類塑料的粘接，本文研究了配方中低聚物樹脂和稀釋劑對紫外光固化粘合劑的硬度、拉伸強度、剝離強度及吸水率的影響。
一、實驗部分
1、實驗原材料
低聚物樹脂：聚酯型聚氨酯丙烯酸酯（自制），聚醚型聚氨酯丙烯酸酯（自制）；
活性稀釋劑：四氫糠醇丙烯酸酯（THFAA），異冰片丙烯酸酯(IBOA)，2(2-乙氧基乙氧基)乙基丙烯酸酯(EOEOEA)，1，6-己二醇二丙烯酸酯（HDDA），聚乙二醇(200)二丙烯酸酯（PEGDA），三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯（TMPTMA）；天津市天驕化工有限公司；N,N-二甲基丙烯酰胺（DMAA），南通沃蘭化工有限公司。
光引發劑：184，TPO，1173，常州華鈦化學品有限公司。
2、實驗儀器
微機控制電子萬能試驗機CMT4304(深圳三思縱橫科技股份有限公司)；硬度計(邵氏D)；紫外光固化機(2500W)。
3、粘合劑的配方及固化
(1)粘合劑的配制：
稱取一定質量的低聚物樹脂，加入活性稀釋劑、光引發劑攪拌均勻，配制成粘合劑。
(2)膜的制備與固化
將粘合劑均勻的涂布在四氟乙烯板上，置于UV燈下完全固化，放置晾干后裁樣測試。
4、性能測試
固化時間：本實驗采用指觸法，以手指輕觸膜表面，如不感發粘，即認為膜表面已固化；硬度：按標準GB/T531-1999進行測試；拉伸強度：按標準GB/T528-1998進行測試；剝離強度：按標準GB/T2791-95進行測試；吸水率：按標準GB/T1462-1988進行測試。
二、分析與討論
1、低聚物對性能的影響
聚氨酯丙烯酸酯分子中有氨酯鍵，能在高分子鏈間形成多種氫鍵，使固化膜具有優異的耐磨性和柔韌性，斷裂伸長率高；低聚物使光固化膠的主體，其性能對固化后膠黏劑的性能有關鍵的影響。固定其他條件，考查了聚醚型與聚酯型樹脂對聚酯塑料的粘接性能，結果見表1。
由上表可見，在其他組分不變的條件下，改變兩種樹脂的種類，粘接能力變化很大，聚酯型的PUA配方對聚酯材料的剝離強度較高，拉伸強度和硬度也是聚酯型PUA配方較高。聚酯型聚氨酯丙烯酸酯含有極性基團較多，對聚酯類材料的粘接性能較好，而聚醚型聚氨酯丙烯酸酯中柔韌性脂肪長鏈提供了良好的韌性和伸長率，能有效的傳遞固化應力，使內應力分散均勻，達到降低收縮應力的目的。
2、活性稀釋劑對性能的影響
光固化組分中稀釋劑單體對固化產物的影響是多方面的 ,加入單體往往是為了改善粘度、粘接力、柔韌性和硬度。由于稀釋能力的差異 ,加入的單體用量應有所不同。不同單體與同種齊聚物配伍得到的力學性能可能會相差很大 ,需要進行充分的比較選擇。另外 ,單體的揮發性、穩定性、氣味、皮膚刺激性和價格等也是要加以考慮的因素。
膠黏劑配置過程中加入活性稀釋劑主要是調節膠液粘度。活性稀釋劑的種類和用量對固化膠膜的性能也有較大的影響。若稀釋劑和預聚體反應活性相差很大，則稀釋劑趨向于均聚或與光引發劑發生加成反應，而不參與預聚體的交聯。此時稀釋劑起不到交聯的作用，僅起到類似于增塑劑的作用。IBOA和THFAA具有與本研究的預聚體類似的活性，并且粘度低，溶解性好，可以方便的控制交聯密度。隨著稀釋劑用量的增加，膠膜的拉伸強度增大，而膠膜的伸長率卻呈下降的趨勢，通常，活性稀釋劑的用量在35-50%為宜。活性單體的體積收縮程度對基材的滲透、浸蝕能力及有無官能團均對粘附力具有較大的影響。由于聚酯塑料的表面能較低，所以選取與之配伍的單體至關重要，常用單體的表面張力和收縮率如表2。
3、硅烷偶聯劑對性能的影響
膠黏劑中加入有機硅偶聯劑，有效的改變了聚合物的極性，增加了膠膜與基材之間的粘附力，實驗表明，其用量在3%～5%為宜
4、光引發劑對固化速度的影響
光引發劑是光固化膠黏劑的重要組分之一。本研究采用184/TPO為引發劑，光引發劑接受紫外線照射后，吸收光的能量，分裂成兩個活性自由基。引發聚氨酯丙烯酸酯預聚體和活性稀釋劑發生連鎖聚合，使膠黏劑交聯固化形成網狀結構。引發劑量過少，聚合速度太慢，且聚合不充分，影響膠黏劑的粘接強度；用量過多則造成浪費。其用量一般為3%~5%。光引發劑用量對固化速度的影響見表3。
三、結論
（1）低聚物樹脂的種類對于粘合劑的附著力有決定性的影響，聚酯型的PUA對聚酯薄膜的附著力優于聚醚型PUA。
（2）稀釋劑的種類對固化材料的力學性能影響很大，活性稀釋劑的用量在35-50%為宜。
（3）光引發劑的用量在3～5%為宜。
參考文獻：
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