一种紫外光固化粘结剂的制作方法

本发明属于粘结剂技术领域，尤其涉及一种紫外光固化粘结剂。

背景技术：

现在的玻璃型粘接剂以有机硅型和环氧型为主，随着玻璃粘接的快速发展，对玻璃粘接剂又有了新的要求，有机硅型粘接剂分为室温湿气固化、以及高温加热固化两种，对于湿气固化，要求环境有一定湿度且交联固化时向环境中释放小分子物质，而高温固化胶，需要加热、固化速度慢，效率低。环氧型玻璃粘接剂，分为单组份和双组份两种。双组份操作时间短，单组份胶需要低温储存，且两种产品耐黄变性能，柔韧性差，为此这两种玻璃粘接剂已经逐渐不能满足玻璃粘接的一些新的、更高的要求，急需一种可以满足市场需求的玻璃型粘接剂出现，而紫外光固化玻璃粘接剂应运而生。

紫外光固化玻璃粘接剂因其胶液晶莹透明，气味低，作业性佳，固化速度快，粘接强度高，固化后胶层无色透明，耐黄变，耐水及耐冷热性能优良而满足了玻璃粘接市场的需求。紫外光固化玻璃粘接剂已经逐渐成为市场上的新宠，但现有的紫外光固化粘结剂的性能仍需要改进。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种固化速度较快且粘结力较强的紫外光固化粘结剂。

本发明提供了一种紫外光固化粘结剂，包括式(I)所示的主体树脂：

其中，所述R₁选自H、C1～C30的烷基、C1～C30的取代烷基、C6～C30的环烷基或C6～C30的取代环烷基；

所述R₂选自H、C1～C30的烷基、C1～C30的取代烷基、C6～C30的环烷基或C6～C30的取代环烷基；

且-R₁与-R₂至少一个为式(II)所示的取代基：

R₃为H或C1～C10的烷基；n为0～10的整数。

优选的，包括式(III)、式(IV)或式(IV)所示的主体树脂：

其中，R₄、R₅与R₆各自独立地为H或C1～C10的烷基；n₁为1～10的整数。

优选的，所述R₄、R₅与R₆为H或甲基；n₁为2或3。

优选的，所述主体树脂的质量为紫外光固化粘结剂质量的60％～70％。

优选的，还包括聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、活性单体、光引发剂与偶联剂。

优选的，所述聚氨酯丙烯酸酯是异氟尔酮二异氰酸酯与聚酯多元醇、聚醚多元醇改性的丙烯酸酯；所述聚氨酯丙烯酸酯的质量为紫外光固化粘结剂质量的10％～20％。

优选的，所述聚酯丙烯酸酯为包含环己基的聚碳酸酯二醇丙烯酸酯；所述聚酯丙烯酸酯的质量为紫外光固化粘结剂质量的10％～20％。

优选的，所述活性单体为甲基丙烯酸环己酯、环三羟基甲基丙烷甲缩醛丙烯酸酯、四氢化糠基丙烯酸酯与丙烯酸异冰片酯中的一种或多种；所述活性单体的质量为紫外光固化粘结剂质量的5％～10％。

优选的，所述光引发剂为1-羟基-环己基-苯基-酮、2-甲基-1-[4-(甲基硫)苯]-2-(4-吗啉基)-1-丙酮、2-羟基-4'-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮、a，a-二甲氧基-a-苯基苯乙酮、二苯甲酮与2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮中的一种或多种；所述光引发剂的质量为紫外光固化粘结剂质量的3％～5％。

优选的，所述偶联剂为KH550、KH560、KH570、KH792与DL602中的一种或多种；所述偶联剂的质量为紫外光固化粘结剂质量的1％～2％。

本发明提供了一种紫外光固化粘结剂，包括式(I)所示的主体树脂；其中，所述R₁选自H、C1～C30的烷基、C1～C30的取代烷基、C6～C30的环烷基或C6～C30的取代环烷基；所述R₂选自H、C1～C30的烷基、C1～C30的取代烷基、C6～C30的环烷基或C6～C30的取代环烷基；且-R₁与-R₂至少一个为式(II)所示的取代基；R₃为H或C1～C10的烷基；n为1～10的整数。与现有技术相比，本发明提供的紫外光固化粘结剂以式(I)所示的化合物为主体树脂，其同时拥有双键和多环的结构，多环结构赋予其具有良好的玻璃粘结性能，而双键结构可赋予其紫外光固化的优点，从而使得到的紫外光固化粘结剂具有固化速度快、粘接力强、良好的柔韧性及耐黄变性能。

附图说明

图1为本发明实施例1中得到的主体树脂的核磁共振氢谱图；

图2为本发明实施例2中得到的主体树脂的核磁共振氢谱图；

图3为本发明实施例3中得到的主体树脂的核磁共振氢谱图。

具体实施方式

本发明提供了一种紫外光固化粘结剂，包括式(I)所示的主体树脂：

其中，所述R₁选自H、C1～C30的烷基、C1～C30的取代烷基、C6～C30的环烷基或C6～C30的取代环烷基；

所述R₂选自H、C1～C30的烷基、C1～C30的取代烷基、C6～C30的环烷基或C6～C30的取代环烷基；

且-R₁与-R₂至少一个为式(II)所示的取代基：

R₃为H或C1～C10的烷基；n为1～10的整数。

本发明提供的紫外光固化粘结剂以式(I)所示的化合物为主体树脂，其同时拥有双键和多环的结构，多环结构赋予其具有良好的玻璃粘结性能，而双键结构可赋予其紫外光固化的优点，从而使得到的紫外光固化粘结剂具有固化速度快、粘接力强、良好的柔韧性及耐黄变性能。

其中，所述R₁优选为H、C1～C20的烷基、C1～C20的取代烷基、C6～C20的环烷基或C6～C20的取代环烷基，更优选为H、C1～C20的烷基、C1～C20的取代烷基、C6～C20的环烷基或C6～C20的取代环烷基，再优选为H、C1～C10的烷基、C1～C10的取代烷基、C6～C10的环烷基或C6～C10的取代环烷基，再优选为H、C1～C5的烷基、C1～C5的取代烷基、C6～C10的环烷基或C6～C10的取代环烷基；所述取代烷基与取代环烷基中的取代基各自独立地选自烷基、烯基、炔基、烷氧基、烷硫基、烷基氨基、硫醇、羟基、羧基、酯基、环烷基、芳基、杂芳基、环烷氧基、杂环烷氧基、环烷硫基或氧代基。

所述R₂优选为H、C1～C20的烷基、C1～C20的取代烷基、C6～C20的环烷基或C6～C20的取代环烷基，更优选为H、C1～C20的烷基、C1～C20的取代烷基、C6～C20的环烷基或C6～C20的取代环烷基，再优选为H、C1～C10的烷基、C1～C10的取代烷基、C6～C10的环烷基或C6～C10的取代环烷基，再优选为H、C1～C5的烷基、C1～C5的取代烷基、C6～C10的环烷基或C6～C10的取代环烷基；所述取代烷基与取代环烷基中的取代基各自独立地选自烷基、烯基、炔基、烷氧基、烷硫基、烷基氨基、硫醇、羟基、羧基、酯基、环烷基、芳基、杂芳基、环烷氧基、杂环烷氧基、环烷硫基或氧代基。

且-R₁与-R₂至少一个为式(II)所示的取代基：

R₃为H或C1～C10的烷基，优选为H或C1～C5的烷基，再优选为H或C1～C3的烷基，最优选为H或甲基；n为0～10的整数，优选为0～8的整数，再优选为0～5的整数，最优选为0～3的整数。

本发明所提供的紫外光固化粘结剂更优选包括式(III)、式(IV)或式(IV)所示的主体树脂：

其中，R₄、R₅与R₆各自独立地为H或C1～C10的烷基，优选为H或C1～C5的烷基，再优选为H或C1～C3的烷基，最优选为H或甲基；n₁为1～10的整数，优选为2～8的整数，更优选为2～6的整数，再优选为2～4的整数，最优选为2或3。

本发明对所有原料的来源并没有特殊的限制，可为自制也可为市售。

在本发明中，所述式(III)所示的主体树脂优选按照以下方法制备：将式(III-1)所示的化合物与式(III-2)所示的化合物进行开环反应，得到式(III)所示的主体树脂；反应式如下：

所述式(III-1)所示的化合物与式(III-2)所示的化合物的摩尔比优选为1：(0.9～1.2)，更优选为1:1。

按照本发明，所述式(III-1)所示的化合物与式(III-2)所示的化合物优选在第一阻聚剂与第一催化剂存在的条件下进行开环反应，得到式(III)所示的主体树脂；所述第一阻聚剂为本领域技术人员熟知的阻聚剂即可，并无特殊的限制，本发明中优选为对羟基苯甲醚、2,6-二叔丁基对甲酚、对苯二甲酚、吩噻嗪、甲基蓝、二-β萘酚与氯化铜中的一种或多种；所述第一阻聚剂的质量优选为式(III-1)所述的化合物与式(III-2)所示的化合物的总质量的0.05％～0.5％，更优选为0.1％～0.3％，再优选为0.1％～0.2％，最优选为0.1％；所述第一催化剂优选为三苯基膦、三乙胺、N,N-二甲基苯胺、乙酰丙酮铝、N,N-二甲基苄胺与三(2-乙基)己酸铬中的一种或多种；所述第一催化剂的质量优选为式(III-1)所述的化合物与式(III-2)所示的化合物的总质量的1％～10％，更优选为3％～10％，再优选为6％～8％，最优选为8％；所述开环反应优选在保护气氛中进行；所述保护气氛为本领域技术人员熟知的保护气氛即可，并无特殊的限制，本发明中优选为氮气；所述开环反应的温度优选为85℃～95℃；所述开环反应的时间优选为6～10h，更优选为7～8h。

在本发明中，所述式(IV)所示的主体树脂优选按照以下方法制备：将式(IV-1)所示的化合物与式(IV-2)所示的化合物进行开环反应，得到式(IV)所示的主体树脂；反应式如下：

所述式(III-1)所示的化合物与式(IV-2)所示的化合物的摩尔比优选为1：(0.9～1.2)，更优选为1:1。

按照本发明，所述式(III-1)所示的化合物与式(IV-2)所示的化合物优选在第二阻聚剂与第二催化剂存在的条件下进行开环反应，得到式(IV)所示的主体树脂；所述第二阻聚剂为本领域技术人员熟知的阻聚剂即可，并无特殊的限制，本发明中优选为对羟基苯甲醚、2,6-二叔丁基对甲酚、对苯二甲酚、吩噻嗪、甲基蓝、二-β萘酚与氯化铜中的一种或多种；所述第二阻聚剂的质量优选为式(III-1)所述的化合物与式(IV-2)所示的化合物的总质量的0.05％～0.5％，更优选为0.1％～0.3％，再优选为0.1％～0.2％，最优选为0.1％；所述第二催化剂优选为KOH、Ca(OH)₂、三苯基膦与N，N二甲基苯胺中的一种或多种；所述第二催化剂的质量优选为式(III-1)所述的化合物与式(IV-2)所示的化合物的总质量的1％～10％，更优选为3％～10％，再优选为6％～8％，最优选为8％；所述开环反应优选在保护气氛中进行；所述保护气氛为本领域技术人员熟知的保护气氛即可，并无特殊的限制，本发明中优选为氮气；所述开环反应的温度优选为85℃～95℃；所述开环反应的时间优选为6～10h，更优选为7～8h。

在本发明中，所述式(V)所示的主体树脂优选按照以下方法进行制备：将式(III-1)所示的化合物与式(V-1)所示的化合物进行开环反应，得到式(V-2)所示的化合物；将所述式(V-2)所示的化合物与式(V-3)所示的化合物进行酯化反应，得到式(V)所示的化合物；反应式如下：

其中，所述式(III-1)所示的化合物与式(V-1)所示的化合物的摩尔比优选为1：(1～2)，更优选为1：(1.5～2)，再优选为1:1.5。

所述式(III-1)所示的化合物与式(V-1)所示的化合物在第三阻聚剂与第三催化剂存在的条件下进行开环反应，得到式(V-2)所示的化合物；所述第三阻聚剂为本领域技术人员熟知的阻聚剂即可，并无特殊的限制，本发明中优选为对羟基苯甲醚、2,6-二叔丁基对甲酚、对苯二甲酚、吩噻嗪、甲基蓝、二-β萘酚与氯化铜中的一种或多种；所述第三阻聚剂的质量优选为式(III-1)所述的化合物与式(V-1)所示的化合物的总质量的0.05％～0.5％，更优选为0.1％～0.3％，再优选为0.1％～0.2％，最优选为0.1％；所述第三催化剂为本领域技术人员熟知的催化剂即可，并无特殊的限制，本发明中优选为KOH、Ca(OH)₂、三苯基膦与N，N二甲基苯胺中的一种或多种；所述第三催化剂的质量优选为式(III-1)所述的化合物与式(V-1)所示的化合物的总质量的1％～10％，更优选为3％～10％，再优选为6％～8％，最优选为8％；所述开环反应优选在保护气氛中进行；所述保护气氛为本领域技术人员熟知的保护气氛即可，并无特殊的限制，本发明中优选为氮气；所述开环反应的温度优选为85℃～95℃；所述开环反应的时间优选为6～10h，更优选为7～8h。

所述式(V-2)所示的化合物与式(V-3)所示的化合物的摩尔比优选为1：(1～2)，更优选为1：(1～1.5)。

本发明中，所述式(V-2)所示的化合物与式(V-3)所示的化合物以有机溶剂为带水剂、有机酸为催化剂，在第四阻聚剂与抗氧剂存在的条件下进行酯化反应；所述有机溶剂为本领域技术人员熟知的有机溶剂即可，并无特殊的限制，本发明中优选为甲苯；所述有机溶剂的质量优选为式(V-2)所示的化合物与式(V-3)所示的化合物总质量的150％～450％，更优选为200％～400％，再优选为300％；所述有机酸为本领域技术人员熟知的有机酸即可，并无特殊的限制，本发明中优选为乙基磺酸、三氟甲基磺酸、对甲苯磺酸与固体酸Amberlyst 15中的一种或多种；所述有机酸的质量优选为式(V-2)所示的化合物与式(V-3)所示的化合物总质量的1％～10％，更优选为1％～5％，再优选为2％～4％，最优选为3％；所述第四阻聚剂为本领域技术人员熟知的阻聚剂即可，并无特殊的限制，本发明中优选为对羟基苯甲醚、2,6-二叔丁基对甲酚、对苯二甲酚、吩噻嗪、甲基蓝、二-β萘酚与氯化铜中的一种或多种；所述第四阻聚剂的质量优选为式(V-2)所示的化合物与式(V-3)所示的化合物总质量的0.05％～5％，更优选为0.1％～0.3％，再优选为0.1％～0.2％，最优选为0.1％；所述抗氧剂为本领域技术人员熟知的抗氧剂即可，并无特殊的限制，本发明中优选为醋酸亚铜、亚磷酸、亚磷酸乙酯、次磷酸乙酯与亚硫酸中的一种或多种；所述抗氧剂的质量优选为式(V-2)所示的化合物与式(V-3)所示的化合物总质量的1％～5％，更优选为2％～4％，再优选为2％～3％，最优选为2.5％；所述酯化反应的温度优选为100℃～120℃，更优选为115℃～120℃；所述酯化反应的时间优选为5～10h，更优选为5～7h，再优选反应至水量不再变化。

酯化反应后，依次进行碱洗与水洗；所述碱洗中所用的碱为本领域技术人员熟知的碱即可，并无特殊的限制，本发明中优选为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、碳酸氢钠、碳酸钠、碳酸钾与氨水中的一种或多种；所述碱洗所用的碱液的浓度优选为2％～10％，更优选为3％～8％，再优选为5％～8％；所述碱洗优选洗涤至产物的pH值为5～10，更优选为6～9，再优选为7～8，然后再用水进行洗涤。

水洗之后，优选减压蒸馏除去溶剂，得到式(V)所示的主体树脂；所述加压蒸馏过程中优选加入部分阻聚剂。所述减压蒸馏的真空度优选为0.093～0.095MPa。

按照本发明，所述主体树脂的质量优选为紫外光固化粘结剂质量的60％～70％，更优选为62％～68％，再优选为64％～66％，最优选为65％。

本发明所提供的紫外光固化粘结剂优选还包括聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、活性单体、光引发剂与偶联剂。

其中，所述聚氨酯丙烯酸酯为本领域技术人员熟知的聚氨酯丙烯酸酯即可，并无特殊的限制，本发明中优选为异氟尔酮二异氰酸酯与聚酯多元醇、聚醚多元醇改性的丙烯酸酯；所述聚氨酯丙烯酸酯的官能度优选为2、4与6中的一种或多种；所述聚氨酯丙烯酸酯的质量优选为紫外光固化粘结剂质量的10％～20％，更优选为10％～18％，再优选为10％～16％，再优选为11％～14％，最优选为11％。

所述聚酯丙烯酸酯为本领域技术人员熟知的聚酯丙烯酸酯即可，并无特殊的限制，本发明中优选为包含环己基的聚碳酸酯二醇丙烯酸酯；所述聚碳酸酯二醇中的碳酸酯二醇优选由环己基二醇与1,5-戊二醇形成；所述聚碳酸酯二醇中的碳酸酯二醇中环己基二醇与1,5-戊二醇的摩尔比优选为3：1、1：1与1：3中的一种或多种；所述聚酯丙烯酸酯的质量优选为紫外光固化粘结剂质量的10％～20％，更优选为11％～18％，再优选为11％～16％，再优选为13％～14％，最优选为13％。

所述活性单体为本领域技术人员熟知的活性单体即可，并无特殊的限制，本发明中优选为甲基丙烯酸环己酯、环三羟基甲基丙烷甲缩醛丙烯酸酯、四氢化糠基丙烯酸酯与丙烯酸异冰片酯中的一种或多种；所述活性单体的质量优选为紫外光固化粘结剂质量的5％～10％，更优选为5％～8％，再优选为6％～7％，最优选为6％。

所述光引发剂为本领域技术人员熟知的光引发剂即可，并无特殊的限制，本发明中优选为1-羟基-环己基-苯基-酮、2-甲基-1-[4-(甲基硫)苯]-2-(4-吗啉基)-1-丙酮、2-羟基-4'-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮、a，a-二甲氧基-a-苯基苯乙酮、二苯甲酮与2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮中的一种或多种；所述光引发剂的质量优选为紫外光固化粘结剂质量的3％～5％，更优选为4％～5％，最优选为4％。

所述偶联剂为本领域技术人员熟知的偶联剂即可，并无特殊的限制，本发明中优选为KH550、KH560、KH570、KH792与DL602中的一种或多种；所述偶联剂的质量优选为紫外光固化粘结剂质量的1％～2％，更优选为1％。

本发明提供的紫外光固化粘结剂以式(I)所示的化合物为主体树脂，其同时拥有双键和多环的结构，多环结构赋予其具有良好的玻璃粘结性能，而双键结构可赋予其紫外光固化的优点，并通过添加聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、活性单体、光引发剂与偶联剂，从而使得到的紫外光固化粘结剂具有固化速度快、粘接力强、良好的柔韧性及耐黄变性能。

本发明还提供了一种上述紫外光固化粘结剂的制备方法，将上述原料直接混合即可，得到。

下面将结合本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

向配有机械搅拌器、冷凝器、氮气管和温度计的100毫升四口瓶加入3,4-环氧环己基甲基-3,4-环氧环己基甲酸酯25.2g、2,6-二叔丁基对甲酚0.0324g，然后向其中滴加丙烯酸7.2g和三苯基膦2.59g的混合溶液，0.5h内滴完，再通入氮气，整个反应温度控制在85℃～95℃，反应7h，得无色透明或浅黄色透明的产物即为式(III)所示的主体树脂。

利用核磁共振对实施例1中得到的主体树脂进行分析，得到其核磁共振氢谱图，如图1所示。

实施例2

向配有机械搅拌器、冷凝器、氮气管和温度计的100毫升四口瓶加入3,4-环氧环己基甲基-3,4-环氧环己基甲酸酯25.2g、2,6-二叔丁基对甲酚0.0368g，然后向其中滴加丙烯酸羟乙酯11.6g和三苯基膦2.94g的混合溶液，0.5h内滴完，再通入氮气，整个反应温度控制在85℃～95℃，反应7h，得无色透明或浅黄色透明的产物即为式(IV)所示的主体树脂。

利用核磁共振对实施例2中得到的主体树脂进行分析，得到其核磁共振氢谱图，如图2所示。

实施例3

向配有机械搅拌器、冷凝器、氮气管和温度计的100毫升四口瓶加入3,4-环氧环己基甲基-3,4-环氧环己基甲酸酯25.2g、2,6-二叔丁基对甲酚0.0424g，然后向其中滴加环己酮缩甘油醇17.2g和三苯基膦3.39g的混合溶液，0.5h内滴完，再通入氮气，整个反应温度控制在85℃～95℃，反应7h，得无色透明或浅黄色透明的中间产物。

向配有机械搅拌器、冷凝器、氮气管和温度计的500毫升四口瓶加入全部中间产物，丙烯酸21.6g，三氟甲基磺酸1.944g，2,6-二叔丁基对甲酚0.0648g，亚磷酸乙酯1.62g与甲苯194.4g，在115℃～120℃回流反应，反应5h后，生成水3.74g，继续回流1h，水量不再变化，结束反应。

反应结束后，反应混合物用5％氢氧化钠水溶液洗涤至pH值为8左右，再用蒸馏水洗涤三次，加入阻聚剂2,6-二叔丁基对甲酚0.0468g，在70℃～85℃条件下，真空度为0.093～0.095MPa，减压蒸馏除去甲苯，得无色透明或浅黄色透明产物(式V所示的主体树脂)42.8g收率为91.45％。

利用核磁共振对实施例3中得到的主体树脂进行分析，得到其核磁共振氢谱图，如图3所示。

实施例4～6

将实施例1～实施例3得到的主体树脂按照表1所示的组成配制得到紫外光固化粘结剂并对其性能进行检测，得到结果见表1。

表1紫外光固化粘结剂组成及性能测试结果

以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。