一种绿色环保的UV胶及其制备方法与流程

本发明属于uv胶，具体地，涉及一种绿色环保的uv胶及其制备方法。

背景技术：

1、紫外光固化(即uv固化)是指在紫外光的作用下体系中的光敏物质发生化学反应产生活性碎片，引发体系中活性单体或齐聚物的聚合、交联，从而使体系由液态涂层瞬间变成固态涂层。紫外光固化胶(uv胶)由于其固化速度快、环境友好、能源耗量少、无溶剂挥发等众多突出优点而得到广泛研究，主要应用于：电子工业、光学产品工为、医用仪器、装饰材料业。随着人们对环境保护的日益重视，环保型紫外光固化胶粘剂的应用也将越来越广泛。

2、环保型uv胶要么是选择水性成膜基质，要么是选用易于降解、分解的成膜基质，而以水性成膜基质方式较为常见。目前采用水性成膜基质的uv胶存在着遇明火易燃、贴合附件效果差、胶膜力学性能较弱等缺陷，局限了其适用范围和使用环境，亟待改进。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供了一种绿色环保的uv胶及其制备方法。

2、本发明的uv胶以水性聚丙烯酸酯作为成膜基质，并辅以丙烯酸酯单体，符合绿色环保要求；为了提升uv胶的各项性能，本发明加入了交联助剂，交联助剂为三臂星型的分子结构，位于中心点是结构稳定的含氮杂环，位于臂处的分子链上含有酰胺键、酯基和碳碳双键，能起到良好、稳定的交联效果，进而提升uv胶的干燥速度以及固化后的力学强度；此外，交联助剂分子结构中含有较多含氮基团以及磷酸酯基团，具有协同阻燃效应，能赋予uv胶良好、持久的阻燃性能；最终获得的uv胶兼具力学性能以及阻燃性能，具有广泛的应用空间。

3、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

4、一种绿色环保的uv胶，包括如下重量份的原料：水性聚丙烯酸酯40-50份、丙烯酸酯单体18-25份、填料15-20份、交联助剂6-8份、光引发剂7-9份、润湿剂0.4-0.7份、流平剂0.9-1.2份、附着力促进剂2-3份；

5、所述uv胶的制备方法，包括如下步骤：

6、按比例将除光引发剂以外的所有原料加入搅拌釜中，温度控制在20-30℃，真空条件为-0.1～-0.08mpa，于700-800r/min搅拌40-50min，直至搅拌均匀，氮气卸压；

7、再将光引发剂加入搅拌釜内，避光，温度控制在20-30℃，真空条件为-0.1～-0.08mpa，于700-800r/min继续搅拌30-40min，氮气卸压，得到所述uv胶。

8、进一步地，所述水性聚丙烯酸酯为马来酸酐改性聚丙烯酸酯系水分散体、环氧改性聚丙烯酸酯系水分散体、聚氨酯改性聚丙烯酸酯系水分散体和硅树脂改性聚丙烯酸酯复合水分散体中的一种。

9、进一步地，所述丙烯酸酯单体为异十三烷基丙烯酸酯、四氢呋喃丙烯酸酯、丙烯酸-4-羟基丁酯、丙烯酸十二醇酯中的任意一种。

10、进一步地，所述光引发剂为2-甲基-1-(4-甲氧基苯基)-2-吗啉基-1-丙酮、2-甲基-1-(2-甲氧基苯基)-2-吗啉基-1-丙酮、2-甲基-1-(3-甲氧基苯基)-2-吗啉基-1-丙酮中的任意一种。

11、进一步地，所述填料为纳米二氧化钛、纳米二氧化硅、纳米碳酸钙和滑石粉中的一种或多种的混合物。

12、进一步地，所述润湿剂为硅氧烷聚合物类，例如：tego kl245，tego270，byk346；所述流平剂为聚硅氧烷类，例如：tego450、tego410、byk333、afc011；所述附着力促进剂为聚硅氧烷化合物类，例如：查特威b-515.71w。

13、进一步地，所述交联助剂通过如下步骤制备：

14、s1、将dic(n,n-二异丙基碳二亚胺)和二氯甲烷加入带有搅拌装置的三口烧瓶中，通入氮气进行保护，搅拌溶解均匀后，将衣康酸、n-甲基乙二胺、三乙胺加入到体系中，并在室温以及n2保护下搅拌反应3h，反应结束后，减压蒸馏除去溶剂二氯甲烷，将去离子水加入到产物中，混合均匀，将混合物用乙酸乙酯萃取，取有机层，减压旋蒸除去乙酸乙酯，得到中间体1；dic、二氯甲烷、衣康酸、n-甲基乙二胺、三乙胺的用量比为13.2g:400ml:0.11mol:0.1mol:30.3g；去离子水的加入量与二氯甲烷的用量相同；

15、在三乙胺和dic的作用下，衣康酸分子上的-cooh与n-甲基乙二胺分子上的-nh2发生酰胺化反应，通过控制二者的摩尔比接近1:1且衣康酸略过量，使衣康酸只有一端的-cooh参与到反应，得到中间体1，反应过程如下所示：

16、

17、s2、将中间体1、thf(四氢呋喃)和丙酮按照55.8g:80ml:20ml混合溶解均匀，得到含有中间体1的反应液，备用；将三聚氯氰溶于thf后加入到带有机械搅拌装置和回流装置的四口烧瓶中，维持体系的温度在25℃，在搅拌条件下将含有中间体1的反应液逐滴加入四口烧瓶中，滴加完成后，将体系升温至55℃，并在此恒温条件下反应48h，反应结束后，旋蒸除去大部分溶剂，将去离子水加入到产物中，混合均匀，再利用甲苯萃取，取有机相，减压蒸馏除去甲苯，得到中间体2；三聚氯氰、thf、中间产物1的thf溶解液的用量之比为0.1mol:250ml:100ml；

18、中间体1分子上的-nh-与三聚氯氰分子上的-cl发生亲核取代反应，通过控制中间体1与三聚氯氰的摩尔比接近3:1，得到三取代产物-中间体2，反应过程如下所示：

19、

20、s3、在装有机械搅拌装置、回流冷凝装置的四口烧瓶中，依次加入2-羟乙基膦酸二甲酯、对甲苯磺酸(催化剂)、甲苯(携水剂)和对羟基苯甲醛(阻聚剂)，升高温度至110-112℃，并保温30-40min(保证甲苯不断回流)，滴加中间体2的dmf溶解液，滴加完成后，于110-112℃条件下反应2h，将上述反应液进行减压蒸馏(除去甲苯)，然后加入氯仿，再用蒸馏水洗涤3-5次，取有机相，旋蒸除去氯仿，得到交联助剂；2-羟乙基膦酸二甲酯、对甲苯磺酸、甲苯、对羟基苯甲醛和中间体2的dmf溶解液的用量之比为23.1g:0.6g:40ml:0.4g:50ml；中间体2的dmf溶解液的浓度为0.13g/ml；

21、2-羟乙基膦酸二甲酯分子上的-oh与中间体2分子上的-cooh发生酯化反应，得到交联助剂，反应过程如下所示：

22、

23、获得的交联助剂为三臂星型的分子结构，位于中心点是结构稳定的含氮杂环，位于臂处的分子链上含有酰胺键、酯基和碳碳双键，酰胺键与酯基均与uv胶的基体(聚丙烯酸酯)具有良好的相容性，碳碳双键能够参与到uv胶的紫外固化过程中，因此，起到良好、稳定的交联效果，促进uv胶膜三维交联网络结构的形成，进而提升uv胶的干燥速度以及固化后的力学强度；此外，交联助剂分子结构中含有较多含氮基团以及磷酸酯基团，分别为氮系阻燃成分和磷系阻燃成分，二者能够从凝聚相和气相多个机制实现阻燃效果，且p-n具有协同阻燃效应，因此，交联助剂具备高效安全的阻燃特性，能赋予uv胶良好的阻燃性能，且由于交联助剂与基体存在多个化学键合作用，所以，阻燃成分较为稳定存在于uv胶中，能够改善阻燃成分的易于迁移和渗出的缺陷，使uv胶具备持久稳定的阻燃效果。

24、本发明的有益效果：

25、本发明的uv胶以水性聚丙烯酸酯作为成膜基质，并辅以丙烯酸酯单体，符合绿色环保要求；为了提升uv胶的各项性能，本发明加入了交联助剂，交联助剂为三臂星型的分子结构，位于中心点是结构稳定的含氮杂环，位于臂处的分子链上含有酰胺键、酯基和碳碳双键，能起到良好、稳定的交联效果，进而提升uv胶的干燥速度以及固化后的力学强度；此外，交联助剂分子结构中含有较多含氮基团以及磷酸酯基团，具有协同阻燃效应，能赋予uv胶良好、持久的阻燃性能；最终获得的uv胶兼具力学性能以及阻燃性能，具有广泛的应用空间。