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紫外光固化胶粘剂的粘接强度研究

信息来源:paintkey.com  时间:2011-12-26  浏览次数:290

    摘要:以二官能团PUA(聚氨酯丙烯酸酯)为基体树脂、四氢呋喃丙烯酸酯为稀释单体、γ-缩水甘油醚基丙基三甲氧基硅烷(KH-560)为偶联剂、HCPK(1-羟基环己基苯基甲酮)为光引发剂和nano-SiO2(纳米二氧化硅)为填料,成功制备出一种UV(紫外光)固化胶。将UV固化胶用于PC(聚碳酸酯)塑料片材的胶接,并以该胶接件的T型剥离强度作为考核指标,采用单因素试验法优选出制备UV固化胶的较佳配方。结果表明:当w(二官能团PUA)=64%、w(HCPK)=3.0%、w(KH-560)=1.00%、w(四氢呋喃丙烯酸酯)=30%和w(nano-SiO2)=2.0%时,UV固化胶的剥离强度达到甚至超过市售同类产品(loctite3106)。
    关键词:光固化;胶粘剂;剥离强度;聚碳酸酯
    中图分类号:TQ433.43  文献标志码:A  文章编号:1004-2849(2011)05-0015-04
    0前言
    UV(紫外光)固化胶具有固化速率快、可大面积施工和生产效率高等优点,已在电子电器、医疗器械等领域中得到广泛应用。UV固化胶的粘接强度主要与配方、被粘接材料及其表面处理技术等有关,并且UV固化胶中低聚物的选择及配方设计极其重要[1-3]。
    本研究以二官能团PUA(聚氨酯丙烯酸酯)为基体树脂、四氢呋喃丙烯酸酯为稀释单体,并辅以偶联剂、填料和光引发剂等制备UV固化胶;然后以PC(聚碳酸酯)塑料为被粘接材料,着重探讨了UV固化胶中各组分变化对PC塑料粘接强度的影响,从中优选出制备UV固化胶的较佳配方。
    1试验部分
    1.1试验原料
    聚己内酯二醇(PCL),工业级,德国BASF公司;异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI),工业级,德国BAYER公司;丙烯酸羟乙酯(HEA),工业级,日本触媒公司;四氢呋喃丙烯酸酯、丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸羟乙酯、己二醇二丙烯酸酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA),工业级,Sartomer公司;γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)、γ-缩水甘油醚基丙基三甲氧基硅烷(KH-560)、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH-570)、乙烯基三乙氧基硅烷(A151)、乙烯基三甲氧基硅烷(A171)、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷(KH-792),工业级,佛山文泰化工有限公司;nano-SiO2(纳米二氧化硅),工业级,Degussa公司;nano-CaCO3(纳米碳酸钙)、硅灰粉、金红石型TiO2(钛白粉),工业级,广州瑞格化工有限公司;HCPK(1-羟基环己基苯基甲酮),工业级,常州华钛化学有限公司。
    0.175mm厚PC(聚碳酸酯)塑料片材,美国GE公司。
    1.2试验仪器
    SafQ-H10K型台式万能材料试验机,德国SafQ公司;Intelli-Ray400型全功能UV固化机(光源为400W金属卤素灯),美国Uvitron公司;Sirion200型扫描电镜,荷兰FEI公司。
    1.3试验制备
    1.3.1二官能团PUA的制备
    在装有温度计、搅拌器和抽真空装置的四口烧瓶中,加入计量的PCL,升温至110℃,真空脱水2h;降温至80~85℃,加入IPDI,搅拌反应若干时间;待-NCO含量达到设计值时,升温至90℃,加入计量的HEA,继续反应2~3h。
    1.3.2UV固化胶及测试用样品的制备
    (1)UV固化胶的配制:用稀释单体溶解HCPK,然后加入其他组分,搅拌均匀即可。
    (2)PC胶接件的制备:将两块相同尺寸的PC片材(300mm×25mm)胶接在一起(胶接面积为180mm×25mm,胶层厚度为0.02~0.03mm);然后在UV辐照下固化完全(UV辐射源的主波长为365nm,入射光强为60mW/cm2,光照时间为20s)。
    1.4测试与表征
    (1)T型剥离强度:按照GB/T2791—1995标准,采用万能材料试验机进行测定(测试温度为21~25℃,相对湿度为45%~55%)。
    (2)体积收缩率[4]:先测定固化前后试样的密度,然后根据密度计算体积收缩率(水为参比物,测试温度为25℃,UV固化)。
    (3)微观形貌:采用扫描电镜(SEM)进行观测(喷金处理剥离后的PC板材,放大倍数为180倍)。
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