1、UV固化无溶剂型压敏胶固化无溶剂型压敏胶 聚酯类聚酯类PSA 聚氨酯类聚氨酯类PSA 环氧类环氧类PSA 合成橡胶类合成橡胶类PSA 有机硅类有机硅类PSA 丙烯酸酯类丙烯酸酯类PSA UV固化具有速度快、污染少、节能、固化产物性能优异等优点，是一种环境有好的绿色技术，是未来压敏胶粘剂的发展方向之一。UV固化压敏胶粘剂具有“5E”的特点：Efficient (高效)、Enabling（广泛适应性）、Economical（经济）、Energy Saving（节能）、Environmentally Friendly（环境友好）。 目前全球几大著名的胶粘剂生产商如 3M、汉高、三键、Dymax等公司
2、，它们的UV胶品种齐全，在国际应用市场上占主导地位，研究也居于全球领先地位。中国对UV胶的研究始于上世纪 70 年代，目前商品化的应用主要有光学材料、家具制造、玩具制造、医疗卫生器械的装配等。由于国内起步晚，综合水平较国外还有很大的差距，尤其是对UV压敏胶粘剂新品种的开发应用方面的研究差距更大。UV固化无溶剂型压敏胶固化无溶剂型压敏胶v活性单体活性单体 单体是紫外光固化体系中不可或缺的组成部分。因紫外光固化液一般粘度较大，需要加入单体作为活性稀释剂来降低体系粘度；单体也参与到光固化反应中，对固化涂层的性能有一定影响v双键封端齐聚物双键封端齐聚物 齐聚体一般含有C=C双键，主要包括不饱和聚酯、聚
3、酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸等v光引发剂（体系）光引发剂（体系） 单一光引发剂（裂解型）、复合引发剂（夺氢型）、官能性可聚合引发剂（光引发剂结构嵌入到可聚合齐聚物/官能单体）v功能性齐聚物功能性齐聚物/聚合物聚合物 增粘树脂、多重固化齐聚物/聚合物复合树脂v无机有机助剂（流平剂无机有机助剂（流平剂/抗氧剂抗氧剂/抗老化剂抗老化剂/增塑剂等）增塑剂等） UV固化无溶剂型压敏胶体系组成固化无溶剂型压敏胶体系组成 压敏胶可以按照不同类型分为乳液型、溶剂型、热熔型和辐射固化型等丙烯酸酯类压敏胶。 UV固化是在紫外光照射下，体系中的光敏物质发生光化学反应而产生活性自由基或离子，引
4、发体系中的双键发生聚合、交联和固化，从而使体系在短时间内由液态转变为固态的过程。按照固化机理分类，可分为自由基固化型、自由基加成聚合型、离子聚合型、配位络合聚合型和酸固化等。研究较多的为自由基聚合型和阳离子聚合型。典型固化机理如下所示： (1) 引发剂分解引发剂分解 光引发剂在UV照射下，产生活性碎片： S S （UV照射） UV固化无溶剂型压敏胶反应机理固化无溶剂型压敏胶反应机理UV固化无溶剂型压敏胶反应机理固化无溶剂型压敏胶反应机理(2) 链引发链引发 活性碎片进攻体系中的不饱和活性单体或齐聚物产生链自由基： S + MM (3) 链增长链增长 链自由基进行链锁反应，链长增长： M + M
5、 MM (4) 链终止链终止 链自由基相互碰撞失去活性，反应终止： Mm-M + Mn-M = MmMM-Mn 分子链增长过程中，胶液的流动性逐渐减小，形成凝胶状态后进一步交联形成大分子网络结构，从而完成胶粘剂的固化并产生一定的内聚强度和粘接力。 vPSA = Adhesion + Cohesionv压敏胶带 = 粘性 + 结构v最好的贴合效果= 最大的接触面积不同表面之力不同表面之力 胶胶基材基材被被粘粘物物 物物质质本身內部本身內部结构相结构相 互缠绕、作用互缠绕、作用力力胶必须胶必须 后后去去 到到被粘物被粘物UV固化压敏胶的基本性能要求固化压敏胶的基本性能要求R1OHOCOR2COOR
6、3COOR4OH+ClCOCHCH2OCNC2H4OCOCCH3CH2acrylic acid chlorideisocyanoethyl methacrylateR1OOCOR2COOR3COOR4OCOCHCH2CONHC2H4OCOCCH3CH2UV固化聚酯结构固化聚酯结构UV固化无溶剂型聚酯压敏胶固化无溶剂型聚酯压敏胶UV固化无溶剂型聚氨酯压敏胶固化无溶剂型聚氨酯压敏胶H3CH3CCH3CH2NCONCO+H2CCHCOOCH2CH2OHH3CH3CCH3CH2NCONHCOOCH2CH2OOCCH=CH2R(C=C)NCO+CCH2OHH3CH2CCH2OHHOH2CCCH2OHCH
7、2CH3CH2OOCNH-R(C=C)HOH2CUV固化无溶剂型环氧压敏胶固化无溶剂型环氧压敏胶H2CCHOCH2OCCH3CH3OH2CCHOHH2COCCH3CH3OH2CCHCH2O加热催化剂H2CCHCOOHH2CCHH2COCCH3CH3OH2CCHOHH2COnnOHH2CCHCOOCCH3CH3OH2CCHCH2OHOCOCHCH2缺陷缺陷 v固化后，较高温度下剪切强度下降v与溶剂型压敏胶和乳液型压敏胶相比，分子量较低（25,000 50,000 ）UV固化合成橡胶型压敏胶固化合成橡胶型压敏胶优点优点 绿色环保 工艺简单可行 节约投资成本，产品价格较低。CH CH 2 CH 2
8、C CH 3 CH CH 2 m n styrene / isoprene (SIS) (LIR - 310 from Mitsubishi ) T g : - 63 C CHCH2CH2CHCHCH2mnstyrene/butadiene (SBS)苯乙烯共聚弹性体.裂解型和夺氢型裂解型和夺氢型光引发剂是紫外光固化体系的重要组成部分，在紫外光的照射激发下能产生活性中心的一类化合物，选择合适的光引发剂对紫外光固化涂料体系至关重要。UV光引发剂引发反应机理光引发剂引发反应机理.常用的光引发剂常用的光引发剂.CCOOHHCOCHOCH3OCH3Hbenzoindimethoxy acetophen
9、oneCCOCH3NCOCOCH3CH3acyloximesterhydroxyalkyl phenone (Darocure 1173)COOHCOmichlers ketonethioxanthone(CH3)2NN(CH3)2SOOOantraquinoneCCl3COCOPOhalogenketonebisacylphosphin oxideCH3CH3CH3COO(CH2)2-10OCOalkylene benzophenonesCOO(CH2)1-6OCOchromophore-substituted halomethyl-sym-triazineCONHCONH(CH2)1-6N
10、NNOCOCONH(CH2)1-6多功能苯甲酮类光引发剂多功能苯甲酮类光引发剂v有机硅压敏胶具有优异的粘接性能，在 40 到 200均可以使用；v对低表面能和高表面能的材料均可以粘接；v用于紫外光固化的有机硅聚合物如二甲基硅氧烷基、 二苯基甲基硅烷氧基或硅氧基携带可以进一步发生 交联反应的乙烯基或者丙烯酸酯基团；v无溶剂的UV固化有机硅的分子量在50,000 到 150,000范围内较为适宜。UV固化有机硅固化有机硅Crosslinking time sTack, Adhesion NCohesion N at 20C and 70C020406080100048121620242832364
11、00102030405060708090100TackAdhesionCohesion (70C)Cohesion (20C)无溶剂光固化丙烯酸酯类压敏胶无溶剂光固化丙烯酸酯类压敏胶UV-crosslinkable Acrylic PSAsHotmeltsLow viscosity100 % SystemsConventionalUV CrosslinkableTripleCrosslinkableDualCrosslinkable无溶剂型光固化低粘丙烯酸酯压敏胶无溶剂型光固化低粘丙烯酸酯压敏胶光固化丙烯酸酯压敏胶的交联特性主要交联组分常规UV固化多官能度丙烯酸酯双重交联多官能度丙烯酸酯和热固
12、化交联剂 三重交联多官能度丙烯酸酯，热固化交联和常规交联剂无溶剂丙烯酸酯压敏胶的光反应性无溶剂丙烯酸酯压敏胶的光反应性 内交联光引发剂 外交联光引发剂类型 I (裂解型) 有副产物类型 II (夺氢型) 无副产物内外交联光引发剂的种类内外交联光引发剂的种类PhotoinitiatorsExternalInternalConventionalMultifunctionalSaturateds-TriazineAdditionableUnsaturatedCopolymerizable内外光引发剂的实例内外光引发剂的实例Irgacure, Darocure, Esacureconventional
13、COOPOCOOOCOtris-benzophenyloxy phosphine oxide (TBPO)multifunctional saturatedNNNCl3CCl3COCH32,4-bis-trichloromethyl-6-(4-methoxyphenyl)-s-triazines-triazineexternalCHCH2COOCOCHphenyl-1(acryloyloxy)-cyclohexyl ketonecopolymerizableCOCONCH2CHCH34-propylene imine carbonyl benzophenoneadditionableinter
14、nal将光引发剂引入到大分子的结构中将光引发剂引入到大分子的结构中 与不饱和的光引发剂进行聚合 外加不饱和的光引发剂(0.01 to 3.0 wt.%)COHO+NCH2CHCH3COCOCOONHCH2CHCH3COCOExample of additional photoinitiator利用聚合型和外添加型光引发剂对丙烯酸酯利用聚合型和外添加型光引发剂对丙烯酸酯压敏胶进行改性压敏胶进行改性CHCHCOChromophoric partof photoinitiatorCOOHChromophoric partof photoinitiatorCH2CHCH3NCopolymerizabl
15、e photoinitiatorphotoreactive acrylic polymer chainacrylic polymer chainAdditionable photoinitiator光固化丙烯酸酯压敏胶的影响因素光固化丙烯酸酯压敏胶的影响因素v 光固化丙烯酸树脂的种类v 丙烯酸树脂的分子量v 预聚物、齐聚物和稀释单体v 不饱和或外添加型光引发剂的种类v 热敏性交联剂v 常规交联剂v 添加剂 光固化型丙烯酸酯压敏胶的性质光固化型丙烯酸酯压敏胶的性质初粘性剥离力剪切强度收缩性 光引发剂的种类和用量 UV固化时间 UV光强 影响因素UV技术参数技术参数windowcrosslinki
16、ngShear strengthTackPeeladhesionProperties NUV technology parameters光固化型丙烯酸酯融体的分子量光固化型丙烯酸酯融体的分子量(100,000-300,000) 对剪切强度的影响对剪切强度的影响510152001020304050607080Coat weight: 60 g/m2Mw5Mw4Mw3Mw2Mw1Load: 10 NMw1Mw2Mw3Mw4Mw5Shear strength hcoating speed m/min光固化时间对丙烯酸酯压敏胶性能的影响光固化时间对丙烯酸酯压敏胶性能的影响180017001600Tra
17、nsmitance (%) Wavenumber (cm-1)t=0s5s10s15s20s25s30s35s40s45s16381720无溶剂型光固化丙烯酸酯压敏胶的粘度性质无溶剂型光固化丙烯酸酯压敏胶的粘度性质(活性稀释单体的性质活性稀释单体的性质) 较高的光敏性 与丙烯酸酯预聚物和齐聚物具有良好的溶解 性和相容性 在光聚合和光交联过程中具有较少的链转移 室温下呈现惰性 价格适中 较高的沸点光敏性稀释单体对无溶剂型丙烯酸酯光敏性稀释单体对无溶剂型丙烯酸酯压敏胶的粘度影响压敏胶的粘度影响50556065707580020000400006000080000100000multifunctio
18、nal acrylatesunsaturated urethanesacrylic polyestersViscosity mPasReactive diluent content wt.%性质光活性稀释剂丙烯酸聚酯不饱和聚酯多官能度丙烯酸酯粘度Pas6 205 164 12收缩性%2 100.8 31.5 6可交联性GoodVery goodVery good反应活性GoodVery goodVery good透明性ExceptionalExcellentExcellent剪切强度GoodVery goodVery good极性材料的粘接GoodVery goodGood光引发剂的气味Poo
19、rPoorPoor低粘度光固化型丙烯酸酯压敏胶的性质低粘度光固化型丙烯酸酯压敏胶的性质低粘度光固化丙烯酸酯压敏胶的内聚强度低粘度光固化丙烯酸酯压敏胶的内聚强度聚合型光引发剂聚合型光引发剂光引发剂化学结构英文名ABP 4-acryloyloxy benzophenoneAEBP4-acryloyloxyethoxy benzophenoneABBP4-acryloyloxybutoxybenzophenoneAHBP4-acryloyloxyhexoxybenzophenone光引发剂的种类和含量对剥离力的影响光引发剂的种类和含量对剥离力的影响0,00,51,01,52,002468101214
20、16182022UV-crosslinking time: 3 minUV dose: 800 mJ/cm2 ABP AEBP ABBP AHBPPeel adhesion NCopolymerizable photoinitiator concentration wt.%光引发剂的种类和含量对内聚强度的影响光引发剂的种类和含量对内聚强度的影响0,00,51,01,52,0010203040UV-crosslinking time: 3 minUV dose: 800 mJ/cm2 ABP AEBP ABBP AHBPShear strength N at 70CCopolymerizable
21、 photoinitiator concentration wt.%UV-LampscoatingUV-crosslinkingcarrierrewinderdehesive foil v. paper涂布后的丙烯酸酯熔融体的光固化过程涂布后的丙烯酸酯熔融体的光固化过程CohesionUV-crosslinkedpolyestersPolyestersUVUV-crosslinkedrubberSBS blockrubberUV-crosslinkedsiliconesUnsaturatedsiliconesUV-crosslinkedacrylic hotmeltUV-acrylichotm
22、elts光固化压敏胶的内聚强度光固化压敏胶的内聚强度涂布有光固化胶层的涂布有光固化胶层的自粘胶产品自粘胶产品高粘度光敏性无溶剂高粘度光敏性无溶剂丙烯酸酯压敏胶丙烯酸酯压敏胶低粘度光敏性无溶低粘度光敏性无溶剂丙烯酸酯压敏胶剂丙烯酸酯压敏胶光引发剂光引发剂低粘度光敏性无溶剂丙低粘度光敏性无溶剂丙烯酸酯压敏胶烯酸酯压敏胶离型膜离型膜聚酯薄膜聚酯薄膜UV-lamp低粘度低粘度UV固化压敏胶产品的生产工艺固化压敏胶产品的生产工艺展望展望 利用活性稀释单体降低丙烯酸酯压敏胶的粘度，并对其改性； 采用新一代低粘度丙烯酸酯压敏胶体系降低自粘胶的制造成本； 粘接性能和内聚强度调节简便； 通过多种交联技术提高内聚强度（光固化、热固化和 常规固化）。 谢谢大家！
