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本文合成了聚氨酯丙烯酸酯预聚体(PUA),探索PUA合成的最佳工艺条件以及影响PuA合成过程和产物的主要因素;并用合成的PUA制备紫外(UV)光固化粘合剂,研究影响UV光固化粘合剂性能的主要因素并获得最佳配方;另外,还用合成的PUA制备UV光固化灌封胶,研究灌封胶表面固化的主要影响因素以及优化表面光固化速度。
主要选用相对分子质量为2000的聚丙二醇(PPG)作为中间体,合成了一系列的PUA树脂,从合成路线、催化剂、投料比、反应温度等方面对PUA合成的工艺条件进行了探索,并对各种影响因素进行了分析。获得用PPG合成PUA的最佳工艺条件:采用刚开始就加入阻聚剂和催化剂进行反应(方法三),其反应速度快、反应易于控制且合成产物的光敏基团能够得到保证;合成温度对反应速率影响很大,50℃时反应速度快且反应易于控制;结果表明,采用-OH/-NCO摩尔比为1/2,催化剂二月桂酸二丁基锡的用量为质量份数0.3‰,阻聚剂对苯二酚的用量为质量份数3‰,获得的产物性能最佳。
对UV固化聚氨酯丙烯酸酯粘合剂的基本配方和影响因素进行了研究。考察了光引发剂、预聚体的相对分子质量、活性稀释剂、增塑剂、偶联剂、环氧丙烯酸酯、预聚体合成的温度、灯距、氧阻聚以及固化后的放置时间等因素对粘合剂性能的影响,结果表明,光引发剂B918效率最高,粘合剂综合性能最好,随着光引发剂含量的增加,光固化粘合剂的固化时间缩短,粘结强度和断裂伸长率降低。综合考虑光引发剂对光固化粘合剂的性能的影响,光引发剂的最佳用量为质量份数3%。结果还表明,采用甲基丙烯酸酯羟乙酯做活性稀释剂时,粘合剂的性能最好,预聚体与活性稀释剂的质量比以1:1为宜;增塑剂邻苯二甲酸二辛酯(DOP)的加入能够对胶粘剂起到良好的稀释降粘作用,但用量超过质量份数10%后不再明显,且粘结强度下降较大,因此DOP的加入量以质量份数10%为宜;在聚氨酯丙烯酸酯和环氧丙烯酸酯共混体系中,环氧丙烯酸酯的用量为质量份数30~40%时起到良好的作用;偶联剂KH-570有利于提高粘合剂的粘结强度,偶联剂的用量以质量份数1~2%为宜;加入适量的三苯基膦和亚磷酸三苯酯能够减少氧阻聚的影响,提高固化速率,二者的用量分别为质量份数1%。
从克服表面氧阻聚和提高固化速度方面对应用于灌封胶的聚氨酯光固化粘合剂各种影响因素进行研究。结果表明,PPG合成的PUA最适合灌封胶的要求,K265光引发剂与C730并用具有良好的综合性能,K265和C730的最佳用量分别为质量份数3%和2%。活性稀释剂TMPTA制备的光固化粘合剂表面固化时间最短;加入质量份数分别为1%、1%和2.5%的三苯基膦、亚磷酸三苯酯和三乙醇胺能够大大减少氧阻聚的影响,并大大缩短光固化灌封胶的表面固化时间。