淺析影響UV膠耐水性的原料因素

張耀聰（廣東恒大新材料科技有限公司 廣東惠州 516001）

前言

UV 膠具有使用方便、固化速度快、粘接力大、透光率高、操作安全環(huán)保等特點，其廣泛應(yīng)用于玻璃家具、水晶工藝品、醫(yī)療器具、電子、電器、光學(xué)儀器制造等領(lǐng)域。 隨著經(jīng)濟(jì)規(guī)模的迅速擴大及對環(huán)境保護(hù)的日益重視，作為新型環(huán)保工藝的UV 膠粘劑將獲得更多關(guān)注與普及。

1、低聚物的影響

低聚物是UV 膠粘劑的主體樹脂，它的性能基本上決定了固化后膠膜的主要性能。 因此，低聚物的耐水性質(zhì)對UV 膠的耐水能力起到十分重要的作用。

UV 膠用的低聚物主要是各類丙烯酸酯， 如環(huán)氧丙烯酸酯EA、聚氨酯丙烯酸酯PUA、聚酯丙烯酸酯PEA、聚醚丙烯酸酯等。 其中，環(huán)氧丙烯酸酯（包括雙酚A 型及酚醛型）、聚氨酯丙烯酸酯（包括脂肪族類及芳香族類）由于分子量高，反應(yīng)速度快，固化后分子中含有的親水性基團(tuán)少，而擁有比較好的耐水性，比較適合應(yīng)用于UV 膠黏劑及涂料油墨等；而聚酯、聚醚丙烯酸酯則由于機械強度差，且結(jié)構(gòu)中的羥基含量較高，耐水性能較差，對體系耐水性有較大影響，不適合作為主體樹脂。

根據(jù)上述幾種丙烯酸酯的結(jié)構(gòu)特性可知， 低聚物耐水性的依次排序大致為：EA＞PUA＞PEA。 在實際應(yīng)用中，UV 膠所常用的環(huán)氧丙烯酸樹脂由于其結(jié)構(gòu)含有苯環(huán)，使得固化膜的硬度大，柔性差，脆性差，不太適合UV 膠的使用要求。而聚氨酯丙烯酸酯則兼顧了高粘接能力、良好的柔韌性和不錯的耐水性，更適合作為主體樹脂用于UV 膠體系。

2、單體稀釋劑的影響

單體稀釋劑，通常簡稱單體，是一種含有可聚合官能團(tuán)的有機小分子，用于溶解和稀釋低聚物，調(diào)節(jié)體系的黏度，影響UV 膠的光固化速度和固化膜的性能。 因此單體是否具有良好的耐水性，對于UV 膠來說也是一個十分重要的性能指標(biāo)。

UV 膠用的單體是具有不飽和雙鍵的單體，主要為丙烯酸酯類單體。 根據(jù)單體分子所含反應(yīng)性基團(tuán)的多少可分為單官能團(tuán)單體、 雙官能團(tuán)單體和多官能團(tuán)單體。 官能團(tuán)數(shù)量不僅決定了UV 膠粘劑的光固化速度，還對固化膜的各種性質(zhì)起到?jīng)Q定性作用。單體本身的化學(xué)結(jié)構(gòu)對UV 膠固化膜的性能如光澤、硬度、柔韌性、耐水性等有很大影響，其中含有鏈烷結(jié)構(gòu)、芳香環(huán)結(jié)構(gòu)和酯環(huán)結(jié)構(gòu)等的單體具有較好的疏水性。 所以選擇合適的單體對提高UV 膠體耐水能力有大的幫助。

為了增加UV 膠固化膜的柔韌性及聚合轉(zhuǎn)化率，減小體積收縮率，同時保持著良好的耐水性能，主要選用單官能團(tuán)的單體，如（甲基）苯氧基乙基丙烯酸酯POE(M)A、（甲基）丙烯酸異冰片酯IBO(M)A 等。 雙官能團(tuán)及多官能團(tuán)的單體稀釋劑，如1,6－己二醇二丙烯酸酯HDDA、 三羥甲基丙烷三丙烯酸酯TMPTA 等，則可根據(jù)實際情況適量地添加入體系當(dāng)中，以增加交聯(lián)密度，有助于降低膠膜的吸水性。 體系中若需要添加一些含羥基（－OH）或羧基（－COOH）等親水性基團(tuán)單體，如可提高附著力的甲基丙烯酸羥乙酯HEMA，則需適當(dāng)調(diào)整添加量，盡量降低其所含的羥基對耐水性造成的影響。

3、附著力促進(jìn)劑的影響

附著力促進(jìn)劑實際上是一類具有提高對金屬玻璃基材附著的助劑，主要用于提高UV 膠對各類金屬玻璃材料的粘接力。 最常用的是磷酸酯類促進(jìn)劑及硅烷偶聯(lián)劑。 其中磷酸酯類促進(jìn)劑由于其自身的酸值較高，導(dǎo)致其耐水能力較差，因此添加量必須適當(dāng)?shù)谜{(diào)整，降低體系吸水性。

不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的磷酸酯類促進(jìn)劑和硅烷偶聯(lián)劑的實驗對比：(表1－表3)

從上述實驗的結(jié)果可知，3# 樣品盒6# 樣品無論是在外觀、強度還是耐水煮方面都有不錯的表現(xiàn)， 同時上述測試數(shù)據(jù)也表明磷酸酯類促進(jìn)劑及硅烷偶聯(lián)劑的添加量必須適當(dāng)控制， 加入量偏少時都不能提高附著力， 若加入過多不僅粘接性能也大幅降低，而且還會導(dǎo)致體系凝結(jié)，產(chǎn)生沉淀。

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結(jié)論

1．低聚物和單體稀釋劑作為UV 膠體系內(nèi)最主要成分，其性質(zhì)決定了UV 膠固化后性能，因此其耐水性能如何也決定著膠膜的耐水能力。 在眾多的低聚物和單體中，PUA、POEMA、IBOMA綜合性能都不錯，且都具有較好耐水性，有助于提高UV 膠的耐水能力。

2．磷酸酯類促進(jìn)劑和硅烷偶聯(lián)劑雖只起到助劑的作用，但其添加量不僅會影響粘接強度，對耐水性也有很大影響。

1 陳用烈,曾兆華,楊建文.輻射固化材料及其應(yīng)用[M].北京.化學(xué)工業(yè)出版社.2003

2 魏杰,金養(yǎng)智.光固化涂料[M].北京.化學(xué)工業(yè)出版社.2005

3 楊建文.光固化涂料及應(yīng)用[M].北京.化學(xué)工業(yè)出版社.2005

4 杜官本.光輻射固化膠粘劑的機理[J ].粘接,1994 ,2