紫外光固化膠粘劑主要由光引發劑、光敏樹脂和活性稀釋劑組成.以正交試驗測定不同光引發劑、不同用量稀釋劑和光引發劑對固化速率的影響.結果表明:在5種引發劑中651引發劑的固化速度最快,引發劑濃度對固化時間的影響最大,651引發劑有利于樹脂的內外層固化.
影響樹脂光固化過程的因素主要包括光引發劑的活性與濃度、單體反應性(反應基團結構、官能度、單體結構)、光固化樹脂的反應活性以及輻射固化條件(包括紫外光強、光源各主要輸出波長的分布強度、抗氧阻聚措施等)[1,2].以上部分因素也對最終聚合轉化率產生影響,適當延長輻照時間,可提高轉化率.影響固化的各種因素可能相互制約,共同影響固化效果[3,4].本文中,對光引發劑的種類及分量對光固化涂膜的各種性能的影響進行分析,如光固化速率、附著力以及硬度.
1 實驗部分
1.1 實驗原料
稀釋劑(NPGDA)、2-異丙基硫雜蒽酮(ITX)、2-羥基-甲基苯基丙烷-1-酮(1173):化學純,湖南長沙新宇化工有限公司;安息香雙甲醚(651)、1-羥基環己烷苯基酮(184):化學純,江蘇靖江宏泰化工有限公司;陽離子引發劑(432):化學純,進口.
1.2 紫外光固化膠粘劑的配置[5]
將E-44環氧樹脂和聚酯丙烯酸酯按比例1∶1(各2.0
g)放于塑料杯內,再按比例稱取活性稀釋劑和光引發劑加入杯中,用玻璃棒攪拌均勻.活性稀釋劑使用稀釋劑(NPGDA),自由基光引發劑使用2-異丙基硫雜蒽酮(ITX)、1-羥基環己烷苯基酮(184)、安息香雙甲醚(651)、2-羥基-甲基苯基丙烷-1-酮(1173),陽離子光引發劑使用陽離子引發劑432
1.3 性能測定
1.3.1 固化時間的測定
將配置好的膠粘劑均勻涂于玻璃片上,玻璃片規格為25 mm×76 mm×2 mm,將玻璃片放于1
000 W紫外光燈下照射固化,用秒表測其固化的時間.用手指輕觸法判斷涂膜是否完全固化.
1.3.2 附著力的測定
采用劃格法測固化膜的附著力,劃針采用30°角的單刃刀具,在漆膜表面縱橫垂直方向每格1
mm各劃6條條痕,切穿漆膜整個深度,然后手指輕輕觸摸,漆膜應完全不脫落.每100方格保留下來的格數即為所測附著力數值.
用保險刀片在涂膜上切6道平行的切痕(長約10~20 mm,切痕間距3
mm),應切穿膜的整個深度,然后再切同樣的切痕6道,與前者垂直.用膠帶粘有切痕的涂膜,看膜是否有小方格脫落.
1.3.3 耐酸耐堿性的測定
將樣品放在自制的酸、堿溶液中浸泡24
h后,取出測其附著力.采用國家標準(GB/T1763-89)《涂膜耐化學試劑性能測定》.
基體樹脂4.0 g(1∶1)
活性稀釋劑20%的NPGDA
光引發劑(2%) 1173 ITX 184 651 432
固化時間/s 15 35 13 10 45
2 ·結果與討論[6~10]
2.1 光引發劑種類對固化速率的影響
在E-44環氧樹脂與聚酯丙烯酸酯預聚物中加入相同量的不同光引發劑,其固化速度是不同的.本研究分析了UV1173、UV184、UV651、ITX、陽離子對固化速度的影響.結果如表1所示.
實驗結果表明:不同的光引發劑對預聚物的固化時間不一樣,432固化時間較長,而1173、184與651的固化時間相差不大,但651的固化時間相對來說最短.不同種類的自由基光引發劑的固化時間按大小來排序為:UV651
2.2 正交法測定固化速率的影響因素
因UV651用時最短,則以651作為光引發劑,測定不同用量的光引發劑和稀釋劑對不同比例的E-44環氧樹脂/聚酯丙烯酸酯的固化時間的影響.用正交法測定不同光引發劑比例及不同用量的稀釋劑和光引發劑對固化速率的影響(見表2).
計算各因素極差,結果如表3所示.
A因素的極差=k2A-k3A=61-45=16,k3A最小;
B因素的極差=k1B-k3B=58-45=12,k3B最小;
C因素的極差=k2C-k1C=67-40=27,k1C最小.
綜上所述,這3個因素的主次順序為:C>A>B.
由此得出,在3種因素中稀釋劑濃度對固化時間的影響最小;3種因素的最優配比分別是:E-44環氧樹脂與聚酯丙烯酸酯的配比為2∶1,稀釋劑濃度40%,引發劑劑的濃度1%.附
2.3 附著力的測定
漆膜與被涂面之間結合的堅牢程度稱為附著力.附著力是膠粘劑的重要指標,采用劃格試驗來判斷附著力(見表4),劃格試驗測定的值與固化度有關.
同理計算得出k2最小,而3個因素的主次順序為:C>B>A.由此可知,在3種因素中,基體比例對附著力的影響最小;而3種因素的最優配比分別是:E-44環氧樹脂與聚酯丙烯酸酯的配比為2∶1,稀釋劑濃度20%,引發劑濃度2%.
2.4 耐酸耐堿性的測定
由表5中可看出光敏膠粘劑的脫落都很少,說明其耐酸性較好.
由表6可見,當E-44環氧樹脂與聚酯丙烯酸酯比例為1∶1的時候脫落較嚴重,而其它比例則脫落情況一般.說明在E-44環氧樹脂與聚酯丙烯酸酯比例為1∶1的時候耐堿性不強.
3 結 論
(1)對E-44環氧樹脂和聚酯丙烯酸酯體系,651光引發劑的固化速率最快.
(2)光引發劑、陽離子引發劑用量不同及E-44環氧樹脂和聚酯丙烯酸酯配比不同時,固化時間、附著力不同.
(3)E-44環氧樹脂與聚酯丙烯酸酯比例固定時稀釋劑濃對固化時間的影響最小.最優配比為:E-44環氧樹脂與聚酯丙烯酸酯的比例2∶1,稀釋劑濃度40%,引發劑濃度1%.