本发明专利技术公开了一种用于紫外光固化胶粘剂中的纳米ＳｉＯ↓［２］改性的方法，它以通式为（Ｒ↓［１］Ｏ）↓［３］ＳｉＣＨ↓［２］ＣＨ↓［２］ＣＨ↓［２］Ｏ（ＣＨ↓［２］ＣＨ↓［２］Ｏ）↓［ａ］（ＣＨ↓［２］ＣＨ（ＣＨ↓［３］）Ｏ）↓［ｂ］Ｃ＝ＯＣ（Ｒ↓［２］）＝ＣＨ↓［２］长链聚醚硅烷偶联剂在异丙醇分散介质中对粒径在５～５０ｎｍ范围内的ＳｉＯ↓［２］进行表面改性，然后将得到的ＳｉＯ↓［２］／聚氨酯丙烯酸酯或ＳｉＯ↓［２］／环氧丙烯酸酯的复合预聚体、环氧丙烯酸酯、甲基丙烯酸羟乙酯或甲基丙烯酸羟丙酯、三羟甲基丙烷－３乙氧基化－三丙烯酸酯、丙烯酸或酸功能基丙烯酸酯、光引发剂、ＫＨ５７０、三乙醇胺、马来酸按比例混合，搅拌均匀后得到ＵＶ胶粘剂产品；利用本发明专利技术提供的方法可提高纳米ＳｉＯ↓［２］在预聚体树脂中的分散性与稳定性，并在固化后的树脂中保持良好的分散性，所得的胶粘剂产品在玻璃、金属系列材质上的粘结使用性能大大得到改善。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及精细化工产品开发研究领域，具体地说，本专利技术涉及一种长链聚醚型硅烷偶联剂改性纳米SiO2(二氧化硅)的方法。
技术介绍
紫外光(UV)固化技术是二十世纪60年代以来开发的一种新的绿色技术，它是指经过紫外光辐射，液相体系在瞬间进行聚合、交联和固化的过程。其独特的优点(1)快速固化；几秒甚至不到一秒就能固化为坚硬、耐磨和美观的固化涂膜，产品性能优异；(2)节能省时；不需要额外的烘干设备，适合连续生产，可以大幅度提高生产效率；(3)低或无溶剂释放；(4)设备体积小，投资低；(5)固化温度低且固化速度快。作为UV固化材料中最为常用的产品之一，UV固化胶粘剂符合“4E”原则，即经济(Economy)、能源(Energy)、生态(Ecology)、效率(Efficiency)。具体表现在单组分，使用方便；固化速度快，一般几秒到数十秒即可完成固化，有利于实现自动化生产，提高劳动生产率；固化温度低，节省能源，室温即可固化。随着紫外光固化胶粘剂应用的不断扩展，与此相关的研究也日益深入，紫外光固化胶粘剂的功能也一再细分，可用于粘接各种不同的材料，适用于不同的领域，同时在胶粘剂的市场中所占的比例也在进一步扩大。UV固化胶粘剂配方主要由光引发剂、预聚体、活性单体等组成，根据需要还可加入增感剂、增塑剂、稳定剂、增粘剂、抗氧剂、流平剂、防老化剂等各种助剂，不同助剂的加入对胶粘剂的具体使用性能有着很大的影响。其中，预聚体是UV固化胶粘剂的主要成分，其结构和分子量的大小都影响着产物的硬度、柔韧性、胶接强度、耐介质性和持久性等，其反应速度与分子量、官能度及官能团的种类有着很大关系；而在UV固化胶粘剂中，活性单体既直接参与体系固化交联，又被用作高分子量预聚体的稀释剂，使胶粘剂具有便于施工的粘度。纳米SiO2由于具有强烈的小尺寸效应或体积效应、表面效应等、量子尺寸效应及宏观量子隧道效应等，从而展现出许多奇特的性质。如断裂强度高、韧性好、耐高温、纳米复合时能提高材料的硬度、弹性模量等，并对热膨胀系数、热导率、抗热震性产生影响。从而以其优越的稳定性、补强性、增稠性和触变性而在橡胶、涂料、医药、胶粘剂等领域中得到广泛的运用；但一般在具体的应用方面，都需对纳米SiO2进行改性后才能提高其在复合材料中的使用性能。在已有的化学改性处理纳米SiO2表面研究和应用方面，硅烷偶联剂是一类常用的改性剂，其具有的Si-Y键(Y可以为Cl，OCH3，OC2H5等)可以与SiO2表面的Si-OH键进行化学缩合反应，使SiO2表面从亲水性转变成亲油性。经改性过的纳米SiO2因为表面羟基被有机基团所取代，粒子间互相团聚作用减少，从而可以均匀并稳定地分散在有机溶剂和聚合物基体中。传统常用于纳米SiO2改性硅烷偶联剂主要为乙烯基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、胺基丙基三乙氧基硅烷等，这些偶联剂对于改善纳米SiO2表面的亲油性，促进纳米SiO2与有机溶剂与聚合物基本之间的相容性，减少SiO2团聚都有一定的作用，但是上述的偶联剂，由于其分子链短，不能对SiO2粒子进行有效的包裹，所以纳米SiO2粒子在有机基体中，特别是在有机溶剂中与聚氨酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯等紫外光固化胶粘剂基体树脂中还存在着部分团聚现象，不能得到很好的分散，影响了其在紫外光固化胶粘剂中的应用性能；应用本专利技术的方法得到的胶粘剂产品在玻璃、金属系列材质上的粘结使用性能大大得到改善。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供一种新的用于紫外光固化胶粘剂中的纳米SiO2改性的方法。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的，一种用于紫外光同化胶粘剂中的纳米SiO2改性的方法，包括以下步骤(1)以通式为(R1O)3SiCH2CH2CH2O(CH2CH2O)a(CH2CH(CH3)O)bC＝OC(R2)＝CH2的长链硅氧烷偶联剂，对粒径在5～50nm范围内的SiO2异丙醇分散液进行表面改性，得到改性SiO2/异丙醇分散液；所述长链硅氧烷偶联剂分子中的长链末端带有丙烯酸酯双键，中间为聚醚链段，其中，a、b均为0～50范围内任一数值，R1为甲基或乙基，R2为氢原子或甲基；所述异丙醇分散液中SiO2含量为10～30％；改性反应温度为40～70℃，改性反应时间为4～8h，偶联剂在SiO2异丙醇分散液中的添加量为5～20％；(2)将步骤(1)中得到的改性SiO2/异丙醇分散液与聚氨酯丙烯酸酯或环氧丙烯酸酯、丙酮溶剂按0.5～10％、5～40％、50～90％的质量比例共混，超声分散10～30min，在30～60℃下搅拌加热3～6h，以促进SiO2粒子在聚氨酯丙烯酸酯或环氧丙烯酸酯中的分散，然后减压蒸去丙酮与异丙醇溶剂，得到SiO2/聚氨酯丙烯酸酯或SiO2/环氧丙烯酸酯的复合预聚体；(3)将步骤(2)中得到的SiO2/聚氨酯丙烯酸酯或SiO2/环氧丙烯酸酯的复合预聚体、环氧丙烯酸酯、甲基丙烯酸羟乙酯或甲基丙烯酸羟丙酯、三羟甲基丙烷-3乙氧基化-三丙烯酸酯、丙烯酸或酸功能基丙烯酸酯、1173光引发剂、KH570、三乙醇胺、马来酸按20～60％、0～25％、0～30％、0～8％、0～15％、0.5～3％、0.5～1.5％、0.5～1.5％、0.2～1.0％的质量比例混合在一起，搅拌均匀后得到UV胶粘剂。进一步地，所述步骤(1)中，所述纳米SiO2改性反应温度为40～60℃，反应时间为4～6h。进一步地，所述步骤(2)中，所述SiO2/异丙醇分散液、聚氨酯丙烯酸酯或环氧丙烯酸酯、丙酮溶剂的质量比例为1～5％∶8～25％∶70～90％。本专利技术的有益效果是，本专利技术先利用其分子中的硅烷氧基团对SiO2纳米粒子进行改性，再利用偶联剂长链末端带有的烯酰基与聚氨酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯等聚合物基体发生化学反应，促进纳米SiO2与有机基体的相容性。而偶联剂中的聚醚链段则又可以起到对纳米SiO2的包裹、表面改性的作用，促进纳米SiO2在有机基体中的分散性，极大的提高纳米SiO2在有机溶剂中与聚氨酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯等紫外光固化胶粘剂基体中的分散性与稳定性，并在固化后的树脂中保持良好的分散性，从而对胶粘剂起到良好的增韧、增强作用。使得所制备的胶粘剂在玻璃、金属系列材质上的粘结使用性能如力学性能等有很大的提高，同时所得产品粘度较低，固化时间很短。附图说明图1是拉伸剪切强度测试用样品示意图；图2是不均匀扯离强度测试样品示意图；图3是未改性纳米SiO2粒子在UV胶样品中分散示意图； 图4是KH570改性纳米SiO2粒子在UV胶样品中分散示意图；图5是分子量为600的MAPETES改性纳米SiO2粒子在UV胶样品中分散示意图。具体实施例方式下面根据附图和实施例详细说明本专利技术，本专利技术的目的和效果将更加明显。本专利技术的具体步骤为(1)以通式为(R1O)3SiCH2CH2CH2O(CH2CH2O)a(CH2CH(CH3)O)bC＝OC(R2)＝CH2的新型长链硅氧烷偶联剂，其分子中的长链末端带有丙烯酸酯双键，中间为聚醚链段，其中，a、b＝0～50，R1为甲基、乙基，R2为氢原子、甲基，对粒径在5～50nm范围内的SiO2异丙醇分散液进行表面改性；异丙醇溶液中SiO2含量为5～30％；改性反应温度40～70℃，改性反本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于紫外光固化胶粘剂中的纳米ＳｉＯ↓［２］改性的方法，其特征在于，包括以下步骤：（１）以通式为（Ｒ↓［１］Ｏ）↓［３］ＳｉＣＨ↓［２］ＣＨ↓［２］ＣＨ↓［２］Ｏ（ＣＨ↓［２］ＣＨ↓［２］Ｏ）↓［ａ］（ＣＨ↓［２］ＣＨ（ＣＨ↓［３ ］）Ｏ）↓［ｂ］Ｃ＝ＯＣ（Ｒ↓［２］）＝ＣＨ↓［２］的长链硅氧烷偶联剂，对粒径在５～５０ｎｍ范围内的ＳｉＯ↓［２］异丙醇分散液进行表面改性，得到改性ＳｉＯ↓［２］／异丙醇分散液；所述长链硅氧烷偶联剂分子中的长链末端带有丙烯酸酯双键，中间为聚醚链段，其中，ａ、ｂ均为０～５０范围内任一数值，Ｒ↓［１］为甲基或乙基，Ｒ↓［２］为氢原子或甲基；所述异丙醇分散液中ＳｉＯ↓［２］含量为１０～３０％；改性反应温度为４０～７０℃，改性反应时间为４～８ｈ，偶联剂在ＳｉＯ↓［２］异丙醇分散液中的添加量为５～２０％。（２）将步骤（１）中得到的改性ＳｉＯ↓［２］／异丙醇分散液与聚氨酯丙烯酸酯或环氧丙烯酸酯、丙酮溶剂按０．５～１０％、５～４０％、５０～９０％的质量比例共混，超声分散１０～３０ｍｉｎ，在３０～６０℃下搅拌加热３～６ ｈ，以促进ＳｉＯ↓［２］粒子在聚氨酯丙烯酸酯或环氧丙烯酸酯中的分散，然后减压蒸去丙酮与异丙醇溶剂，得到ＳｉＯ↓［２］／聚氨酯丙烯酸酯或ＳｉＯ↓［２］／环氧丙烯酸酯的复合预聚体。（３）将步骤（２）中得到的ＳｉＯ↓［２］／聚氨酯丙烯酸酯 或ＳｉＯ↓［２］／环氧丙烯酸酯的复合预聚体、环氧丙烯酸酯、甲基丙烯酸羟乙酯或甲基丙烯酸羟丙酯、三羟甲基丙烷－３乙氧基化－三丙烯酸酯、丙烯酸或酸功能基丙烯酸酯、１１７３光引发剂、ＫＨ５７０、三乙醇胺、马来酸按２０～６０％、０～２５％、０～３０％、０～８％、０～１５％、０．５～３％、０．５～１．５％、０．５～１．５％、０．２～１．０％的质量比例混合在一起，搅拌均匀后得到ＵＶ胶粘剂。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：范宏，李伯耿，谭军，郑志鹏，刘万章，
申请(专利权)人：浙江大学，浙江金鹏化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]
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