一种可聚合单体型低共熔溶剂及其聚合所得粘合剂及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种可聚合单体型低共熔溶剂及其聚合所得粘合剂及其制备方法。所述单体型低共熔溶剂由氢键受体与氢键供体于50℃～90℃下混合组成，所述氢键受体包括无机金属盐，所述氢键供体包括丙烯酰胺/丙烯酸类单体，所述氢键受体与氢键供体的摩尔比为1:0.2～1:15。本发明专利技术公开粘合剂的原料包括：所述单体型低共熔溶剂和引发剂。粘合剂的制备方法包括：将所述原料混合均匀，并在光照下引发聚合即可。本发明专利技术创新性地提出了直接混合无机金属盐氢键受体与含有不饱和双键的单体氢键供体，得到一种应用于制备粘合剂的单体型低共熔溶剂。本发明专利技术公开的粘合剂，制备方法简单，固化快、无溶剂挥发、操作方便，透明度高，适用于玻璃、陶瓷、纸、木材、聚甲基丙烯酸甲酯、金属锌、铝、钛、不锈钢等多种基材表面的粘接，并在吸纳水分后致使粘合剂与粘接的物体脱开。致使粘合剂与粘接的物体脱开。

【技术实现步骤摘要】
一种可聚合单体型低共熔溶剂及其聚合所得粘合剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及高分子材料
，具体涉及一种可聚合单体型低共熔溶剂及其聚合所得粘合剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]粘合剂能够将两个独立的物品表面粘接在一起，已被广泛应用于医疗、汽车、电子、人机界面、产品封装、房屋建筑等工业和日常生活领域，特别是人们制造了许多具有特殊性能的粘合剂。然而，已知的粘合剂往往具备较差的粘接强度，并且在与物体脱粘分离上需要在一定的物理化学手段作用下才能脱开。常用脱粘附的方法主要有溶剂浸泡、加速老化等，在分离过程容易发生表面腐蚀，还会导致溶剂挥发等环境问题。因此，制造按需脱粘的粘合剂的最大挑战在于如何利用环境友好的触发因素在强粘和非粘状态之间实现轻松切换。
[0003]低共熔溶剂(deep eutectic solvent，DES)是指由一定化学计量比的氢键受体(HBA，如季铵盐)和氢键供体(HBD，如酰胺、羧酸和多元醇等化合物)组合而成的两组分或多组分低共熔混合物，其凝固点显著低于各组分纯净物的熔点。低共熔凝胶粘合剂的出现为制备按需脱粘的粘合剂提供了一种解决方案。粘接原理为低共熔凝胶可以与基材表面产生诸如氢键、金属络合作用、离子
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偶极相互作用、静电相互作用等相互作用力，能够有效附着到不同基材表面时。另一方面，氢键作用很容易受到水分子的影响，吸纳水分后导致粘接强度减弱，从而能够实现快速无损脱粘。制备低共熔凝胶粘合剂的常用方法为首先制备DES，然后将可聚合单体溶解于DES中，最后引发聚合反应形成包含DES的聚合物材料网络{Chemical Engineering Journal 2022，442，136289}。
[0004]单体型低共熔溶剂(monomeric deep eutectic solvent，mDES)是一类新型的DES，它的氢键供体部分本身就是含有可聚合双键官能团的单体。mDES中的氢键供体成分在其聚合过程中既是溶剂介质，又是聚合单体。根据单体结构的不同，氢键供体成分还可以是特种功能填料。同样地，mDES通过热引发或光引发聚合得到粘合剂材料，通过环境友好的吸纳水分法实现脱粘附。目前mDES的制备方法一般以季铵盐类化合物，如柠檬酸二氢胆碱、氯化胆碱或酒石酸胆碱为氢键受体，以带有胺、酰胺、羟基或羧酸基团的单体，如丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺为氢键供体，经过加热后得到{中国专利申请号：201811465819.X、201910853528.6、202011540620.6、202110972589.1、202111268968.9}。虽然现在已经有低共熔凝胶粘合剂的研究{中国专利申请号202111268968.9；Chemical Engineering Journal 2022，442，136289}，该粘合剂的制备是以氯化胆碱和尿素制备低共熔溶剂，然后加入丙烯酸和引发剂，经过紫外光照射后制备得到。目前尚未见以无机金属盐作为氢键受体、含有不饱和双键单体作为氢键供体制备的单体型低共熔溶剂及相应粘合剂的研究报道。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在提供一种可聚合单体型低共熔溶剂及其聚合所得粘合剂及其制备方法，所述的单体型低共熔溶剂除了具有制备方法简单、原子利用率100％、成本低等优点外，还可以通过紫外光照射进行聚合，所述的粘合剂具有制备工艺简单、固化快、无挥发性有机化合物(VOCs)、高透明性、高粘附性和按需脱粘附等优点，适用于多种基材的粘接。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术特采用以下技术方案：
[0007]本专利技术第一方面提供一种应用于制备粘合剂的单体型低共熔溶剂，其制备原料包括：氢键受体与氢键供体，其中所述氢键供体含有不饱和双键。
[0008]作为优选，所述氢键供体为丙烯酰胺类或丙烯酸(酯)类单体。
[0009]作为优选，所述丙烯酰胺类或丙烯酸(酯)类单体为丙烯酰胺、N
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异丙基丙烯酰胺、N,N
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二甲基丙烯酰胺、丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸羟乙酯中的一种或多种。
[0010]作为优选，所述氢键受体包括四氟硼酸锌、三氯化铁、氯化铜、氯化镁、氯化铝、氯化锂、高氯酸锂、硝酸锂、醋酸锂、醋酸钠、三氟乙酸钠、乙基磺酸钾、醋酸锌中的一种或多种。
[0011]作为优选，所述氢键受体与氢键供体之间的摩尔比为1:0.2～1:15。
[0012]本专利技术第二方面提供一种粘合剂，包括各自独立保存的以下原料组分：第一方面所述的单体型低共熔溶剂，还包括引发剂。所述的单体型低共熔溶剂、引发剂。
[0013]作为优选，所述引发剂为光引发剂；包括2
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氧代戊二酸、2
‑
羟基
‑2‑
甲基
‑1‑
苯基
‑1‑
丙酮(PI1173)、2
‑
羟基
‑
4'
‑
(2
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羟乙氧基)
‑2‑
甲基苯丙酮(PI2959)中的一种或多种。
[0014]本申请中所述的粘合剂，通过剪切拉伸测试，所述粘合剂与基材的拉伸强度>0.1MPa。
[0015]本专利技术第三方面提供一种上述的粘合剂的制备方法，包括如下步骤：
[0016]步骤1：将所述氢键受体与所述氢键供体混合，于一定温度和时间下搅拌至形成均一溶液，即得到单体型低共熔溶剂；
[0017]步骤2：向步骤1配制的溶液中加入的引发剂并混合均匀，然后在一定反应条件下聚合即可得到粘合剂；
[0018]作为优选，步骤1中的所述一定温度为50℃～90℃之间的任一值，时间为0.5h～24h之间的任一值；
[0019]作为优选，步骤2的聚合条件为紫外光照聚合，紫外固化反应时间由相应的聚合反应及光照功率所决定。
[0020]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
[0021](1)本专利技术创造性地发现了通过在一定条件下混合不同的单体型氢键供体与氢键受体，即可形成单体型低共熔溶剂，这种低共熔溶剂可应用于制备高粘附强度、高透明度、温和脱粘附的特种粘合剂。
[0022](2)本专利技术提供的粘合剂，选择单体型低共熔溶剂和引发剂作为原料，利用氢键受体与氢键供体形成的聚合物之间产生氢键网络，达到耗散机械力的作用，从而使得粘合剂具有高粘接强度且水分触发脱开的优势；同时，上述原料易得，在提升性能和安全性的同时也降低了原材料的成本；此外，粘合剂适用于玻璃、陶瓷、纸、木材、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、金属锌、铝、钛、不锈钢等多种基材的粘接，成为一种绿色、低成本、高强度、工艺简
单、易脱粘的粘合剂，有着很大的应用前景。
附图说明
[0023]图1.实施例1中由四氟硼酸锌与丙烯酰胺制备的不同摩尔比mDES图片
[0024]图2.实施例2中四氟硼酸锌与不同种类单体组成的mDES的图片
[0025]图3.实施例3中由金属盐与不同本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单体型低共熔溶剂，其特征在于，制备原料包括：氢键受体与氢键供体，其中所述氢键受体为无机金属盐，所述氢键供体为含有不饱和双键的丙烯酰胺/丙烯酸类单体。其中，所述氢键受体与氢键供体之间的摩尔比为1:0.2～1:15。2.根据权利要求1所述的单体型低共熔溶剂，其特征在于，所述丙烯酰胺/丙烯酸类单体包括丙烯酰胺、N
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异丙基丙烯酰胺、N,N
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二甲基丙烯酰胺、丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸羟乙酯中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的单体型低共熔溶剂，其特征在于，所述氢键受体包括四氟硼酸锌、三氯化铁、氯化铜、氯化镁、氯化铝、氯化锂、高氯酸锂、硝酸锂、醋酸锂、醋酸钠、三氟乙酸钠、乙基磺酸钾、醋酸锌中的一种或多种。4.权利要求1～3任一权利要求所述的单体型低共熔溶剂的制备方法，其特征在于，所述方法为：将氢键受体与氢键供体混合，于50℃～90℃温度下搅拌至固体完全溶解，即得到单体型低共熔溶剂。5.一种粘合剂，其特征在于，包括各自独立保存的以下原料组分：权利要求1～3任一项所述的单体型低共熔溶剂、引发剂。其中，所述引发剂的用量(摩尔量)为氢键供体的0.01％...

【专利技术属性】
技术研发人员：李娟，蒙健强，盛紫娟，钱亚菲，周紫旋，孙晓毅，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：