UV胶和MMA胶固化后为什么收缩率大

目前市场上绝大多数的MMA胶和95%以上的UV胶都是自由基型固化的丙烯酸酯类胶水，其特点是固化过程中体积收缩率比较大。上海镭合

体积收缩的产生不但影响粘接的尺寸精度, 而且会直接导致粘接力下降。对于刚性材料的粘接, 容易产生纹状空隙甚至开裂, 对于柔性材料容易产生翘曲变形。

所以降低甚至消除固化过程中的体积收缩, 对于提高粘接的尺寸精度和粘接强度, 扩展UV和MMA胶黏剂的适用范围, 具有重要意义。

那么为什么这类型的胶水会有如此大的收缩率呢?

1. 聚合反应带来的原子间的距离的变化

自由基型聚合反应的丙烯酸胶黏剂(包括2K MMA 和 UV胶), 采用的主体树脂(低聚物) 和稀释单体都是丙烯酸酯类。

在聚合过程中, 本来以范德华力作用的丙烯酸酯单体分子, 变成了共价键连接, 相应原子间的距离从 0.3～0.5 nm缩短到0.154nm(如下图所示), 缩短了约一半。

这样, 原子在聚合物中的排列比在单体中紧密得多, 导致聚合过程中的体积收缩。所以自由基反应收缩率比较大, 如常用的苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯均聚物的体积收缩分别在14.5%和21.3%。UV胶黏剂中稀释用的丙烯酸酯单体的体积收缩率一般都在8%以上。

2. 单体到聚合物过程中产生的熵的变化

聚合过程的另一个体积变化因素是从单体到聚合物的熵的变化, 也就是单体到相应的聚合物的自由体积的变化, 即单体和聚合物中分子堆积密度的 变化。

由于分子在聚合物中不完全紧密堆砌, 分子之间存在着自由体积。光固化前液态单体分子处于松散的自由活动状态, 自由体积较大。光固化后丙烯酸酯单体生成三维网状交联的聚合物, 其分子间交联点多, 明显的限制了链段的运动, 自由体积变小, 从而也带来体积收缩。

那么，影响收缩率的因素有哪些?又该如何降低这类胶水的体积收缩率呢?请看下回分解。

参考文献：

吴健伟, UV -固化胶黏剂收缩率的研究, 化学与黏合, 2005, 96-100

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