12 紫外線固化膠黏劑（UV膠）探秘

紫外線固化膠黏劑（UV Curing Adhesive，簡稱“UV膠”）是一種在紫外線照射下快速固化的膠黏劑，廣泛應(yīng)用于玻璃與珠寶業(yè)、玻璃家具、醫(yī)療、電子、電器、光電子、光學(xué)儀器、汽車等領(lǐng)域粘接。

紫外線化膠黏劑與一般膠黏劑相比，盡管其應(yīng)用受到一定的限制，如需要UV固化設(shè)備、被粘物必須有一面透光等，但UV膠還是有著十分優(yōu)越的特點，它完全符合“3E”原則，即Energy（節(jié)能），Ecology（環(huán)保）和Economy（高效、經(jīng)濟），它有著如下不可替代的優(yōu)勢：①無須混合的單組分體系；②固化快，可控制，以秒記；③無溶劑、環(huán)保、無污染；④適合高度自動化施工。

20世紀(jì)50年代，美國首先把紫外光固化技術(shù)應(yīng)用于感光樹脂印刷版的制造。1968年德國拜耳公司開發(fā)出不飽和聚酯光固化涂料，UV涂料開始廣泛使用。1972年，美國Sun化學(xué)公司、Immont公司開發(fā)了丙烯酸系列光固化涂料。1977年，Ciba研制成功UV固化丙烯酸酯膠黏劑。20世紀(jì)80年代，美國Loctite公司開發(fā)出紫外線固化膠黏劑，之后美國Dymax、日本ThreeBond等多家公司開始生產(chǎn)UV膠。

我國在20世紀(jì)70年代已經(jīng)開始了對紫外線固化材料及其工藝的研究。天津合成材料工業(yè)研究所于1977年開始研制光固化型阻焊劑，于1979年進行了BH-7光固化阻焊涂料的技術(shù)鑒定，用于印刷線路板波峰焊的防焊涂料。20世紀(jì)90年后，中國許多單位開始生產(chǎn)UV膠，如濟南五三所、北京天山新材料技術(shù)有限公司等。

紫外線固化膠黏劑是指在光引發(fā)劑的存在下膠液經(jīng)紫外線（200～450nm波長）催化聚合固化的一種膠黏劑。紫外線固化膠黏劑一般由光交聯(lián)聚合物、光聚合性單體、助劑和光引發(fā)劑組成（如圖所示），其基本組成如下。

①光交聯(lián)性聚合物。分子量在1000以上，一般在1000～5000之間，稱為基礎(chǔ)聚合物。如聚酯-（甲基）丙烯酸酯樹脂、環(huán)氧-（甲基）丙烯酸酯樹脂、氨基甲酸酯-（甲基）丙烯酸酯樹脂、螺環(huán)-（甲基）丙烯酸酯樹脂、聚醚-（甲基）丙烯酸酯樹脂等。

②光聚合性單體。稱為單體或活性稀釋劑，指帶有可自由基聚合的乙烯基官能團。如甲基丙烯酸羥乙酯、（甲基）丙烯酸異冰片酯、（甲基）丙烯酸十六醇酯、乙二醇雙（甲基）丙烯酸酯、新戊二醇雙（甲基）丙烯酸酯、丙氧基化新戊二醇雙（甲基）丙烯酸酯、聚乙二醇雙（甲基）丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三（甲基）丙烯酸酯、季戊四醇四（甲基）丙烯酸酯等。

③助劑。如阻聚劑（或穩(wěn)定劑）、著色劑、觸變劑、增黏劑、填充劑、增塑劑等。

④光引發(fā)劑。自由基聚合光引發(fā)劑有安息香異丙醚、安息香異丁醚、二苯甲酮、聯(lián)苯甲酰二甲基縮酮、苯甲酰二乙基縮醛、α-羥基環(huán)己基苯基酮等。正離子光引發(fā)劑有二芳基碘鹽、三芳基硫鹽、三芳基硒鹽、二烷基苯酰甲基硫鹽和二烷基羥苯基硫鹽，其中最實用的是二芳基碘鹽（DPI）和三芳基硫鹽（TPS）等。

紫外線固化膠黏劑的配方組成是影響其性能的關(guān)鍵因素，其中光聚合性預(yù)聚物是最重要的組分，最終材料的性能如黏附性、硬度、韌性、耐溶劑性等都主要取決于預(yù)聚物的種類和結(jié)構(gòu)。另外，所用紫外燈的類型、功率、照射時間、照射距離對UV膠的固化性能都有一定的影響。紫外線可以由碳弧光燈、熒光燈、超高壓汞燈、金屬鹵化物燈和氙燈等產(chǎn)生，比較實用的是超高壓汞燈和金屬鹵化物燈。超高壓汞燈的發(fā)光管是由石英玻璃制造的，其中封入高純度的水銀和惰性氣體。金屬鹵化物燈是高壓汞燈的改良形式，封入發(fā)光管的物質(zhì)，除了水銀和惰性氣體之外，還有鐵和錫的鹵化物。金屬鹵化物燈的優(yōu)點是光源強度、發(fā)光穩(wěn)定性、分光能量分布均勻性都比較好。照射裝置中，為了使發(fā)射紫外線的效率穩(wěn)定，必須對高純度鋁制反射板和燈進行冷卻，照射器就由這些冷卻機構(gòu)、反射板和保護擋板所構(gòu)成。反射板的形狀分為集光形、平行光形和散光形三種。還有，氧氣對紫外線固化膠黏劑的固化過程有重大的阻礙作用，氧的阻聚作用的結(jié)果是產(chǎn)生誘導(dǎo)期，降低聚合速率，使不飽和官能度不能完全消耗。為了降低氧的阻聚作用，除了用惰性氣體或透明薄膜隔絕氧之外，也可以采用石蠟。

紫外線固化膠黏劑分自由基聚合光紫外線固化膠黏劑和正離子聚合光紫外線固化膠黏劑兩類。目前，大多數(shù)有工業(yè)價值的紫外固化體系均利用光引發(fā)劑的自由基聚合反應(yīng)。在紫外線照射下，光引發(fā)劑分解產(chǎn)生自由基，引發(fā)聚合反應(yīng)，反應(yīng)過程如下。

近些年，紫外線固化技術(shù)有了新的發(fā)展，例如，應(yīng)用新型的光引發(fā)劑可使固化波長向可見光方向擴展，可用可見光固化；應(yīng)用高效的光引發(fā)劑可用于有色或含填料體系的粘接，可在透光率低至0.01%～20%的基體之間進行黏合。又如，將UV固化技術(shù)和厭氧固化、熱固化技術(shù)相結(jié)合制造出雙重固化的產(chǎn)品，它不僅能對透光部分進行光固化，非透光部分也可進行厭氧或熱固化。

如今UV膠已在許多工業(yè)裝配領(lǐng)域取得了成功應(yīng)用，尤其是需要快速裝配的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，例如LCD制造業(yè)、照相機等光學(xué)產(chǎn)品制造業(yè)、光盤制造業(yè)（CD、VCD、DVD、DVD-R）、手表制造業(yè)、蜂鳴器、手機按鍵的裝配、電子線路板的制造、偏光部件的制造等光電信息產(chǎn)業(yè)的電子部件制造。在日用品領(lǐng)域，例如玻璃家具的制造、玻璃工藝品的組裝、玩具、珠寶等裝飾品的組裝上也普遍使用UV膠。甚至傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)也在大量使用UV膠進行裝配，例如磁電機的裝配，可獲得快速、高效的生產(chǎn)率。汽車行業(yè)UV膠的應(yīng)用也越來越多，如汽車車燈裝配、倒車鏡的粘接；氣袋部件的粘接和燃油噴射系統(tǒng)粘接。醫(yī)療行業(yè)UV膠的應(yīng)用也越來越多，如一次性針頭、氧氣導(dǎo)管、氧氣面罩、導(dǎo)尿管、醫(yī)用過濾器等裝配中的粘接以及齒科補牙等。