UV胶粘用UV光固化树脂

UV胶粘剂的分类:

  1. UV压敏胶(PSA)PSAS
  2. UV建筑胶:玻璃胶
  3. UV三防胶:PCB低粘度树脂合成,可以使用在选择性喷涂设备上,具有防水性和抗震性,耐盐雾、击穿强度也强于其他三防漆。可以避免组装产品过程接触各种污染源,如组件残渣、指纹、灰尘、油脂等
  4. UV复合胶/贴合胶/层压胶
  5. UV电子胶:主要分为粘接、固定、涂覆(披覆,密封,灌封)三种应用功能。排线定位、管脚密封、液晶面板的制备、手机按键等UV固化粘接这方面的应用需求焊点补强、排线补强、固定、涂覆
  6. UV医用胶:医用器械生产上粘接PC,PVC医疗塑料。一次性的导管,针筒的粘接,内窥镜的粘合,部分透明度高 的医疗器械粘合
  7. UV光学胶:LOCA,OCA
  8. UV转印胶:2D,3D,3.5D

UV光固化胶粘剂面临的难点

一、UV固化技术层面

在UV固化技术方面,提高官能团以及单体的UV固化转化率,降低固化的体积收缩率,对于提高UV胶的性能、扩展应用性能特别重要。

残留的官能团会使得光固化后的粘合剂层的性能逐步变化,比如可能硬化、收缩、破坏粘接层;单体转化不完全,固化物会产生异味或刺激性气味,影响UV-PSA的可使用性;固化过程的体积收缩越小,粘合剂的粘接力越强,界面变形越小,这对光电子功能器件的粘接非常关键。

自由基UV胶的体积收缩一般大于5%,阳离子UV胶的体积收缩可以很小,但光产酸剂的分解物对一些应用有影响,同时原料品种有限,导致阳离子UV胶应用有限。

二、基于天然产物以及生物质的UV树脂、高分子质量低黏度UV树脂、高折射率UV原料

开发基于天然产物以及生物质的UV固化树脂,开发高分子质量、低黏度的UV固化树脂,制备高折射率的UV固化原材料。天然产物或生物质原料的UV固化树脂,可以完全分解,回归自然,对环境和生态的影响小,以此开发UV复合胶、UV-PSA的经济和社会意义都很大。

UV树脂通常是分子质量在一万以下的齐聚物,高分子质量的树脂黏度大,需要稀释剂降低黏度,但高分子质量的树脂,即使所带的官能团少也可以快速固化,氧阻聚不明显,体积收缩小,非常适合高性能UV-PSA;用高分子质量、低黏度的UV固化树脂可以开发出耐候性好、粘接力强而稳定的UV建筑胶,可用于新型安全玻璃、节能玻璃,有巨大的应用市场。

目前还没有成熟的高分子质量、低黏度的UV固化树脂的制备方法。高折射率的UV固化材料是大功率LED的封装、蓝宝石光学器件粘接的关键材料。通常有机材料的折射率在1.6以下,而且高折射率材料通常带颜色,耐热性不好;需要采用有机-无机纳米复合才可能得到颜色浅、折射率高于1.7,耐热性较好的材料。可以找到一些制备高折射率材料的实验室方法。

三、高阻隔性UV胶、光固化异向导电胶(UV-ACF)、高耐水性“无影胶”、高强度UV复合胶、 UV医用胶

高阻隔性UV胶、光固化异向导电胶(UV-ACF)、高耐水性“无影胶”、高强度UV复合胶、 UV医用胶等新产品和技术都待开发。

柔性、可卷曲光电子器件都需要UV胶进行粘接和封装,高透明、高阻隔性封装胶是关键材料。现有的有机材料的氧气、水的渗透率低了4~5个数量级,需要与最近刚出现的厚度仅几十微米的可卷曲的玻璃复合,才有望达到阻隔性能的要求。

异向导电胶(ACF)是液晶、等离子等显示器件的定向导电材料,在电视机、电脑、触摸屏以及智能可穿戴电子产品中用途广泛,其结构和导电机理如下图所示,图中的小元点代表高导电的微球,粒径小于10μm,在ACF中的填充量通常小于10%。

图为包含固化剂、需要低温保存、预涂在离型基材上的带状ACF,使用时去除上下离型层、贴合、热压固化;压合后多余的导电微球被挤到空隙处,留在上下微电极间的微球导通电路,与左右的微球不接触,导电性被限制在上下方向。

热固化的ACF如果改成UV固化,可以使运输、保存的条件大为宽松,无需低温存放的严格要求,固化过程无需加热,粘接后无热应力残留,也更高效和快速。由于ACF中的导电粒子含量不多,采用光固化是可能的,但由于在贴合时电极可能仅部分透光,需要从贴合侧面曝光,固化深度可能需要达到10mm级,有一定的困难,需要新的固化技术。

“无影胶”广泛用于玻璃、钟表、工艺装饰工艺品等的粘接和制造,使这些产品的生产过程大为简化,但目前的"无影胶"耐水性不够,比如不能用于鱼缸一类玻璃制品的粘接或封边。对玻璃一类极性基材,需要极性的官能团提供粘接力,但极性的官能团亲水性高,耐水性不足。需要新的技术和专用树脂来开发对玻璃的呈高粘接力的高耐水性“无影胶”。

聚酯膜PET的光学性能好,强度高,阻隔红外线的PET防曝膜技术也成熟,如果有高强度的PET胶,可以形成一系列产品,例如新的建筑节能安全玻璃、安全玻璃膜,采用UV固化的方式生产。

目前的防曝膜对玻璃的粘接力尚可,但还达不到安全玻璃的长期稳定性和耐水等的要求,而现有的UV-PSA胶残留气味大,需要用新树脂和新方法开发高性能的UV-PSA。

中国有巨大的制造业和产品市场,但目前先进技术主要依靠外面输入,与先进制造配套的材料也是靠进口,这种状况正在改变。虽然我国的粘合剂企业成规模的不多,但多年的按订单制造,仿制和改进实践,还是积淀了技术,也形成了不少有一定创新能力的公司。“无影胶”就是我们逐渐优化成形的产品,也开发了UV光学胶。市场需求就是最有效的推动力,未来几年我国UV胶产品和技术将有非常大的进步。

胶粘剂配方设计的条件及应遵循的原则

一、胶粘剂配方设计的条件

通过界面的粘附和物质的内聚等作用,能使两种或两种以上的的制粘或材料连接在一起的天然的和合成的、有机的或无机的一类物质,统称为胶粘剂,又叫粘合剂,习惯上称为胶。(相关阅读:绝对干货满满,胶粘剂产品开发设计你不得不知道的哪些事!)

简而言之,胶粘剂就是通过粘合作用,能使被粘物结合在一起的物质。

所谓内聚即是单一物质内部各粒子靠主价键力(包括离子键、共价键、配位键、金属键等),次价键力(包括范德华力、氢键)结合在一起的状态。

胶粘剂的内聚与分子间力、相对分子质量、交联程度、结晶和分子缠绕等因素有关。

在选择或设计胶粘剂时,必须要明确认识,作为胶粘剂必需要满足以下几点要求:

  1. 不论常温下处于何种状态,在施工或涂布时必须是呈液态。
  2. 对被粘物表面能够完全铺展,充分润湿。
  3. 施工完成后必须通过某种方式使胶粘剂固化或凝聚成坚韧稳定的胶层
  4. 固化后有足够的强度,能够根据粘接要求,可靠连接,传递应力,抵抗破坏
  5. 粘接完成后可以满足特定要求的气候及环境考验

二、胶粘剂配方设计应遵循以下基本原则

  1. 满足被粘物使用环境和使用功能要求,即根据应用环境条件、应用功能,选择性能合适的原材料并进行合理的配方设计。
  2. 满足胶粘剂产品和被粘物设计性能要求,即满足胶粘剂的形态、粘度、胶层厚度、固化条件、粘接性能等设计要求;满足被粘物以连接和密封为主要目的的设计性能。
  3. 满足施加工艺要求,即在配方设计和选择各组分时,充分考虑到施加工艺的限制因素,配制出可用于喷涂、刷涂、浸涂、加热复合等施加工艺条件要求的胶粘剂。
  4. 满足性能/价格比优化的要求,即在胶粘剂配方设计时,务必核算胶粘剂各组分成本,在满足粘接和密封性能的基础上,尽量选用来源丰富、价格低廉的原材料配胶。

胶粘剂与塑料、合成橡胶、合成纤维、涂料并称为五大合成材料。

绝不能把胶粘剂仅理解为几种组份的简单混配,而是涉及多门学科的高度综合,包括高分子化学、材料化学、物理化学、化工传递、化工热力学、化学反应工程、有机化学、无机化学、分析化学、高分子物理、物理学、流变学、生物学、管理学、美学等。

 UV胶粘剂的测试: 

1、粘接力与内聚力

粘接力Adhesion:剥离力测试,存在两种表面之间的力量

内聚力Cohesiion:剪切力测试,胶粘剂材料自身的力量

2、剥离强度与剪切强度

剥离强度:粘附力,用于表征胶粘剂对材料的亲和能力

剪切强度:胶粘剂抗滑移的能力,用于表征胶粘剂自身的内聚强度及胶接建立后的稳定程度

3、低温的影响:

使胶变脆,变硬,

降低胶的初粘性

4、高温的影响:

使胶变软

降低剪切强度

5、粘性,粘弹性,弹性,固体

       <<<<<<<<<<<<<<<硬

粘接性<<<<<<<<<<<<<内聚力

6、软性压敏胶

良好的初期接触面积

较高的初期粘接力

较短或不须驻留时间

     硬性压敏胶

较小的初期接触面积

较低的初期粘接力

须较长的驻留时间

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昆山卡斯特高分子材料有限公司

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