UV光固化膠種類及電子行業(yè)應用---1(UV光固膠種類)
UV光固膠亦稱(UV膠、光敏膠、紫外光固化膠),是一種必須通過紫外線光照射固化的膠粘劑。用于透明物件之間的粘接與固定,具有高效的固化速度。它可以作為粘接劑使用,也可作為油漆、涂料、油墨等的膠料使用。紫外線(UV)是肉眼看不見的,是可見光以外的一段電磁輻射,波長在10-400nm的范圍。固化原理是其固化材料中的光引發(fā)劑在紫外線的照射下吸收紫外光(不同的UV材料,所用的紫外光波長也不同,紫外光的波長分別有365、385、395)后產(chǎn)生活性自由基或陽離子,引發(fā)單體聚合、交聯(lián)化學反應,使粘合劑在數(shù)秒或數(shù)十秒內(nèi)有液態(tài)轉(zhuǎn)化為固態(tài)。UV光固化膠粘劑是由基礎樹脂,活性單體,光引發(fā)劑等主成分配以穩(wěn)定劑交聯(lián)劑、偶連劑等助劑組成。其在適當波長的UV光照射下,光引發(fā)劑迅速生自由劑或離子,進而引發(fā)基礎樹脂和活性單體聚合交聯(lián)成網(wǎng)絡結(jié)構,從而達到粘接材料的粘接。紫外線UV固化膠,簡稱是UV技術,被認為是一種環(huán)境友好的綠色技術,亦稱3E技術,即節(jié)能(energy)、環(huán)保(environment)、經(jīng)濟(economy),主要應用于涂料、油墨、膠粘劑等領域。
一、UV光固化膠常見種類分別如下:
1.不飽和聚醋樹脂體系;2.聚酸丙烯酸醋;3.環(huán)氧丙烯酸醋;4.聚氨醋丙烯酸醋;5.多硫醇-多烯體系;6.陽離子固化基礎樹脂;
二、基礎樹脂:
2.1.不飽和聚醋樹脂:
不飽和聚酯樹脂是較早使用的光固化樹脂。它是由不飽和的二元酸(或酸配>混以部分飽和的二元酸(或酸配>與二元醇在引發(fā)劑的作用下反應制成線型聚酯。在其分子結(jié)構中有不飽和的乙烯基單體存在,如果用活潑的乙烯基單體與這類不飽和的乙烯基單體共聚,則交連固化而成為體型結(jié)構。由這種樹脂制得的膠粘劑由于固化過程中體積收縮較大,膠接接頭的內(nèi)應力很大,膠層內(nèi)部容易出現(xiàn)微裂而導致膠接力變小;同時由于高分子鏈中含有酯鍵,遇酸、堿易水解,因而耐介質(zhì)性和耐水性較差,在高溫多濕的環(huán)境下易變形,另外其固化速度較慢,因此綜合性能較差。多數(shù)作為非結(jié)構膠使用。通過降低不飽和鍵含量,采用聚合收縮率小的單體,加入無機填料和熱塑性高分子等,可以改善其的整體性能陽。其的優(yōu)勢是價格低廉,在木器裝飾方面仍有用武之地。另一方面由于合成的原料種類很多,可以制得從堅硬直至非常柔軟的樹脂,僅需加入較少的單體就能獲得低粘度,操作方便。因此至今歐洲市場上其用量還占光固化樹脂總量的24%。
2.2聚酸丙烯酸醋:
它由醇酸縮合來制備,改變多元醇和多元酸的種類,調(diào)節(jié)多元醇、多元酸和 (甲基)丙烯酸的摩爾比可以制得性能各異的膠粘劑。這是一種聚氨酯丙烯酸酯的化學式。在光固化時,引發(fā)劑引起聚氨酯丙烯酸酯的C=C雙鍵與含有不飽和雙鍵的活性溶劑(如含有C=C或環(huán)氧鍵的溶劑)反應(C=C雙鍵斷裂,聚氨酯丙烯酸酯與活性溶劑發(fā)生聚合反應)一般而言,聚醋丙烯酸醋樹脂粘度低,和其他樹脂的相容性好,但其固化收縮率較高,因此作為成型物的時候,成型物的尺寸不太穩(wěn)定,容易因應力而發(fā)生歪曲。有將此種膠用于DVD光盤的報道,粘接性能較好。
2.3環(huán)氧丙烯酸醋:
它由環(huán)氧化合物和 (甲基)丙烯酸或含有一OH的丙烯酸酌化而得到。其中常用的環(huán)氧化合物或環(huán)氧樹脂有雙酚 A環(huán)氧樹脂、六氫鄰苯二甲酸環(huán)氧樹脂、脂肪族環(huán)氧樹脂等。它的特點是在丙烯酸基的p位上有一個一OH基,故粘度較高。分子中含經(jīng)基、醚基、酯基等極性基,使樹脂分子與被粘物分子產(chǎn)生強大的相互作用力,粘接性能優(yōu)異。在電性能、耐熱性方面比丙烯酸酯樹脂優(yōu)良,而且分子量可以任意調(diào)節(jié)。由于其具有環(huán)氧樹脂的強粘接性和好的光固化活性,使其大受歡迎。雙酚 A型環(huán)氧樹脂丙烯酸酯固化物表面硬度高,耐化學性好,但內(nèi)應力大,性脆。近年有不少對其脆性的改善研究報道1401。使用端竣基聚醚增韌EA樹脂得到的端狡基聚醚改性環(huán)氧丙烯酸樹脂提高了樹脂的韌性。
2.4聚氨醋丙烯酸醋:
聚氨酯丙烯酸酯是由多異氰酸酯、多元醇和丙烯酸輕基反應而制得。通過剛性的多異氰酸酯與柔性的聚醚鏈段的適當配合,可以獲得性能各異的樹脂。其制品可以是非常堅硬的狀態(tài)也可以是彈性體乃至非常柔軟的狀態(tài)。聚氨酯丙烯酸酯樹脂兼有聚氨醋的柔韌性 (尤其是低溫韌性)、耐磨性、抗老化性及高撕裂強度和丙烯酸醋良好的耐候性及優(yōu)異的光學性能等優(yōu)點。合成的一般反應式為:-N=C=O+HO- → -NH-COO-;聚氨酯丙烯酸酯光固化材料的重要組成部分,光引發(fā)劑的作用是吸引一定波長的光能后產(chǎn)生潑自由基或陽離子,引發(fā)或催化相應的單體或預聚物的聚合。在紫外光固化體系中,光引發(fā)劑在吸收適當光能后,發(fā)生光物理過程至某一激發(fā)態(tài),若此時的能量大于鍵斷裂所需的能量,就能產(chǎn)生初級活性種,如自由基或離子,從而引發(fā)聚合反應。
2.5多硫醇-多烯體系:
該樹脂實際上是由多元硫醇類化合物和多元烯丙基化合物組成。常用多元硫醇類化合物有:多元烯丙基化合物如:改變多烯的C=C鍵和多元硫醇的-SH的當量比,或多元烯及多元硫醇分子中的官能基的數(shù)目,可以得到從彈性體到樹脂狀的各種形態(tài)的固化物。當應用多元羧酸和烯丙醇反應生成的酯、不飽和羧酸和多元醇生成的酯等多烯和多元硫醇等含有酯鍵的化合物作為硫醇-多烯體系光固化樹脂的主要成分時,在多濕條件下,其固化產(chǎn)物容易發(fā)生水解,導致粘接強度降低:而應用三烯丙基異氰脲酸酯和作為光固化組成物,固化后可得柔軟、、彈性、透明性好及耐濕的固化物。此體系不受空氣中氧的阻聚,且固化收縮率小,多用子通信裝置、光學器件組裝和光纖的粘接。
2.6陽離子固化基礎樹脂:
理論上凡能進行陽離子聚合的單體都可以用于陽離子固化,它是通過烯烴、環(huán)氧、縮酮、內(nèi)醋,硅酮以及其他雜環(huán)化合物各種單體的陽離子聚合或共聚合,可得到理化性能較好的材料。此種機理固化成膜的基礎樹脂出現(xiàn)在80年代末期,有乙烯基醚系列、環(huán)氧系列。乙烯基醚類樹脂可用311基乙烯醚和相應樹脂反應得到。但目前最常用的還是環(huán)氧樹脂或改性環(huán)氧樹脂,主要有環(huán)氧化雙酚A樹脂、環(huán)氧化硅氧烷樹脂、環(huán)氧化聚丁二烯、環(huán)氧化天然橡膠等,其中最常用的是雙酚A環(huán)氧樹脂,但其粘度較高、聚合速度較慢;脂肪族環(huán)氧樹脂化合物一般聚合速度較快,其中 3, 4-環(huán)氧環(huán)己基甲酸-3, 4-環(huán)氧環(huán)己基甲基酯 (CY179)是陽離子固化中最常用的脂肪族環(huán)氧樹脂,它的粘度低、聚合速度快,可與雙酚A環(huán)氧樹脂配合使用。
三、UV光固膠水的特性:
3.1 粘接水晶、玻璃、金屬、塑料與各種材料的粘接都有極好的粘接效果;
3.2 粘接強度高,透明度好,耐水性好,剝離強度強;
3.3 柔韌性配方,固化后不會出現(xiàn)內(nèi)應力開裂現(xiàn)象,耐低溫、高溫高濕性能極優(yōu);
3.4 固化速度快,幾秒鐘定位,一分鐘達到最高強度,極大地提高了工作效率;
3.5 固化后完全透明,產(chǎn)品長期不變黃、不白化;
3.6 可通過自動機械點膠或網(wǎng)印施膠,方便操作。使用由盛達豐自主研發(fā)的高精度、高效率的在線式精密點膠機、涂覆機、精密印刷機等。
SDF-G450,G350精密點膠機、涂覆機系列,全自動噴涂、噴點膠方案設備,整合各類點膠涂膠技術,能夠應對復雜產(chǎn)品的高精度包封、填充、粘接、組裝等應用。重點應用在消費類電子,比如UV光固膠、熱熔膠粘接、底部填充膠、表面貼裝、堆棧封裝、圍壩與填充、FPC元器件補強、增強材料等。
設備的主要優(yōu)勢;減少人工干預,提高設備稼動率;非接觸式點膠,增加生產(chǎn)產(chǎn)能;精準的膠量控制,準確的視覺算法,高點膠作業(yè)良率;且具有傳統(tǒng)點膠無法企及的一致性;非接觸,避免針頭碰撞工件;極小點膠量,適用于更緊湊的空間。盛達豐智能自動化系列設備,為各大電子電器生產(chǎn)企業(yè)實現(xiàn)智能制造提供一大助力;
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