UV膠粘劑的分類(lèi):
- UV壓敏膠(PSA)PSAS
- UV建筑膠:玻璃膠
- UV三防膠:PCB低粘度樹(shù)脂合成,可以使用在選擇性噴涂設備上,具有防水性和抗震性,耐鹽霧、擊穿強度也強于其他三防漆??梢员苊饨M裝產(chǎn)品過(guò)程接觸各種污染源,如組件殘渣、指紋、灰塵、油脂等
- UV復合膠/貼合膠/層壓膠
- UV電子膠:主要分為粘接、固定、涂覆(披覆,密封,灌封)三種應用功能。排線(xiàn)定位、管腳密封、液晶面板的制備、手機按鍵等UV固化粘接這方面的應用需求焊點(diǎn)補強、排線(xiàn)補強、固定、涂覆
- UV醫用膠:醫用器械生產(chǎn)上粘接PC,PVC醫療塑料。一次性的導管,針筒的粘接,內窺鏡的粘合,部分透明度高 的醫療器械粘合
- UV光學(xué)膠:LOCA,OCA
- UV轉印膠:2D,3D,3.5D
UV光固化膠粘劑面臨的難點(diǎn)
一、UV固化技術(shù)層面
在UV固化技術(shù)方面,提高官能團以及單體的UV固化轉化率,降低固化的體積收縮率,對于提高UV膠的性能、擴展應用性能特別重要。
殘留的官能團會(huì )使得光固化后的粘合劑層的性能逐步變化,比如可能硬化、收縮、破壞粘接層;單體轉化不完全,固化物會(huì )產(chǎn)生異味或刺激性氣味,影響UV-PSA的可使用性;固化過(guò)程的體積收縮越小,粘合劑的粘接力越強,界面變形越小,這對光電子功能器件的粘接非常關(guān)鍵。
自由基UV膠的體積收縮一般大于5%,陽(yáng)離子UV膠的體積收縮可以很小,但光產(chǎn)酸劑的分解物對一些應用有影響,同時(shí)原料品種有限,導致陽(yáng)離子UV膠應用有限。
二、基于天然產(chǎn)物以及生物質(zhì)的UV樹(shù)脂、高分子質(zhì)量低黏度UV樹(shù)脂、高折射率UV原料
開(kāi)發(fā)基于天然產(chǎn)物以及生物質(zhì)的UV固化樹(shù)脂,開(kāi)發(fā)高分子質(zhì)量、低黏度的UV固化樹(shù)脂,制備高折射率的UV固化原材料。天然產(chǎn)物或生物質(zhì)原料的UV固化樹(shù)脂,可以完全分解,回歸自然,對環(huán)境和生態(tài)的影響小,以此開(kāi)發(fā)UV復合膠、UV-PSA的經(jīng)濟和社會(huì )意義都很大。
UV樹(shù)脂通常是分子質(zhì)量在一萬(wàn)以下的齊聚物,高分子質(zhì)量的樹(shù)脂黏度大,需要稀釋劑降低黏度,但高分子質(zhì)量的樹(shù)脂,即使所帶的官能團少也可以快速固化,氧阻聚不明顯,體積收縮小,非常適合高性能UV-PSA;用高分子質(zhì)量、低黏度的UV固化樹(shù)脂可以開(kāi)發(fā)出耐候性好、粘接力強而穩定的UV建筑膠,可用于新型安全玻璃、節能玻璃,有巨大的應用市場(chǎng)。
目前還沒(méi)有成熟的高分子質(zhì)量、低黏度的UV固化樹(shù)脂的制備方法。高折射率的UV固化材料是大功率LED的封裝、藍寶石光學(xué)器件粘接的關(guān)鍵材料。通常有機材料的折射率在1.6以下,而且高折射率材料通常帶顏色,耐熱性不好;需要采用有機-無(wú)機納米復合才可能得到顏色淺、折射率高于1.7,耐熱性較好的材料??梢哉业揭恍┲苽涓哒凵渎什牧系膶?shí)驗室方法。
三、高阻隔性UV膠、光固化異向導電膠(UV-ACF)、高耐水性“無(wú)影膠”、高強度UV復合膠、 UV醫用膠
高阻隔性UV膠、光固化異向導電膠(UV-ACF)、高耐水性“無(wú)影膠”、高強度UV復合膠、 UV醫用膠等新產(chǎn)品和技術(shù)都待開(kāi)發(fā)。
柔性、可卷曲光電子器件都需要UV膠進(jìn)行粘接和封裝,高透明、高阻隔性封裝膠是關(guān)鍵材料?,F有的有機材料的氧氣、水的滲透率低了4~5個(gè)數量級,需要與最近剛出現的厚度僅幾十微米的可卷曲的玻璃復合,才有望達到阻隔性能的要求。
異向導電膠(ACF)是液晶、等離子等顯示器件的定向導電材料,在電視機、電腦、觸摸屏以及智能可穿戴電子產(chǎn)品中用途廣泛,其結構和導電機理如下圖所示,圖中的小元點(diǎn)代表高導電的微球,粒徑小于10μm,在A(yíng)CF中的填充量通常小于10%。
圖為包含固化劑、需要低溫保存、預涂在離型基材上的帶狀ACF,使用時(shí)去除上下離型層、貼合、熱壓固化;壓合后多余的導電微球被擠到空隙處,留在上下微電極間的微球導通電路,與左右的微球不接觸,導電性被限制在上下方向。
熱固化的ACF如果改成UV固化,可以使運輸、保存的條件大為寬松,無(wú)需低溫存放的嚴格要求,固化過(guò)程無(wú)需加熱,粘接后無(wú)熱應力殘留,也更高效和快速。由于A(yíng)CF中的導電粒子含量不多,采用光固化是可能的,但由于在貼合時(shí)電極可能僅部分透光,需要從貼合側面曝光,固化深度可能需要達到10mm級,有一定的困難,需要新的固化技術(shù)。
“無(wú)影膠”廣泛用于玻璃、鐘表、工藝裝飾工藝品等的粘接和制造,使這些產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程大為簡(jiǎn)化,但目前的"無(wú)影膠"耐水性不夠,比如不能用于魚(yú)缸一類(lèi)玻璃制品的粘接或封邊。對玻璃一類(lèi)極性基材,需要極性的官能團提供粘接力,但極性的官能團親水性高,耐水性不足。需要新的技術(shù)和專(zhuān)用樹(shù)脂來(lái)開(kāi)發(fā)對玻璃的呈高粘接力的高耐水性“無(wú)影膠”。
聚酯膜PET的光學(xué)性能好,強度高,阻隔紅外線(xiàn)的PET防曝膜技術(shù)也成熟,如果有高強度的PET膠,可以形成一系列產(chǎn)品,例如新的建筑節能安全玻璃、安全玻璃膜,采用UV固化的方式生產(chǎn)。
目前的防曝膜對玻璃的粘接力尚可,但還達不到安全玻璃的長(cháng)期穩定性和耐水等的要求,而現有的UV-PSA膠殘留氣味大,需要用新樹(shù)脂和新方法開(kāi)發(fā)高性能的UV-PSA。
中國有巨大的制造業(yè)和產(chǎn)品市場(chǎng),但目前先進(jìn)技術(shù)主要依靠外面輸入,與先進(jìn)制造配套的材料也是靠進(jìn)口,這種狀況正在改變。雖然我國的粘合劑企業(yè)成規模的不多,但多年的按訂單制造,仿制和改進(jìn)實(shí)踐,還是積淀了技術(shù),也形成了不少有一定創(chuàng )新能力的公司?!盁o(wú)影膠”就是我們逐漸優(yōu)化成形的產(chǎn)品,也開(kāi)發(fā)了UV光學(xué)膠。市場(chǎng)需求就是最有效的推動(dòng)力,未來(lái)幾年我國UV膠產(chǎn)品和技術(shù)將有非常大的進(jìn)步。
膠粘劑配方設計的條件及應遵循的原則
一、膠粘劑配方設計的條件
通過(guò)界面的粘附和物質(zhì)的內聚等作用,能使兩種或兩種以上的的制粘或材料連接在一起的天然的和合成的、有機的或無(wú)機的一類(lèi)物質(zhì),統稱(chēng)為膠粘劑,又叫粘合劑,習慣上稱(chēng)為膠。(相關(guān)閱讀:絕對干貨滿(mǎn)滿(mǎn),膠粘劑產(chǎn)品開(kāi)發(fā)設計你不得不知道的哪些事!)
簡(jiǎn)而言之,膠粘劑就是通過(guò)粘合作用,能使被粘物結合在一起的物質(zhì)。
所謂內聚即是單一物質(zhì)內部各粒子靠主價(jià)鍵力(包括離子鍵、共價(jià)鍵、配位鍵、金屬鍵等),次價(jià)鍵力(包括范德華力、氫鍵)結合在一起的狀態(tài)。
膠粘劑的內聚與分子間力、相對分子質(zhì)量、交聯(lián)程度、結晶和分子纏繞等因素有關(guān)。
在選擇或設計膠粘劑時(shí),必須要明確認識,作為膠粘劑必需要滿(mǎn)足以下幾點(diǎn)要求:
- 不論常溫下處于何種狀態(tài),在施工或涂布時(shí)必須是呈液態(tài)。
- 對被粘物表面能夠完全鋪展,充分潤濕。
- 施工完成后必須通過(guò)某種方式使膠粘劑固化或凝聚成堅韌穩定的膠層
- 固化后有足夠的強度,能夠根據粘接要求,可靠連接,傳遞應力,抵抗破壞
- 粘接完成后可以滿(mǎn)足特定要求的氣候及環(huán)境考驗
二、膠粘劑配方設計應遵循以下基本原則
- 滿(mǎn)足被粘物使用環(huán)境和使用功能要求,即根據應用環(huán)境條件、應用功能,選擇性能合適的原材料并進(jìn)行合理的配方設計。
- 滿(mǎn)足膠粘劑產(chǎn)品和被粘物設計性能要求,即滿(mǎn)足膠粘劑的形態(tài)、粘度、膠層厚度、固化條件、粘接性能等設計要求;滿(mǎn)足被粘物以連接和密封為主要目的的設計性能。
- 滿(mǎn)足施加工藝要求,即在配方設計和選擇各組分時(shí),充分考慮到施加工藝的限制因素,配制出可用于噴涂、刷涂、浸涂、加熱復合等施加工藝條件要求的膠粘劑。
- 滿(mǎn)足性能/價(jià)格比優(yōu)化的要求,即在膠粘劑配方設計時(shí),務(wù)必核算膠粘劑各組分成本,在滿(mǎn)足粘接和密封性能的基礎上,盡量選用來(lái)源豐富、價(jià)格低廉的原材料配膠。
膠粘劑與塑料、合成橡膠、合成纖維、涂料并稱(chēng)為五大合成材料。
絕不能把膠粘劑僅理解為幾種組份的簡(jiǎn)單混配,而是涉及多門(mén)學(xué)科的高度綜合,包括高分子化學(xué)、材料化學(xué)、物理化學(xué)、化工傳遞、化工熱力學(xué)、化學(xué)反應工程、有機化學(xué)、無(wú)機化學(xué)、分析化學(xué)、高分子物理、物理學(xué)、流變學(xué)、生物學(xué)、管理學(xué)、美學(xué)等。
?UV膠粘劑的測試:?
1、粘接力與內聚力
粘接力Adhesion:剝離力測試,存在兩種表面之間的力量
內聚力Cohesiion:剪切力測試,膠粘劑材料自身的力量
2、剝離強度與剪切強度
剝離強度:粘附力,用于表征膠粘劑對材料的親和能力
剪切強度:膠粘劑抗滑移的能力,用于表征膠粘劑自身的內聚強度及膠接建立后的穩定程度
3、低溫的影響:
使膠變脆,變硬,
降低膠的初粘性
4、高溫的影響:
使膠變軟
降低剪切強度
5、粘性,粘彈性,彈性,固體
?? 軟? ? <<<<<<<<<<<<<<<硬
粘接性<<<<<<<<<<<<<內聚力
6、軟性壓敏膠
良好的初期接觸面積
較高的初期粘接力
較短或不須駐留時(shí)間
?? ? 硬性壓敏膠
較小的初期接觸面積
較低的初期粘接力
須較長(cháng)的駐留時(shí)間