UV光固化膠黏劑的組成

UV光固化膠黏劑的核心組成包括光引發劑（光敏劑）、活性稀釋劑和預聚物，同時常添加少量功能性助劑以優化性能。以下將詳細介紹各組分的作用及分類。

1. 光引髮劑

光引發劑是UV光固化膠黏劑中最關鍵的部分，其作用是在紫外光照射下吸收能量並引發聚合反應。根據引發機理，光引髮劑可分為以下幾類：

1. 自由基聚合引發劑

    

2. 陽離子聚合引發劑

    

3. 能量轉移型引發劑

    

4. 離子反應型引髮劑

1) 自由基聚合引發劑
自由基聚合引發劑進一步分為裂解型和奪氫型兩類。

• 裂解型引發劑：在紫外光照射下，光引發劑分子受激發裂解為自由基，引發聚合反應。常見的裂解型引髮劑包括：

  • 安息香類：如安息香乙醚、安息香丁醚、安息香雙甲醚（PI BDK）等。這類引發劑光引發效率高，但穩定性較差，且易黃變。

  • 新一代裂解型引發劑：如2-羥基-2-甲基-1-苯基甲酮（PI 1173）和1-羥基-環己基-苯基甲酮（PI 184）。這些引發劑具有更廣的紫外線吸收範圍、更長的貯存壽命以及無黃變現象，逐漸取代了傳統安息香類產品。

2) 奪氫型引髮劑

奪氫型引發劑的反應機制是：引發劑分子吸收能量後被激發，接著從預聚體或單體分子中提取氫原子，形成自由基。常見的奪氫型引髮劑包括：

• 二苯甲酮與胺類化合物

   

• 硫雜蒽酮類

   

• 樟腦醌

   

• 雙咪唑類

奪氫型引發劑的引發效率較低，因此通常需要與供氫體（如胺類化合物）搭配使用，以提高反應效率。

3) 陽離子聚合引髮劑

陽離子聚合引發劑在紫外光照射下發生一系列分解反應，最終生成超強質子酸或路易斯酸，作為活性種引發乙烯基、環氧基等單體的聚合。根據化學結構，陽離子聚合引髮劑可分為以下幾類：

• 鹽類：如碘鎓鹽、硫鎓鹽

   

• 金屬有機物類

   

• 有機矽烷類

其中，碘鎓鹽、硫鎓鹽和鐵芳烴是最具代表性的陽離子引發劑。它們克服了傳統重氮鹽穩定性差、釋放氮氣等問題，具有更高的反應效率和穩定性。

4) 能量轉移型引髮劑

能量轉移型引髮劑的反應機制是：光敏劑吸收能量後將其傳遞給引髮劑，而光敏劑本身不會發生化學變化。光敏劑與光引髮劑的主要差異在於：

• 光引髮劑：直接參與反應，引發體系聚合交聯。

• 光敏劑：僅傳遞能量，不參與化學反應。

光敏劑的作用類似化學反應中的催化劑，能夠加速光化學反應並拓寬光敏樹脂的感光波長範圍。常用的光敏劑包括：

• 二苯甲酮
• 硫雜蒽酮

5) 離子反應型引髮劑

離子反應型引髮劑的反應機制是：電子給體與受體經由電子或電荷轉移，可能生成電子轉移複合物或激發複合物。陽離子引發劑主要包括：

• 二芳基碘鹽

   

• 三芳基硫鹽

這些引髮劑的負離子通常是親核性極弱的金屬錯合物離子，具有更高的穩定性和反應效率，解決了傳統重氮鹽釋放氮氣和穩定性差的問題。

2. 活性稀釋劑

活性稀釋劑在UV光固化膠黏劑中具有雙重作用：稀釋預聚物以調節黏度，同時參與交聯反應以影響固化膜的性能。在選擇活性稀釋劑時，需綜合考慮以下因素：

• 與預聚物的相容性

   

• 毒性

   

• 揮發性

   

• 降黏度效率

2.1 活性稀釋劑的分類

活性稀釋劑依官能基數量可分為以下幾類：

1. 單官能基單體：如丙烯酸羥乙酯（HEA）、甲基丙烯酸羥丙酯（HPMA）、丙烯酸異冰片酯（IBOA）。

   • 特點：揮發性低、柔韌性好，但固化速度較慢。

      

   • 應用：適用於對柔軟度要求較高的場景。

    

2. 雙官能基單體：如二縮三丙二醇二丙烯酸酯（TPGDA）。

   • 特點：固化速度快，交聯密度適中，綜合性能優異。

      

   • 應用：廣泛用於通用型UV膠黏劑。

    

3. 多官能基單體：如季戊四醇三丙烯酸酯（PETA）。

   • 特點：交聯密度高，固化膜硬度大，但柔韌性較差。

      

   • 應用：適用於對硬度要求較高的場景。

    

自由基固化稀釋劑以丙烯酸酯類為主，例如：

• 丙烯酸異癸酯：揮發性小，柔順性佳。

   

• 丙烯酸異冰片酯：低毒性、低揮發，固化速度快，收縮率小。

陽離子固化稀釋劑主要包括低分子量環氧化合物和乙烯基醚化合物，具有毒性小、揮發性低、無刺激性氣體的特點，常與環氧樹脂配合使用。

2.2 活性稀釋劑的用量及選擇

活性稀釋劑的種類和用量直接影響固化膠層的性能：

1. 低交联密度：当交联点较少时，活性单体作为交联点，分子链长度较长，链段仍可运动，固化膜表现出较高的柔韧性。

2. 高交联密度：当交联点增多时，键间距变短，单键内旋作用消失，固化膜变硬、变脆。

因此，在實際應用中，需依具體需求平衡交聯密度與性能：

• 高柔韌性需求：選擇單官能基或雙官能基單體，並控制用量。
• 高硬度需求：選擇多官能基單體，並適當增加用量。

3. 預聚物簡介

預聚物是光固化膠合劑中主要成分，負責決定固化後產品的基本性能。它的分子量通常較低，範圍在幾百到幾千之間，過高的分子量會導致黏度過大，影響調配和施工。

常見的自由基固化預聚物

常用的自由基固化預聚物包括不飽和聚酯、丙烯酸酯、環氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯和聚酯丙烯酸酯等。不飽和聚酯膠合劑固化時體積收縮和內應力較大，容易出現微裂紋，進而降低黏結力。

環氧丙烯酸酯

環氧丙烯酸酯是最常用的光固化低聚物，分為雙酚A型、酚醛型和改性型，其中雙酚A型應用最廣。其優點包括反應速率快、固化後硬度及強度高、光澤度佳、耐化學腐蝕。然而，它的缺點是膜層柔性不足和脆性高，固化後殘留較多未反應的丙烯酸酯基團，對耐老化和抗黃變性能不利。因此，通常需要添加活性稀釋劑來降低黏度。

聚氨酯丙烯酸酯

聚氨酯丙烯酸酯因其合成工藝靈活，能夠調節性能，應用越來越廣泛。它能提高膠膜的柔韌性、降低應力收縮、改善附著力。但其光聚合反應活性相對較低，需透過添加多官能度預聚物或稀釋劑來提升聚合速率。

聚酯丙烯酸酯

聚酯丙烯酸酯是在飽和聚酯基礎上引入光活性基團，黏度低於環氧和聚氨酯丙烯酸酯，但光固化速率受到影響，表面氧阻聚現像明顯，因此應用範圍不如前者廣泛。

透過對預聚物的理解，可以優化光固化膠合劑的性能，滿足不同應用需求。

4. 其他助劑
除上述組件外，視需要還可加入增塑劑、 流平劑+、穩定劑、防老劑、抗氧劑等各種助劑。

綜上所述，UV固化膠作為現代膠合劑技術的重要組成部分，憑藉其快速固化、高效能和環保特性，正在各行業中廣泛應用。從電子產品的封裝到汽車零件的組裝，UV固化膠展現出卓越的性能和多樣化的應用潛力。

隨著科技的不斷進步，UV固化膠的配方和製程也持續優化，以滿足市場對更高性能、更多功能的需求。未來，隨著環保法規的日益嚴格和用戶對性能的高要求，UV固化膠有望在更多領域展現其獨特優勢。