紫外線固化uv膠

紫外線固化uv膠，簡稱是UV技術，被認為是一種環境友好的綠色技術，亦稱3E技術，即節能（energy）、環保（environment）、經濟（economy），主要套用於塗料、油墨、膠粘劑等領域。

基本介紹

• 中文名：紫外線固化uv膠
• 簡稱：簡稱UV技術
• 主要套用：主要套用於塗料、油墨
• 廣泛套用：廣泛套用於玻璃製品與珠寶業

介紹

紫外線固化技術（簡稱UV技術），被認為是一種環境友好的綠色技術，亦稱3E技術，即節能（energy）、環保（environment）、經濟（economy），主要套用於塗料、油墨、膠粘劑等領域。其中紫外線固化UV膠廣泛套用於玻璃製品與珠寶業、玻璃家俱、醫療器具、電子、電器、光電子、光學儀器、製造等領域，如電子線路板、電子元器件、數位相機、電子稱製造、蜂鳴片等產品的製造。

簡單常識

1.什麼是UV？

UV是紫外線Ultra—Violet ray的簡寫,是波長在200-450nm的這段光線，其中UVA波長在320-390nm,UVB波長在280-320nm，UVC波長在280nm以下,UVV波長在390nm以上。

2．UV固化光源

2.1電極式的UV燈（Arc UV Lamp）便宜，燈管壽命短，UV光輸出比率低；

2.2無電極式的UV燈（Electrode-less）強度穩定，燈管壽命長達3000h,一般產生310nm、365nm、410nm,多為365nm的高壓、中壓汞燈；

2.3 燈泡式UV燈

2.4 燈管式UV燈

2.5 點光源UV燈

3．UV硬化條件

3.1 UV照度與燈管輸出強度、反射鏡的設計、照射距離等參數有關；

3.2 紫外線照射量=紫外線照度×時間

（mi/cm (mw/cm) (s)

3.3 UV能量決定生產效率和固化溫度；

3.4 UV光普分布：燈管種類的選擇如D燈、H燈等；

4.紫外線固化 UV膠組成：由齊聚體、單體、光引發劑、各種助劑；

5.UV固化原理

UV固化材料中的光引發劑（或光敏劑）在紫外線的照射下吸收紫外光後產生活性自由基或陽離子，引發單體聚合、交聯和接支化學反應，使黏合劑在數秒鐘內由液態轉化為固態；

6. UV膠性能特點：

6.1固化快、反應可控制；無溶劑、無污染；適合自動化作業；

6.2 粘接材料廣泛、粘接強度高，可結構粘接、套用面廣泛；

6.3光學性能優；膠液無色透明、固化後透光率>90%，有無影膠之稱；

6.4 耐候性優，不黃變；

6.5 缺點是被粘物必須一面透光，固化時需要設備才能固化；

7.紫外線固化UV膠與其它膠區別：

紫外線固化UV膠在紫外燈照射下1-5S初固，20-30S即可粘接完成，照射後即可達到較高強度，可以滿足自動化生產線節奏的需要，第二代丙烯酸酯結構膠1-10min初固，24h才能達到最高強度，室溫固化環氧結構膠10-120min初固，7d才能達到最高強度。

組成

1、預聚物

預聚物是UV光固化膠的骨架，它是具有反應活性的低分子聚合物，預聚物的主要功能是提供膠層的關鍵性能，例如：粘度、抗張強度、剪下強度、硬度和柔順性等。在光固化自由基體系中使用的預聚物是一些含雙鍵的不飽和聚合物，主要有：聚丙烯酸酯、環氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、不飽和聚酯、聚烯烴/硫醇等，其中環氧丙烯酸酯和聚氨酯丙烯酸酯反應活性高、原料豐富、品種多、價格適中，所以用量最多。

2、單體

輻射固化組分中單體又叫活性稀釋劑，其主要作用是調節粘度和參加聚合反應。單體按官能度的多少可分為單官能單體、二官能單體及多官能單體，單官能單體固化生成線型聚合物，它有利於提高膠層的柔韌性和附著；二官能和多官能單體不僅起反應性稀釋劑的作用，而且起交聯劑的作用，它們對膠層的硬度、韌性和強度有重要影響。增加單體的官能度可加速固化過程，為適應生產具有良好性能的粘合劑，常使用單官能、二官能和多官能的混合物。

自由基固化體系所用的單體主要有於（甲基）丙烯酸酯類、乙烯基類和乙烯基醚類等，如苯乙烯、丙烯酸丁酯、丙烯酸異辛酯、丙烯酸異冰片酯、二縮三丙二醇二丙烯酸酯、已二醇二丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯等。套用這些單體除了考慮粘合的性能，成本等因素外，還要考慮刺激性和毒性，一些刺激性和毒性較大的品種逐漸被淘汰，更多刺激性和毒性低的品種被開發出來並用於工業生產。

陽離子固化體系所用的預聚物和單體與環氧樹脂膠粘劑相類似。

3、光引發劑

光引發劑是任何UV固化體系都需要的主要組分之一，對UV固化體系的靈敏度（固化速率）起決定作用。光引發劑有自由基光引發劑和陽離子光引發劑，分別套用於自由基體系和陽離子體系。自由基引發劑常用的有羰基化合物、偶氮化合物、有機硫化物、氧化還原物質、鹵素化合物、有機金屬化合物、增鹹染料等。套用較廣泛且效果較好的是羰基化合物，主要有聯苯甲醯、二苯甲酮、安息香及其醚化合物如安息香乙醚、安息香丁醚等。

陽離子光引發劑品種少且價格高，所以一直以來陽離子固化體系發展緩慢，所占的份額低。目前套用的種類有二芳基碘鹽，三芳基硫鹽和芳茂鐵鹽等。

與自由基光固化體系相比，陽離子光固化體系具有以下優點：

（1）固化時體積收縮小，附著力強；

（2）不被氧氣所阻聚，在空氣氛圍中可獲得快速而完全的固化；

（3）固化反應不易終止，適用於厚膜和色漆的固化。

表1列出了陽離子固化體系與自由基固化體系的簡單對比。

表1　陽離子固化與自由基固化體系的比較

指　標	自由基固化體系	陽離子固化體系
樹　脂	丙烯酸酯樹脂、不飽和樹脂、聚酯、聚烯烴/硫醇等	環氧樹脂、乙烯基醚樹脂
單　體	丙烯酸酯、乙烯基化合物等	脂環族環氧化合物、乙烯基醚（VE）
引發劑	自由基	陽離子（超強酸）
固化速度	快	對EP：中等；對VE：快
後固化	可忽略	強
對氧的敏感性	強	無
對鹼的敏感性	無	強
對潮氣的敏感性	無	強
氣　味	高	低
價　格	低	高
固化膜特性	收縮率高，附著力差	收縮率低，附著力好

總之，儘管由於開發時間短，以及價格等因素，陽離子光引發體系目前僅占整個UV固化市場約5%，但鑒於上述較之自由基固化體系的優點，將是一類大有前途的光引發體系。由於基礎研究和開發的時間較短，因此尚有很多不夠完善的地方。例如，研究出能夠更多地吸收UV，或吸收更長波長的陽離子引發劑使之免受顏料的影響，這可能就是今後在該領域的一個發展方向。

4、其它助劑

其它助劑有穩定劑、附著力增強劑、顏料色素、觸變劑等，種類和要求大體上與一般丙烯酸粘合劑相同。唯獨顏料和色素的使用需注意對紫外線的吸收和散射，可能會影響固化速度和固化深度。

固化裝置

用於紫外線固化UV膠固化的輻射裝置通稱光固化機，可分為履帶式、箱式、點光源系列。它的構造比較簡單，主要由光源、反射器、冷卻系統（風冷或水冷）和傳動裝置（傳送帶）組成。

紫外線由紫外燈產生，常用的紫外燈源有低壓汞燈、中壓汞燈、高壓汞燈、氙燈、金屬鹵化物燈以及最新式的無極燈。其中中壓汞燈相對便宜、易於安裝和維護，且在此340~380nm範圍波長的強烈輻射峰，正好落在許多光引發體系的吸收譜。因此中壓汞燈獲得廣泛的套用。

套用

自1960年，國外報導了UV光固化膠粘劑以來，人們對其進行了大量的研究．並取得了令人矚目的成就。如今UV膠已在許多工業裝配領域成功套用，尤其是需要快速裝配的高技術產業領域，例如LCD製造業、照相機等光學產品製造業、光碟製造業（CD、VCD、DVD、DVD一R）、手錶製造業、蜂鳴器、手機按鍵的裝配、電子線路板的製造、偏光部件的製造等光電信息產業的電子部件製造。在日用品領域，例如玻璃家具的製造、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。甚至傳統產業也在大量使用UV膠進行裝配，例如磁電機的裝配。可獲得快速、高效的生產效率。

隨著科技人員不斷的研究進取，UV膠的一些缺點得到了克服，套用領域得到擴展。例如，套用新型的光引發劑可使固化波長向可見光方向擴展，可用可見光固化；套用高效的光引發劑可用於有色或含填料體系的粘接，可在透光率低至0.01~20%的基體之間的粘合。又如，將UV固化技術和厭氧固化、熱固化技術相結合製造出雙重固化的產品，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。

表2、表3列出歐洲紫外固化膠粘劑套用情況，其中涉及醫療、玻璃製品、汽車、電器、電子和光電子部分。

表2歐洲紫外光膠粘劑分類市場（噸）

類型	用量（2000年）	用量（2005年）
結構膠粘劑	175	696
非結構膠粘劑	4675	7430
合計	4850	8126

表3　2000－2005年歐洲紫外固化結構膠粘劑套用市場情況（噸、年增長率%）

用途	用量（2000年）	用量（2005年）	增長率（%）
電器/電子/汽車	45	70	9．2
醫療	20	26	5．4
玻璃	20	25	4．6
光電子	90	575	45．0
合計	175	696	.

下面是UV膠一些主要套用領域：

1、在醫療用品中的套用

一次性用品成為紫外光固化膠粘劑用量增長的推動力之一。　技術擴展到將皮下注射針頭與注射器和靜脈注射管粘接上，以及在導尿管和醫用過濾器的使用。歐洲每年在該領域消耗的紫外光膠粘劑估計在20噸，年增長率5.4%。

2、在玻璃和工藝品、珠寶業的套用

紫外光固化膠粘劑用量在其它幾方面的增長勢頭良好，零售商店廚窗和裝修，包括彩色玻璃在內的建築物套用，更重要的是安全玻璃的套用。傳統工藝是用聚乙烯醇縮丁醛粘接，需將塗有這種粘合劑的兩片玻璃疊放在熱壓機中滾壓，溫度130℃，壓力1.3MPa，並維持一定時間。這種安全玻璃的總生產時間約20小時左右。而藉助UV固化粘合劑則僅需幾秒或幾分鐘即可完成粘接過程。這樣大大縮短了生產周期，節省了能源，提高了經濟效益。在珠寶、裝飾品業中，可快速的完成寶石、水晶等鑲嵌、定位等。玻璃家具也是重要的套用領域，儘管受時尚的影響很大。

3、在電器和電子行業套用

紫外光固化膠粘劑在電器和電子套用的發展速度最快，兩者合計的年增長率平均為9．2%，估計用量由2000年的45噸增加到2005年的70噸，主要用途包括：

①智慧卡和導電聚合物顯示器的粘接和密封；

②接線柱、繼電器、電容器和微開關的塗裝和密封；

③印刷電路板（PCB）貼上表面元件；

④印刷電路板上積體電路塊粘接；

⑤線圈導線端子的固定和零部件的粘接。

同樣，汽車工業零部件的粘接通常也屬於這一領域，其套用覆蓋汽車燈裝配、倒車鏡和氣袋部件的粘接和燃油噴射系統。

4、在光電子、信息行業套用

雖然電器、電子和汽車業是發展最快的部分，而消耗量最大的則是具有巨大潛力的光電子信息行業，其中主要包括三個消費領域：數字光碟製造業、光學纖維粘合和液晶和聚合物顯示器。

進入資訊時代，光碟作為最重要的信息載體之一需求量十分驚人，預計未來5年將呈爆炸式增長。無論是現在還是未來都將是紫外光固化膠粘劑最大的套用領域。C D、C D—R、C D—R W製造中主要用於反射膜層、保護膜層的塗覆。而更大的用量是在D V D製造業，關於DVD生產有很重要的二點：首先是不像其前身CD光碟，它的製造依靠兩層聚碳酸酯膜粘接在一起構成基本盤；其次，不是以點而是以面來粘接，使得用量增加。另外用於DVD包裝的密封罩也使用紫外光固化膠粘劑。

DVD的需求趨勢表明，DVD市場加上家庭影院在內有很高的增長率。考慮到諸如多層DVD的潛在技術的發展，用於該領域的市場規模會有巨大的增長，到2005年可達575噸，相應的年增長率可達45%。

光導纖維和導電泵合物顯示器也是套用領域之一，美國已經用光導纖維代替銅線傳輸信號，中國的發展前景也是一片光明。

液晶及聚合物顯示器是LCD技術的延續，最具發展前景的扁平面板顯示技術-液晶顯示器(LCD)，正經歷著迅速發展，成為市場熱點。現時液晶顯示器被廣泛套用於電子設備上，這些設備包括﹕

*手錶、計算器

*電腦顯示器

*電視螢幕

*攝像機/時鐘

*測試儀讀數盤

*汽車電子儀錶盤

*個人數字助理（PDA）顯示屏

紫外光固化膠粘劑在液晶顯示器製造中用途如下：

①光電組件對位臨時固定；

②主機板密封；

③連線埠密封；

④金屬引端子的粘接；

⑤柔性封端；

⑥裸晶片貼裝；

⑦同向異位和薄膜粘接，以及FCOG蓋塗層。

我國是全球液晶顯示器的主要生產地，所用材料仍需大量進口，LCD組裝用UV固化膠粘劑主要使用日本等國的產品，以三鍵公司（Three Bond）為代表。

在計算機硬碟製造用，磁頭與折片粘接工作程式是：把少量的膠加在折片前端的舌片上，再由中央具夾著磁頭放在舌片加膠處。用一定強度的紫外光照射數秒鐘，使膠粘劑初固化；然後從自動粘合機中取出，經加工處理後放人烘箱，在設定的溫度下加熱固化。是屬於紫外—熱固化雙重固化。

5、非結構性紫外光固化膠粘劑

非結構性膠粘劑產量較大，2000年大約生產4000噸，主要類型分為壓敏膠型和紙板和包裝箱用膠。四個成品性良好的紫外光敏膠帶和標籤市場的：

①醫用膠帶和修補用醫療壓敏膠；

②專用工程膠帶，例如汽車和管道業；

③透明電影膠片標籤；

④功能標籤。