UV固化膠合劑原理及應用的基礎概念

UV膠黏劑是在特殊配方的樹脂中加入光引發劑（或光敏劑），經過吸收UV光固化設備中的高強度紫外線光(300nm-400nm)照射後，產生活性自由基或離子基，從而引發聚合 、交聯和接枝反應，使樹脂在數秒內由液體轉化為固態，從而實現基材的黏接。這種特殊的固化原理使得UV固化膠合劑在許多應用領域中被廣泛使用。

UV膠的固化原理

一、UV膠黏劑固化原理

       UV膠由預聚物、活性單體、光引發劑（光敏劑）、交聯劑等材料配製而成，在未經紫外線照射前一般呈粘性液體的狀態。 UV固化膠合劑的固化原理基於光引發劑的作用，它能吸收紫外線的能量，並將其轉化為化學能量。當紫外光照射到UV膠時，其中的光引發劑的鍵吸收能量斷裂，分解成活性自由基，活性自由基引發單體聚合、交聯反應，使UV膠在幾秒鐘內由液態轉化為固態 ，是樹脂聚合成型的過程。

二、一般UV固化粘合劑的種類：

       UV固化膠合劑可以分為多種類型，常見的包括：

       - 硅膠UV固化粘合劑：主要由含有矽酸鹽的聚合物組成，固化過程需要紫外線和激活劑的配合。

       - 環氧UV固化粘合劑：由環氧樹脂和含有紫外線敏化劑的活性劑混合而成。

      除了以上兩種常見的類型外，還有其他許多UV固化膠合劑的變體，根據具體的應用需求和材料特性選擇適當的膠合劑類型。

三、UV光固化組成成分

       預聚物：30~50%丙烯酸酯，作為膠合劑的主要組成部分，提供機械強度和結構穩定性；預聚物有：環氧丙烯酸酯，聚氨酯丙烯酸酯，聚醚丙烯酸酯，聚酯丙烯酸酯，丙烯酸樹脂等。

       單體：40~60%，單體有：單官能（IBOA,IBOMA,HEMA等），二官能（TPGDA,HDDA,DEGDA,NPGDA等），三官能及多官能（TMPTA,PETA等）

       光引髮劑：1~6%，引髮劑有：1173，184，907，二苯甲酮等。

       助劑：0.2~1%，助劑有：界面活性劑。

四、UV光固化優勢

       安全：採用低毒性的丙烯酸酯等材料製作，無溶劑，無 VOC揮發物，對環境空氣無污染；

       經濟：比起熱固化，使用紫外光固化的能量利用率高，可節省最高90%的能量；快速：固化速度快，幾秒至幾十秒即可完成固化，有利於自動化生產線，提高勞動生產力 ；

       易用：設備簡單，使用方便，工廠大量生產和家庭小範圍使用都適合；

       相容：和材料的黏結性好，可以與對溫度、濕度敏感的材料結合；

      可調：樹脂的分子量、交聯程度可以透過原料和光照來調節。

然而，UV固化膠合劑也有一些注意要點：

      對紫外線敏感：由於需要紫外線的照射才能固化，因此在固化過程中需要保持紫外線的穩定性和一致性。

      有限的厚度：由於紫外線的穿透性有限，固化的厚度通常受到限制，對於較厚的材料可能需要進行多次固化。

      物料選擇受限：不是所有的材料都適合與UV固化膠合劑搭配使用，因為某些材料可能對紫外線敏感或不適合進行固化反應。

五、 可以配合使用的設備：

      為了有效地應用UV固化膠合劑，可以使用以下設備：

      - UV固化燈：用於提供高強度的紫外線輻射，將膠合劑固化為堅固的結構。

      - 自動化固化系統：包括輸送帶、紫外線控制系統和檢測裝置等，實現自動化的固化過程，提高生產效率。

      - UV固化機器：特殊的固化設備，提供適當的溫度、壓力和固化時間，以確保固化的質量和性能。

UV膠的六種主要應用類別

一、UV壓敏膠（PSA）

       現PSA目前都是經過溶液塗佈、乾燥和化學反應制得，超過60%的溶劑要揮發、燃燒掉，排放高、生產過程長、效率低，產品中還可能殘留溶劑等有害化學品。 用UV固化方式生產PSA，將無溶劑的液態成分塗佈在基材上後，用UV光照射進行光聚合就製成，無需熱烘道，生產線簡化，生產過程環保，幾乎零排放，生產效率也大大提高。

       PSA的產品形式多樣，從裝飾膜、各種保護膜到工程結構膠帶，用途非常廣，在廣告板、電子產品到高階包裝盒中都要用到。

二、UV複合膠

       食品、飲料和一些生物醫學藥品需要高阻隔軟包裝，包裝材料的阻隔性決定和影響可食用的時間。 高阻隔包裝材料由塑膠薄膜與紙張、金屬薄膜複合製成，具有強度高、隔氧和隔水性好、安全衛生無毒、適應印刷的特點，能耐凍和耐120℃高溫。

      目前軟包裝產業的複合膠幾乎都是溶劑型黏合劑，溶劑的品質＞70％，複合過程經由塗佈、溶劑揮發、複合、存放和熟化的工藝步驟，除了易燃、易爆，排放高、 生產過程長、效率低，複合膜中仍殘留有溶劑。 每到精美包裝需求旺盛、交貨急的節日時段，許多複合包裝膜並沒有充分反應和徹底揮發乾淨溶劑就交付使用，殘留的溶劑和未反應完全的化學物質可能滲透、污染食品，這是目前 仍有不少醫藥和食品包裝物的健康指標不符合標準的一個主要原因。 水性黏合劑雖然無溶劑，但乾燥慢、生產效率低，對塑膠的黏合性能也不理想。

       以UV黏合劑取代溶劑型黏合劑，不僅複合膜的生產效率將會大大提高，由原來的幾小時的生產過程減小到一分鐘就可完成；UV黏合劑不含溶劑，無揮發 ，無有害殘留物，更可以確保複合膜達到食品、醫藥等包裝材料的健康和衛生要求。 等溶劑揮發幾個甚至幾十個小時，在此期間施工場所不能使用，若使用光固化黏合劑則不存在這樣的問題，可以先將光固化膠塗佈在地面上，自流平後用紫外線 光照使其固化，表面具有黏性，然後將PVC地板鋪上即可立即使用，不僅大大縮短了施工週期，整個生產過程沒有溶劑揮發，不污染室內空氣。

三、UV建築膠

       UV膠在建築領域的成長動能良好，商店廚窗與裝潢、彩色玻璃都在使用UV膠。 隨著性能的提高，UV建築膠將有很大的發展。

       目前UV固化粘合劑常用於固化玻璃、金屬和塑料材料的黏合。它們能夠提供優異的附著力和耐候性，使得建築結構更加堅固和耐久。此外，UV固化粘合劑還用於固化地板、壁紙和裝修材料，提供快速固化和環境友好的選擇。

四、UV電子膠  

      電子產品領域已經大量使用UV膠，包括排線定位、腳位密封、液晶面板的製備、手機按鍵等，UV固化黏接是電子產品製造中必用的技術手段。 隨著電子產品的薄層化以及有機光電子裝置、柔性可彎曲顯示器件的出現，適應捲對捲製程的UV黏合劑有巨大的需求。 UV固化的高效、快速、及時、可控制性的特性將充分顯現。

      在消費類電子產品領域，UV固化粘合劑廣泛應用於固化電路板、電子元件和配件。其優點在於固化速度快、粘合強度高，能夠提供可靠的連接性。UV固化粘合劑可用於固化微型元件、封裝材料和連接電線，同時提供優異的耐熱性和耐久性。這使得消費類電子產品能夠實現更小型化、輕量化和高性能化。

      在汽車電子領域，UV固化粘合劑被廣泛應用於固化複合材料、密封膠和膠合結構。它們能夠提供優異的機械強度和耐熱性，以滿足汽車業對高溫環境和振動的要求。同時，UV固化粘合劑具有快速固化的特點，有助於提高汽車生產線的效率和生產速度。

五、UV光學膠    

      在光學設備領域，UV固化粘合劑被廣泛應用於固化光學元件和光纖連接。它們能夠提供高度透明度、優異的光學性能和精確的固化控制，確保光學設備的精確性和可靠性。UV固化粘合劑在光學鏡片、光學纖維連接器和光學濾光片的製造過程中發揮關鍵作用，同時提供快速固化和高效生產的優勢。

      觸控螢幕目前是UV光學膠的最大單一應用。 觸控螢幕中的UV光學膠有3個功能：黏接、增加透光性和提升抗衝能力，需要滿足嚴格的性能要求，包括顏色、耐候性和環境穩定性、電器性能、光學性能等。 觸控螢幕貼合涉及的黏接材質主要有：玻璃、ITO導電層、PET、 PMMA、PC等。 當觸控螢幕採用藍寶石用後，為提高透光度將需要更高折射率的UV膠。

      目前用於觸控螢幕的有液態（LOCA）和固態（OCA）光學膠，前者用程序控制點膠機點膠，蓋上玻璃蓋板、流平和充滿後透過蓋板固化，具有填充性好、施 膠方便的優點，但需要做溢膠清理；OCA是無基材的雙面PSA，上下都是離型膜，使用時先去除輕離型膜進行貼合，然後去除重離型膜再與另 一黏接面貼合。 早先的觸控螢幕採用的液態膠是熱固化，生產過程長，效率低，現在已經全部轉變為UV固化膠。 目前的OCA還是採用傳統的溶劑型膠經過塗佈、乾燥、熱交聯製程生產，烘道長，灰塵等造成的瑕疵多。 改用UV固化製程將大大提高生產效率、降低設備投入和生產成本。

六、UV醫用膠

       UV膠在醫療領域有極大的成長空間，例如醫用壓敏膠或膠帶改為UV固化製備，可以形成系列產品。在醫療領域，UV固化粘合劑被廣泛應用於醫療器械的組件和配件的固化。它們能夠提供優異的衛生性能和固定性，同時快速固化，有助於提高生產效率。UV固化粘合劑可用於固化醫療器械的接合處、膠合部分和密封材料，確保產品的安全性符合ISO 10993醫療認證和可靠性。

      在导管、注射器和针头、麻醉面罩、储液器、管组和医疗电子组件等产品中得到应用。一个关键的好处是它们可以在几秒钟内“按需”在暴露于正确波长的紫外线下固化。它们减少了对夹具和工具的需求，从而释放了工厂空间，并且是单一部件，这意味着没有混合和减少浪费。

總結來說，UV固化粘合劑在消費類電子產品、汽車電子、食品及包裝、建築、醫療和光學設備等領域中具有廣泛的應用。它們提供快速固化、高強度、耐熱性、耐化學腐蝕等優越性能，同時符合環境友好和安全性要求，適應了各個應用場景的需求。

UV粘合劑類型及其優勢以及適用場景

一、光固化型UV粘合劑：

      光固化型UV粘合劑是最常見的類型，其在紫外線照射下進行光聚合反應。它們具有以下優勢：

      - 快速固化：光聚合型UV粘合劑可以在幾秒鐘到幾分鐘內快速固化，提高生產效率。

      - 高強度：固化後的粘合具有優異的機械強度和剝離強度，確保可靠的黏合。

      - 高透明度：固化後的粘合具有高度透明度，適用於需要光學透明性的應用場景。

      - 無溶劑：光聚合型UV粘合劑不含有機溶劑，符合環境友好要求。

      適用場景：

      - 電子產品：光聚合型UV粘合劑適用於固化電子零件、封裝材料和連接電線等。

      - 包裝行業：適用於食品包裝、藥品包裝等需要快速固化和無溶劑的應用場景。

      - 光學設備：適用於固化光學鏡片、光學纖維連接器等需要高透明度和精確固化的應用場景。

二、熱固化型UV粘合劑：

      熱固化型UV粘合劑需要在UV照射後進行熱固化反應。它們具有以下優勢：

      - 高耐熱性：熱固化型UV粘合劑固化後可以提供較高的耐熱性和耐溫性能。

      - 較長的操作時間：相較於光聚合型，熱固化型UV粘合劑具有較長的操作時間，便於粘合過程的調整和校準。

      適用場景：

      - 汽車零部件：熱固化型UV粘合劑適用於汽車零部件的固化，能夠在高溫和振動環境下提供優異的粘合性能。

      - 電子封裝：適用於固化電子元件的封裝材料，提供耐熱性和耐化學腐蝕性能。

三、水性UV粘合劑：

      水性UV粘合劑是一種環保型的UV粘合劑，使用水作為溶劑。它們具有以下優勢：

      - 無溶劑：水性UV粘合劑不含有機溶劑，環境友好，減少對操作人員的健康和環境的影響。

      - 低氣味：與傳統的有機溶劑型粘合劑相比，水性UV粘合劑具有較低的氣味，提供更好的工作環境。

      適用場景：

      -居家裝潢：可用於牆面、地板、磁磚、木材等材質的黏合，附著力強、無異味,確保室內環境清新

      -汽車船舶製造：可用於船體黏合、船艙門窗密封、船舶組裝等，性能穩定，確保產品質量

      當下，環保理念已成為社會各界的共識,各行各業都在為實現可持續發展而不懈努力。作為一種新興的黏合材料，UV黏合劑憑藉其獨特的優勢，正逐步成為環保黏合領域的佼佼者。

      UV黏合劑具有符合環保要求的多個優點。憑藉這些突出的環保優勢，UV黏合劑正在各個領域得到廣泛應用,在未來的發展中也必將扮演更加重要的角色。隨著社會對環保的持續關注，以及各產業永續發展目標的不斷升級,UV黏合劑必將成為滿足未來環保需求的理想選擇。

UV粘合劑的可持續優勢

1. 無溶劑：傳統的粘合劑常常含有揮發性有機溶劑，它們對環境和人體健康都具有潛在的風險。相比之下，UV粘合劑通常是無溶劑的，因為它們在固化過程中不需要添加溶劑。這減少了對環境的污染，同時提供更安全的工作環境。
2. 低VOC排放：VOC（揮發性有機化合物）是對大氣環境造成污染的主要因素之一。傳統的粘合劑中的有機溶劑會揮發並釋放VOC。相比之下，UV粘合劑的固化過程是紫外線聚合反應，不需要揮發性有機溶劑，因此其VOC排放極低，對環境影響較小。
3. 能源節約：UV粘合劑的固化過程是一個光聚合反應，只需要在短時間內照射紫外線即可固化，相比傳統的熱固化方法，節約了能源消耗。此外，由於固化時間短，生產效率提高，進一步節約了能源和生產成本。

      未來，UV粘合劑的發展方向主要包括以下幾個方面：

1. 高性能：未來的UV粘合劑將朝著提高黏合強度、耐熱性、耐化學腐蝕性等性能方面發展，以滿足更加嚴苛的應用需求，如汽車、航空航天、光學等領域。
2. 可持續性：環保和可持續發展是未來產品發展的重要趨勢。未來的UV粘合劑將更加注重材料的可再生性、生態友好性以及循環利用能力，以減少對自然資源的消耗和環境的影響。
3. 多功能性：未來的UV粘合劑可能具有更多的功能，如抗菌、導電、防火等，以應對特殊應用需求。這將擴大UV粘合劑的應用領域，如醫療、電子、建築等。
4. 高效生產：未來的UV粘合劑將繼續追求更高的生產效率和自動化程度，以滿足大規模生產和工業化生產的需求。這將有助於降低生產成本，提高生產效率。

總而言之，未來的UV粘合劑將繼續致力於提供高性能、環保可持續、多功能性和高效生產的產品。這將使UV粘合劑在各個領域中得到廣泛應用，同時為環境和可持續發展做出貢獻。我司也將繼續專注於UV黏合劑的技術創新和應用拓展,為客戶提供更環保、高效的解決方案。