UV胶简介.doc

UV胶简介一、 接着原理：1.1平衡理论对接着剂而言，平衡理论就是表面张力的考虑。胶的表面张力必须降低，才能有效的湿润基材表面，这是良好接着的基本要件。1.2分子理论分子理论是选择适当的官能基，让接着剂分子与基材分子间有较强的作用力，得到较大的分子间结合能量，是良好接着的基本要件之二。1.3接着速度理论从接着速度理论(流变学)的观点来说，即使胶的表面张力能够湿润基材，接着剂分子与基材间有很强的作用力，但是胶在表面扩张和浸透的速度太慢，还是无法发挥最大的强度。所以，适合黏稠度是良好接着的基本要件之三。二、 UV胶的种类UV胶可分为两大类，一是压克力系，一是环氧树脂系。两者各有优缺点，比较如下：比较项目环氧树脂系压克力系反应速度较慢较快硬化深度较低较高照光后的反应性有没有硬化收缩率较低，35%较高，810%表面干燥性极佳视配方而定挥发物含量较低较高挥发刺激性没有有耐溶剂性较佳较差耐酦碱性较佳较差耐水性较佳较差耐热性较佳较差成品价格较贵较便宜以下就两者的主要成份，反应机制及特殊制程来讨论。三、 压克力系UV胶3.1组成 压克力系UV胶是由压克力寡聚合体或单体，起始剂及其它添加剂所构成。3.2反应机制寡聚合体和单体均具有压克力官能基，当光线诱发起始剂产生自由基时，压克力官能基可以和自由基反应，达到光硬化的目的，其反应方程式如下：反应阶段反应方程式起始反应I 2R成长反应R+M MXMX+M MX+1终止反应MX+MY MX+YMX+MY MX+MY3.3自由基的特性 自由基的寿命很短，大约只有数十个ns(10-9秒)。换名话说，压克力系的光硬化剂在照光时会产生自由基来聚合，停止照光时自由基会马上消失殆画，无法再进一步反应。四、 环氧树脂系UV胶4.1组成 环氧树脂系UV胶主要在由树脂、光起使剂、填充剂与其它添加剂所构成的。4.2反应机制 光起始剂在吸收光线能量后，会进行一连串复杂的反应，最后生成质子酸，起始整个光硬化反应。这一类的质子酸有时被称为光酸(Photoacid)或者超强酸(Super acid)。其反应方程式如下：( )3S+MXN- hr ( )3S+MXN-*( )3S+MXN-* ( )2S+ + MXN-( )2S+YH ( )2S+H+Y( )2S+H ( )2S + H+4.3阳离子的特性 质子酸即是阳离子，环氧树脂系UV胶在照光时会产生阳离子聚合，停止照光时阳离子不会马上消失。阳离子在停止照光后的寿命可以长达两三天。照光时产生的阳离子在停止照光后的两三天内会继续反应，提高硬化的各项性质，也可以升高温度来达到后硬化的目的。4.4后硬化制程 对环氧树脂系UV胶而言，后硬化制程有两个目的，一是提高树脂反应率，一是消除光硬化时的收缩应力。 4.4.1提高树脂反应率 不同于基他光硬化剂，光硬化的环氧树脂曝光后还可以加热提高反应率，其原因在于光硬化的环氧树脂是一种活性聚合的系统(阳离子聚合)，照光产生的阳离子不会在照光后马上丧失活性，仍会持续反应一段时间，不断提高成品的物性。就红外线光谱来看，80/1hr的后硬化制程可以提高反应率5%以上。 4.4.2削除光硬化时的收缩应力 光硬化剂 曝光反应时，分子链很快就被冻结住，没有堆栈到位能最低的型能。若是能利用后硬化制程来退火，让分子链排列到最整齐稳定的位置，就能够把这一种内应力消除。五、 影响光硬化反应的因素5.1起始剂的吸收波长 光起始剂的种类繁多，吸收光线波长的位置也各不相同。以BP为例，其吸收波长在315nm以下，适用于提高光硬化树脂的表面硬化速率。TPO的吸收波长约达可见光的蓝光附近(430nm)，应用于材质透明但是紫外线无法穿透的情况。5.2起始剂的吸收感度 起始剂的吸收感度也是影响光硬化反应的一项重要因素。高感度的起始剂有较高的起始效率，能够在光线强度较弱或者是光线能量较低的情况下达到相同效果。添加增感剂可提高起始剂吸收感度。5.3光线的放射波长 相对于起始剂对光线波长的吸收为达续光谱，光源的放射波长多呈现一边疆分布。以低成本水银灯(10-210-3Torr)为例，其放射波长以185nm和254nm为主。由于波长低于300nm的紫外光对皮肤的伤害较大，又会和空气中的气氛产生臭气，所以广泛用于光硬化系统的光源是高压水银灯(102Torr)，其最大的放射波长位于365nm。在高压水银灯中掺杂部份金属卤化物可以把光源的放射波长往可见光方向偏移，俗称卤素灯，其最大的放射波长会出现在蓝光附近的400450nm间。5.4需要的照射能量 光硬化树脂反应条件的叙述是以：特定波长下，单位面积的照射能量(mj/cm2)来做标准。举例来说：一般压克力系的光硬化剂在365nm下反应所需要的能量约15002000 mj/cm2，环气树脂系的光硬化剂约需30006000 mj/cm2，部份感度较高的压克力系统在254nm下反应只需要800 mj/cm2。照射能量的多寡主要是视反应率的需求而定，过少的照射能量会导致胶体硬化不完全，性质未达最适化，过多的照射能量会造成树脂黄化、劣化。5.5光源的强度 树脂所接受到的照射能量(mj/cm2)是以光源强度(mw/cm2)乘照射时间(sec)来表示。以反应需要2000 mj/cm2的系统为例，若使用强度2000mw/cm2的集束点光源来照射，仅需耗费1秒。若使用强度100 mw/cm2的平面光源来照射，需要20秒。若使用晴天的太阳来固化(照度约12 mw/cm2)，则要曝晒1530分钟以上。 光源强度的选择和制程条件、成品性质、成本因素密切相关。以DVD的接着为例，制程上使用非常强的光源，让接着剂在2秒内曝光完毕，以满足快速量产的需求。不过，太强烈的照度对成品性质有负面影响，举例来说，提高n倍的自由基，使得成本速率提高n2倍。换句话说，太强的照度会使接着剂的分子量下降，分子链端变多，从而没有得到最佳强度。 5.6光硬化反应的环境 光硬化接