12 紫外线固化胶黏剂（UV胶）探秘

紫外线固化胶黏剂（UV Curing Adhesive，简称“UV胶”）是一种在紫外线照射下快速固化的胶黏剂，广泛应用于玻璃与珠宝业、玻璃家具、医疗、电子、电器、光电子、光学仪器、汽车等领域粘接。

紫外线化胶黏剂与一般胶黏剂相比，尽管其应用受到一定的限制，如需要UV固化设备、被粘物必须有一面透光等，但UV胶还是有着十分优越的特点，它完全符合“3E”原则，即Energy（节能），Ecology（环保）和Economy（高效、经济），它有着如下不可替代的优势：①无须混合的单组分体系；②固化快，可控制，以秒记；③无溶剂、环保、无污染；④适合高度自动化施工。

20世纪50年代，美国首先把紫外光固化技术应用于感光树脂印刷版的制造。1968年德国拜耳公司开发出不饱和聚酯光固化涂料，UV涂料开始广泛使用。1972年，美国Sun化学公司、Immont公司开发了丙烯酸系列光固化涂料。1977年，Ciba研制成功UV固化丙烯酸酯胶黏剂。20世纪80年代，美国Loctite公司开发出紫外线固化胶黏剂，之后美国Dymax、日本ThreeBond等多家公司开始生产UV胶。

我国在20世纪70年代已经开始了对紫外线固化材料及其工艺的研究。天津合成材料工业研究所于1977年开始研制光固化型阻焊剂，于1979年进行了BH-7光固化阻焊涂料的技术鉴定，用于印刷线路板波峰焊的防焊涂料。20世纪90年后，中国许多单位开始生产UV胶，如济南五三所、北京天山新材料技术有限公司等。

紫外线固化胶黏剂是指在光引发剂的存在下胶液经紫外线（200～450nm波长）催化聚合固化的一种胶黏剂。紫外线固化胶黏剂一般由光交联聚合物、光聚合性单体、助剂和光引发剂组成（如图所示），其基本组成如下。

①光交联性聚合物。分子量在1000以上，一般在1000～5000之间，称为基础聚合物。如聚酯-（甲基）丙烯酸酯树脂、环氧-（甲基）丙烯酸酯树脂、氨基甲酸酯-（甲基）丙烯酸酯树脂、螺环-（甲基）丙烯酸酯树脂、聚醚-（甲基）丙烯酸酯树脂等。

②光聚合性单体。称为单体或活性稀释剂，指带有可自由基聚合的乙烯基官能团。如甲基丙烯酸羟乙酯、（甲基）丙烯酸异冰片酯、（甲基）丙烯酸十六醇酯、乙二醇双（甲基）丙烯酸酯、新戊二醇双（甲基）丙烯酸酯、丙氧基化新戊二醇双（甲基）丙烯酸酯、聚乙二醇双（甲基）丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三（甲基）丙烯酸酯、季戊四醇四（甲基）丙烯酸酯等。

③助剂。如阻聚剂（或稳定剂）、着色剂、触变剂、增黏剂、填充剂、增塑剂等。

④光引发剂。自由基聚合光引发剂有安息香异丙醚、安息香异丁醚、二苯甲酮、联苯甲酰二甲基缩酮、苯甲酰二乙基缩醛、α-羟基环己基苯基酮等。正离子光引发剂有二芳基碘盐、三芳基硫盐、三芳基硒盐、二烷基苯酰甲基硫盐和二烷基羟苯基硫盐，其中最实用的是二芳基碘盐（DPI）和三芳基硫盐（TPS）等。

紫外线固化胶黏剂的配方组成是影响其性能的关键因素，其中光聚合性预聚物是最重要的组分，最终材料的性能如黏附性、硬度、韧性、耐溶剂性等都主要取决于预聚物的种类和结构。另外，所用紫外灯的类型、功率、照射时间、照射距离对UV胶的固化性能都有一定的影响。紫外线可以由碳弧光灯、荧光灯、超高压汞灯、金属卤化物灯和氙灯等产生，比较实用的是超高压汞灯和金属卤化物灯。超高压汞灯的发光管是由石英玻璃制造的，其中封入高纯度的水银和惰性气体。金属卤化物灯是高压汞灯的改良形式，封入发光管的物质，除了水银和惰性气体之外，还有铁和锡的卤化物。金属卤化物灯的优点是光源强度、发光稳定性、分光能量分布均匀性都比较好。照射装置中，为了使发射紫外线的效率稳定，必须对高纯度铝制反射板和灯进行冷却，照射器就由这些冷却机构、反射板和保护挡板所构成。反射板的形状分为集光形、平行光形和散光形三种。还有，氧气对紫外线固化胶黏剂的固化过程有重大的阻碍作用，氧的阻聚作用的结果是产生诱导期，降低聚合速率，使不饱和官能度不能完全消耗。为了降低氧的阻聚作用，除了用惰性气体或透明薄膜隔绝氧之外，也可以采用石蜡。

紫外线固化胶黏剂分自由基聚合光紫外线固化胶黏剂和正离子聚合光紫外线固化胶黏剂两类。目前，大多数有工业价值的紫外固化体系均利用光引发剂的自由基聚合反应。在紫外线照射下，光引发剂分解产生自由基，引发聚合反应，反应过程如下。

近些年，紫外线固化技术有了新的发展，例如，应用新型的光引发剂可使固化波长向可见光方向扩展，可用可见光固化；应用高效的光引发剂可用于有色或含填料体系的粘接，可在透光率低至0.01%～20%的基体之间进行黏合。又如，将UV固化技术和厌氧固化、热固化技术相结合制造出双重固化的产品，它不仅能对透光部分进行光固化，非透光部分也可进行厌氧或热固化。

如今UV胶已在许多工业装配领域取得了成功应用，尤其是需要快速装配的高技术产业领域，例如LCD制造业、照相机等光学产品制造业、光盘制造业（CD、VCD、DVD、DVD-R）、手表制造业、蜂鸣器、手机按键的装配、电子线路板的制造、偏光部件的制造等光电信息产业的电子部件制造。在日用品领域，例如玻璃家具的制造、玻璃工艺品的组装、玩具、珠宝等装饰品的组装上也普遍使用UV胶。甚至传统产业也在大量使用UV胶进行装配，例如磁电机的装配，可获得快速、高效的生产率。汽车行业UV胶的应用也越来越多，如汽车车灯装配、倒车镜的粘接；气袋部件的粘接和燃油喷射系统粘接。医疗行业UV胶的应用也越来越多，如一次性针头、氧气导管、氧气面罩、导尿管、医用过滤器等装配中的粘接以及齿科补牙等。