該文章詳細(xì)的闡述了UV膠水（紫外固化膠粘劑）的作用機(jī)理、應(yīng)用現(xiàn)狀和新的研究進(jìn)展。

1、前言：

紫外線膠又稱無影膠、光敏膠、UV膠水，它是指必須通過紫外線光照射才能固化的一類膠粘劑，它可以作為粘接劑使用，也可作為油漆、涂料、油墨等的膠料使用。紫外線固化技術(shù)，被認(rèn)為是一種環(huán)境友好的綠色技術(shù)，近些年取得了快速發(fā)展，主要應(yīng)用于涂料、油墨、膠粘劑等領(lǐng)域。在輻射固化領(lǐng)域中，UV固化膠粘劑雖然所占的比例僅為1%，但發(fā)展卻是最為迅速的。UV固化膠粘劑中，結(jié)構(gòu)性UV膠水約占UV膠水的20%。

近年來，自由基和陽(yáng)離子引發(fā)體系、雜化引發(fā)體系以及雙重固化體系都有大量研究報(bào)道，有很多成果應(yīng)用于時(shí)間。預(yù)聚物和活性稀釋單體的種類及質(zhì)量都有很大提高，這些都促進(jìn)了輻射固化膠粘劑的發(fā)展。

2、作用機(jī)理

粘結(jié)機(jī)理：人們對(duì)粘結(jié)機(jī)理進(jìn)行了大量的研究，提出了很多粘結(jié)理論，其中主要有以下5種。

(1)機(jī)械理論

機(jī)械理論認(rèn)為，膠粘劑必須滲入被粘物表面的空隙內(nèi)，并排除其界面上媳婦的空氣，才能產(chǎn)生粘接作用。

(2)吸附理論

吸附理論認(rèn)為，粘接是由兩材料間分子接觸和界面力產(chǎn)生所引起的。粘接力的主要來源是分子間作用力包括氫鍵力和范德華力。膠粘劑與被粘物連續(xù)接觸的過程叫浸潤(rùn)，要使膠粘劑潤(rùn)濕固體表面，膠粘劑的表面張力應(yīng)小于固體的臨界表面張力，膠黏劑進(jìn)入固體表面的凹陷與孔隙就形成良好潤(rùn)濕。

(3)擴(kuò)散理論

擴(kuò)散理論認(rèn)為，粘接是通過膠粘劑與被粘物界面上分子擴(kuò)散產(chǎn)生的。當(dāng)膠粘劑和被粘物都是具有能夠運(yùn)動(dòng)的長(zhǎng)臉大分子聚合物時(shí)，擴(kuò)散理論基本是適用的。

(4)經(jīng)典理論

經(jīng)典理論又稱為雙電層理論，由于在膠粘劑與被粘物界面上形成雙電層而產(chǎn)生了靜電引力，即相互分離的阻力。當(dāng)膠粘劑從被粘物上剝離時(shí)有明顯的電荷存在，則是對(duì)該理論有力的證實(shí)。但經(jīng)典理論無法解釋性能相同或相近的聚合物之間的粘接。

(5)弱邊界層理論

弱邊界層理論認(rèn)為，當(dāng)粘接破獲被認(rèn)為是界面破壞時(shí)，實(shí)際上往往是內(nèi)聚破壞或若邊界層被破壞(東莞502膠水）。

固化原理：UV固化材料中的光引發(fā)劑（或光敏劑）在紫外線的照射下吸收紫外光后產(chǎn)生活性自由基或陽(yáng)離子，引發(fā)單體聚合、交聯(lián)和接枝化學(xué)反應(yīng)，使粘合劑在數(shù)秒內(nèi)由液態(tài)轉(zhuǎn)化為固態(tài)。

3、結(jié)構(gòu)型UV膠水的組成與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)膠的比較

結(jié)構(gòu)型紫外線固化膠粘劑的固化屬于光引發(fā)的自由基，其基本組成為：基礎(chǔ)聚合物，即光交聯(lián)性聚合物（相對(duì)分子質(zhì)量一般在1000~5000）；光聚合性單體，即單體或活性稀釋劑（常帶有可自由基聚合的乙烯基官能團(tuán)）；助劑，如阻聚劑（或穩(wěn)定劑）、著色劑、觸變劑、增粘劑、填充劑、增塑劑等；光引發(fā)劑，在紫外光照射下可產(chǎn)生活性自由基。

光交聯(lián)性聚合物對(duì)UV固化膠粘劑的性能有決定性的影響，主要有聚酯類，聚醚類，環(huán)氧類，氨基甲酸酯類（甲基）丙烯酸酯等。合理選擇光交聯(lián)性聚合物，可以滿足不同使用要求和不同性能紫外線固化膠的要求。配方設(shè)計(jì)時(shí)，要綜合平衡膠液固化前的工藝性、穩(wěn)定性以及固化物的特性和價(jià)格。

經(jīng)過配方設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)型UV固化膠可以達(dá)到傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)膠的各種性能。而室溫固化環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠10~120min初固，7d才能達(dá)到最高強(qiáng)度；第二代丙烯酸酯結(jié)構(gòu)膠1~30min初固，24h才能達(dá)到最高強(qiáng)度；結(jié)構(gòu)型UV膠水1~5s初固，1h即可達(dá)到最高強(qiáng)度，可以滿足自動(dòng)化生產(chǎn)線節(jié)奏的需要，這是其他類結(jié)構(gòu)膠無法比擬的。

4、UV固化膠粘劑的研究進(jìn)展

自由基光引發(fā)體系應(yīng)用較早，技術(shù)也較為成熟，是目前UV固化膠粘劑的主流。國(guó)內(nèi)外研究了各種具有不同特性的自由基光引發(fā)膠粘劑。如馬家舉等研制的有聚氨酯丙烯酸酯和環(huán)氧丙烯酸酯組成的用于光纖并帶的UV固化膠粘劑，用酰基磷氧化物光引發(fā)劑合成的UV固化膠粘劑，以用于制造光盤，此種膠固化后在80℃、90%相對(duì)濕度下，一周后粘合力優(yōu)良。Acheson公司以丙烯酸-2-芐氧乙酯、聚丁二烯丙烯酸酯、聚氨酯基丙烯酸酯為主原料開發(fā)了耐濕耐熱的UV固化膠粘劑。李桂芝等研究了聚氨酯甲基丙烯酸酯膠/環(huán)氧丙烯酸酯膠自由基混合體系，改善了膠的綜合性能。

倪曉軍等人用甲基丙烯酸改性合成樹脂，用BDMB(Aldrich）作為光引發(fā)劑、二苯甲酮作為光敏劑，以銅粉作為填料，制成紫外固化的各向異性導(dǎo)電膠，可用于對(duì)高溫敏感的液晶顯示。電致發(fā)光技術(shù)中ITO玻璃與激勵(lì)電路的連接。

Dccker、Ngugen等人研制的光固化丙烯腈丁二烯橡膠基熱熔粘合劑，添加二丙烯酸酯或三官能基單體以增大聚合速度和交聯(lián)密度。這種粘合劑具有耐熱性和耐化學(xué)性，適用于層壓制作安全玻璃和柔性印刷版。

Schaeffer等合成了一系列新型丙烯酸酯預(yù)聚物以及多官能團(tuán)丙烯酸酯單體。這些新型的預(yù)聚物對(duì)一系列未經(jīng)電暈處理的基材有良好的粘附力、耐化學(xué)腐蝕性且柔韌性優(yōu)良。

陽(yáng)離子光引發(fā)體系是在上世紀(jì)70年代末發(fā)展起來的，它不僅在鏈終止階段可產(chǎn)生新的引發(fā)中心，而且在光照消失后仍進(jìn)行后固化，是光線不以達(dá)到的部位固化充分。存在的問題是光固化速率慢、預(yù)聚體和稀釋劑及光引發(fā)劑品種少，價(jià)格偏高，受溫度和堿氛圍影響大。

日本專利JP11424用環(huán)狀化合物和橡膠態(tài)聚合物，配以增粘劑、陽(yáng)離子引發(fā)劑配制UV固化膠粘劑，對(duì)不銹鋼有極強(qiáng)的粘接性；JP1017843以液態(tài)合成樹脂（如Adeka Ep-4100或Epikote828）與固態(tài)合成樹脂（如YCN-701）為基料，加陽(yáng)離子引發(fā)劑Sp-170制成UV固化膠粘劑，該膠有良好的初粘力及潤(rùn)濕性能。

芳茂鐵鹽對(duì)環(huán)氧的聚合引發(fā)活性較低，一般在光照后需適當(dāng)加熱，已完成固化交聯(lián)，這種固化滯后看似一種缺陷，但對(duì)一些特殊應(yīng)用場(chǎng)合具有獨(dú)特的價(jià)值。針對(duì)自由基光固化體系和陽(yáng)離子固化體系的優(yōu)缺點(diǎn)，近年雜化體系脫穎而出。此種體系既可自由基聚合又可陽(yáng)離子聚合，得到的自由基-陽(yáng)離子雜化體系兼有兩種體系的優(yōu)點(diǎn)，總和性能更好。

為了組成雜化體系，可以簡(jiǎn)單地將自由基固化體系和陽(yáng)離子固化體系配合，或者將陽(yáng)離子和自由基聚合兩種不同的反應(yīng)統(tǒng)一于一體。楊治中等合成了改性環(huán)氧-莰烯衍生物基聚合物，以自由基-陽(yáng)離子為光引發(fā)劑，具有良好的粘接能力。

由于光固化體系的固化過程是由光引發(fā)的，因此光固化體系也有如下缺點(diǎn)：固化深度有限、在有色和不透明蔡志忠難以應(yīng)用、固化對(duì)象的形狀不能太復(fù)雜等。為此又發(fā)展了將光固化與其他固化方式結(jié)合起來的雙重固化體系：即體系的交聯(lián)或聚合是通過兩個(gè)獨(dú)立的階段完成的，一個(gè)階段是通過紫外光引發(fā)，另一個(gè)階段是通過加熱、濕氣或厭氧進(jìn)行固化。這樣就拓寬了UV固化膠的研究和應(yīng)用領(lǐng)域。

5、結(jié)構(gòu)型UV膠水的發(fā)展前景

據(jù)資料報(bào)道，2000年歐洲結(jié)構(gòu)型紫外光固化膠粘劑合計(jì)用量為175t，其中電子、電氣、汽車45t，醫(yī)療20t，玻璃20t，光電子90t.2005年歐洲結(jié)構(gòu)型紫外光固化膠粘劑市場(chǎng)預(yù)測(cè)為696t，其中光電子575t。美國(guó)和日本結(jié)構(gòu)型紫外光固化膠粘劑市場(chǎng)在未來幾年的增長(zhǎng)率也將超過25%。因此，今后幾年僵尸紫外光固化膠粘劑市場(chǎng)一個(gè)快速發(fā)展時(shí)期。而我國(guó)今后五年預(yù)計(jì)市場(chǎng)年增長(zhǎng)將大于40%。