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UV減粘膠粘劑(也稱為可移除UV膠、臨時(shí)固定UV膠、UV減粘膠或UV可剝離膠)是一種特殊的光固化膠粘劑。它在初始固化后提供牢固的粘接強(qiáng)度,但在特定條件下(通常是再次照射特定波長的UV光)后,其粘接力會(huì)顯著降低甚至完全消失,從而實(shí)現(xiàn)被粘物的無損傷、易清潔分離。這項(xiàng)技術(shù)在需要臨時(shí)固定、精確定位、保護(hù)或后續(xù)需要無損拆卸的應(yīng)用中極具價(jià)值。
光固化(初始粘接):
與常規(guī)UV膠類似,在第一次照射UV光(通常是UVA,365nm或395nm)時(shí),光引發(fā)劑吸收光能產(chǎn)生自由基或陽離子。
這些活性物種引發(fā)低聚物和單體中的雙鍵(丙烯酸酯體系)或環(huán)氧基團(tuán)(陽離子體系)發(fā)生快速聚合反應(yīng),形成交聯(lián)網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)快速固化并獲得高粘接強(qiáng)度。
光減粘(粘接力消失):
光致降解劑吸收UVC光能: 這些特殊分子被高能量的UVC光子激發(fā)。
引發(fā)化學(xué)鍵斷裂: 激發(fā)態(tài)的光致降解劑能誘導(dǎo)其自身或附近聚合物主鏈/交聯(lián)點(diǎn)上的特定化學(xué)鍵(如弱鍵、酯鍵、醚鍵或通過特定設(shè)計(jì)的裂解基團(tuán))發(fā)生斷裂。
聚合物網(wǎng)絡(luò)解聚/降解: 鍵的斷裂導(dǎo)致原本交聯(lián)的聚合物網(wǎng)絡(luò)發(fā)生解聚、降解或分子量大幅下降。交聯(lián)點(diǎn)被破壞,聚合物從固態(tài)/高粘度狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)/低粘度狀態(tài)。
粘接力喪失: 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的破壞導(dǎo)致膠粘劑的內(nèi)聚強(qiáng)度和與被粘物表面的粘附力急劇下降,變得容易剝離或清除,殘留物通常呈液態(tài)或膏狀,易于擦拭去除。
這是UV減粘膠的核心技術(shù)。 關(guān)鍵在于配方中包含了一種特殊的光致降解劑或光致斷裂劑。
當(dāng)對(duì)已固化的膠層進(jìn)行第二次特定波長(通常是短波長UVC,254nm)的UV照射時(shí):
低聚物: 提供主要性能(如強(qiáng)度、柔韌性、耐性)的骨架。
常用類型: 聚氨酯丙烯酸酯(PUA - 提供柔韌性、韌性)、環(huán)氧丙烯酸酯(EA - 提供硬度、強(qiáng)度、耐化性)、聚酯丙烯酸酯(PEA)、聚醚丙烯酸酯等。
選擇考量: 需平衡初始強(qiáng)度、柔韌性(影響剝離難易度)以及與光致降解劑的相容性。通常需要選擇含有易被UVC降解的酯鍵等基團(tuán)的低聚物。
活性稀釋劑(單體): 調(diào)節(jié)粘度、參與反應(yīng)、影響固化速度、硬度、柔韌性和最終性能。
常用類型: 單官能(如Isobornyl Acrylate - IBOA, Phenoxyethyl Acrylate - PHEA, 四氫呋喃丙烯酸酯 - THFA),雙官能(如1,6-己二醇二丙烯酸酯 - HDDA, 三丙二醇二丙烯酸酯 - TPGDA),三官能及以上(如三羥甲基丙烷三丙烯酸酯 - TMPTA, 季戊四醇三丙烯酸酯 - PETA)。
選擇考量: 單體結(jié)構(gòu)也會(huì)影響光降解性。需避免使用過多高交聯(lián)密度單體,以免過度阻礙降解。單官能單體通常有助于降低最終殘留物的粘度。
光引發(fā)劑(用于初始固化):
自由基型: 最常用。如苯甲酮類、酰基膦氧化物類(如TPO, TPO-L, 819)、苯偶姻醚類等。需對(duì)UVA/可見光敏感。
陽離子型: 如碘鎓鹽、硫鎓鹽。對(duì)氧氣不敏感,固化收縮小,但成本通常更高。
選擇考量: 保證第一次固化快速、徹底,達(dá)到所需初始強(qiáng)度。
光致降解劑/光致斷裂劑(核心減粘組分):
高UVC吸收效率: 對(duì)254nm左右波長有強(qiáng)吸收。
高效降解能力: 能有效破壞聚合物網(wǎng)絡(luò)。
與體系的相容性: 不影響初始固化性能和儲(chǔ)存穩(wěn)定性。
無遷移/析出: 保證膠層長期性能穩(wěn)定。
無毒性殘留: 降解產(chǎn)物應(yīng)盡量無毒、易清除。
光產(chǎn)酸劑/光產(chǎn)堿劑: 吸收UVC后產(chǎn)生強(qiáng)酸或強(qiáng)堿,催化聚合物鏈(特別是酯鍵)的水解或降解。如三嗪類、鎓鹽類(需設(shè)計(jì)對(duì)UVC敏感)。
光敏基團(tuán)嵌入型: 在低聚物/單體分子鏈中直接引入對(duì)UVC敏感的基團(tuán)(如鄰硝基芐基酯、香豆素酯),UVC照射時(shí)該基團(tuán)斷裂導(dǎo)致分子鏈斷開。
自由基生成型: 吸收UVC產(chǎn)生大量自由基,攻擊并斷裂聚合物鏈(可能需在氧氣存在下效果更好)。
這是配方中最關(guān)鍵的成分。 通常是特殊設(shè)計(jì)的化合物。
常見類型(原理各異):
選擇考量:
助劑:
穩(wěn)定劑: 阻聚劑(如對(duì)苯二酚、MEHQ)、光穩(wěn)定劑(如UV吸收劑、HALS - 需謹(jǐn)慎選擇,不能干擾初始固化和后續(xù)減粘過程),保證儲(chǔ)存穩(wěn)定性。
增粘樹脂: 松香樹脂、萜烯樹脂、石油樹脂等(需評(píng)估其光降解性),用于提高初始粘接力(特別是對(duì)低表面能材料)。
流變調(diào)節(jié)劑: 氣相二氧化硅、有機(jī)粘土等,用于調(diào)節(jié)觸變性,防止流淌。
顏料/染料: 用于標(biāo)識(shí),但需確保對(duì)UV透射影響最小。
增塑劑: 改善柔韌性,可能有助于降低殘留物粘度(但需評(píng)估相容性和對(duì)降解的影響)。
填料: 降低成本、調(diào)節(jié)導(dǎo)熱/導(dǎo)電性、收縮率等(較少用,因可能阻礙光透射和降解)。
平衡初始性能與減粘性能: 初始粘接強(qiáng)度要足夠滿足應(yīng)用要求,同時(shí)減粘后粘接力必須顯著降低到可輕松移除的程度。這是最大的挑戰(zhàn)。
光波長選擇性: 確保初始固化波長(通常UVA/可見光)與減粘波長(UVC)有效區(qū)分,避免相互干擾。初始固化光引發(fā)劑應(yīng)盡量不吸收UVC,而光致降解劑應(yīng)主要吸收UVC。
減粘效率與深度: UVC穿透能力有限,需確保光能充分到達(dá)膠層內(nèi)部以實(shí)現(xiàn)整體降解。膠層不宜過厚,配方需保證UVC有足夠穿透率。
降解產(chǎn)物管理: 降解后的殘留物應(yīng)易于清潔(低粘度、可溶于常見溶劑或水),無毒、無腐蝕性。
儲(chǔ)存穩(wěn)定性: 含有高活性光致降解劑的配方需確保在儲(chǔ)存和運(yùn)輸過程中不發(fā)生意外反應(yīng)。
成本: 特殊的光致降解劑通常價(jià)格昂貴。
電子制造:
晶圓/芯片臨時(shí)鍵合: 在晶圓減薄、背面工藝等步驟中固定晶圓,工藝完成后UV減粘分離。
PCB/SMT制程: 固定元器件進(jìn)行波峰焊或選擇性焊接,焊后移除。
FPC/連接器固定: 測(cè)試或組裝過程中的精確定位和臨時(shí)固定。
顯示屏組裝: 固定面板進(jìn)行貼合或測(cè)試。
精密加工與測(cè)量:
固定微小、易碎或復(fù)雜形狀工件進(jìn)行機(jī)加工、打磨、拋光或檢測(cè),完成后無損移除。
醫(yī)療設(shè)備:
一次性醫(yī)療器械部件的臨時(shí)組裝與定位。
生物芯片或診斷設(shè)備的制造。
光學(xué)元件:
透鏡、棱鏡等光學(xué)元件的清潔、鍍膜或檢測(cè)時(shí)的臨時(shí)固定。
模具制造:
固定模型進(jìn)行制模,完成后移除。
科研與實(shí)驗(yàn)室:
各種需要臨時(shí)固定樣本或器件的場(chǎng)合。
UV減粘膠粘劑是一項(xiàng)融合了光固化化學(xué)和高分子降解化學(xué)的先進(jìn)技術(shù)。其核心在于精心設(shè)計(jì)的配方,特別是高效且具有波長選擇性的光致降解劑,以及與之匹配的低聚物、單體和光引發(fā)劑體系。配方設(shè)計(jì)需要在初始粘接強(qiáng)度、固化速度、儲(chǔ)存穩(wěn)定性、減粘效率(包括速度和徹底性)、降解產(chǎn)物性質(zhì)以及成本之間取得精細(xì)的平衡。隨著對(duì)無損拆卸和可逆粘接需求的增長,尤其是在半導(dǎo)體和電子制造領(lǐng)域,UV減粘膠粘劑技術(shù)正在不斷發(fā)展和完善。開發(fā)更高效、更環(huán)保、成本更低的光致降解劑和配方體系是未來的重要方向。