1.背景

光敏膠又稱光固化膠粘劑，光固化膠粘劑具有固化速度快、機械強度高、對環(huán)境污染少、貯存期長、能量利用率高、可低溫固化等優(yōu)點，備受人們關注，近幾年來發(fā)展很快。光敏膠分為可見光固化膠、紫外光固化膠、電子束固化膠等。其中可見光固化膠貯存穩(wěn)定性差，操作受限制；電子束固化膠需要昂貴的固化設備，而且在固化過程中產(chǎn)生有害的X射線。而紫外光固化膠可以避免上述缺點，適合于室溫、常態(tài)操作。

紫外光聚合反應性質(zhì)主要由光敏引發(fā)劑的引發(fā)反應機理所決定。若引發(fā)劑產(chǎn)生的活性中心是自由基或離子，則聚合反應相應為自由基聚合反應或離子聚合反應。光敏引發(fā)劑的引發(fā)反應機理有：分解反應機理，氫提取反應機理，離子反應機理，三締合體能量轉(zhuǎn)移反應機理等。

紫外光固化光敏膠是光敏引發(fā)劑吸收紫外光能后產(chǎn)生活性中心，進而引起光敏樹脂的系列聚合反應．因此，與普通膠粘劑相比具有如下優(yōu)點：1）能量利用率高．與紅外烘烤技術相比，可節(jié)約能量90％ ；2）快速固化．能在數(shù)秒鐘內(nèi)完成固化；3）常溫或低溫固化．適合于不宜加熱的素材粘接；4）不用有機溶劑，所以無環(huán)境污染．同時，也有以下缺點：1）固化需要紫外光照射裝置；2）被粘物必須是透明材料，而且適合于光照射；3）紫外光線可產(chǎn)生臭氧，而且對人體有害。

2.光敏膠

2.1光敏膠固化機理

光學光敏膠的固化首先應是光敏劑均裂產(chǎn)生自由基光敏劑的自由基引發(fā)光敏樹脂和交聯(lián)劑分子的不飽和雙鍵產(chǎn)生新的自由基。由光敏樹脂和交聯(lián)劑產(chǎn)生的自由基可以繼續(xù)引發(fā)光敏樹脂和交聯(lián)劑分子中的不飽和雙鍵產(chǎn)生鏈自由基，進行自由基鏈鎖反應。在化學反應(鏈自由基)中，由于自由基含有未偶合電子，非?；顫?。極易傾向于與其他自由基偶合或發(fā)生歧化作用，使鏈反應終止。線型結(jié)構的光敏樹脂共聚生成網(wǎng)狀結(jié)構(三維交聯(lián))的高聚物(固態(tài)膠層)。

2.2光固化膠常見組分

紫外光固化光敏膠一般由基體光敏樹脂、光聚合單體、光敏引發(fā)劑、光增感劑和其它添加劑組成。

2.2.1光敏樹脂

光敏樹脂是在紫外光固化光敏膠中最重要的成份，主要有以下4類樹脂。

1）不飽和聚酯樹脂

不飽和聚酯樹脂廣泛用于涂料、粘合劑、增塑劑等，同時也可用于紫外光固化光敏膠粘劑。如順丁烯二酸酐和一縮乙二醇在氮氣流中酯化反應，制得分子量800～2000的聚酯樹脂，然后加入交聯(lián)劑和光增感劑及熱阻聚劑，可得到性能良好的紫外光固化光敏膠。

2）丙烯酸酯樹脂

丙烯酸酯光敏樹脂具有反應性優(yōu)良，固化后性能良好等特點，特別是厭氧性顯著。它由二元酸、三元酸和二元醇以及丙烯酸、甲基丙烯酸的酯化反應而制得。

3）環(huán)氧丙烯酸酯樹脂

含有環(huán)氧乙烷基和環(huán)氧丙烷基的環(huán)氧化合物或環(huán)氧樹脂和不飽和一元羧酸反應，可以得到環(huán)氧丙烯酸酯樹脂。其中常用的環(huán)氧化舍物或環(huán)氧樹脂有雙酚A環(huán)氧樹脂、六氫鄰苯二甲酸環(huán)氧樹脂、脂環(huán)族環(huán)氧樹脂等。常用的不飽和一元羧酸有丙烯酸、甲基丙烯酸等。

環(huán)氧丙烯酸酯樹脂在粘接性、電性能、耐熱性方面，比丙烯酸酯樹脂優(yōu)良；而且分子量從低至高任意調(diào)節(jié)。

4）聚氨酯丙烯酸酯樹脂

聚氯酯丙烯酸酯樹脂由二異氰酸酯和丙烯酸α-羥乙酯、二元酸、二元醇反應制得。如己二醇、己二酸的酯化反應物與甲苯-2,4-二異氰酸酯丙烯酸α-羥乙酯反應，可以得到耐沖擊性能優(yōu)良的紫外光固化樹脂。這種樹脂雖然耐濕性相對較差，但通過配方調(diào)節(jié)可以改善。同時可以制成有彈性的直至高硬度的低聚物。

2.2.2光聚合單體

光聚合單體又稱反應性稀釋劑。它在不降低基體樹脂性能的情況下，溶解樹脂，改善操作性能，并且作為交聯(lián)劑參與固化反應。光聚合單體應具備粘度低、活性高、稀釋效果好、揮發(fā)性低、價格便宜、來源廣泛等特點常用的光聚合單體有：(甲基)苯乙烯、二乙烯基苯(35％含量)、氯乙烯、醋酸乙烯酯、(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸甲(乙、丁、辛)酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯、(甲基)丙烯酸縮水甘油酯、(甲基)丙烯酸乙二醇酯、(甲基)丙烯酸丙二醇酯、(甲基)丙烯酰胺、(甲基)丙烯氰等。

2.2.3光引發(fā)劑

紫外光引發(fā)劑的種類較多，主要如下：

1）離子型光敏引發(fā)劑

離子型紫外光引發(fā)劑通常引發(fā)陽離子聚合反應。常用的有芳香重氮鹽化合物，二芳基碘也是優(yōu)良的離子型光敏引發(fā)劑 其通式為Ar2I Me+Xn- ．式中Ar為苯環(huán)，MeXn-為金屬鹵素絡合物。與二芳基碘類似的三芳基硫化物Ara S+MeXn-和三芳基硒化物Ar Se+MeXn-也是良好的離子型光敏引發(fā)劑，這類引發(fā)劑不僅和芳香重氮鹽化合物一樣引發(fā)聚合烯類單體和具有內(nèi)脂、環(huán)氧、環(huán)醚、硫醚和縮醛等基團的單體，并在有氧氣的條件下可以聚合，而且還具有較高的熱穩(wěn)定性。

2）苯乙酮及其衍生物

苯乙酮及其衍生物是自由基型光敏引發(fā)劑。常用的有安息香及其醚這類引發(fā)劑在紫外光照射下被分解產(chǎn)生兩個自由基。

苯乙酮及其衍生物可光引發(fā)聚合不飽和聚酯樹脂、丙烯酸酯樹脂、聚氨酯改性丙烯酸樹脂等。

3）芳香酮化合物

芳香酮化合物也是自由基型光敏引發(fā)劑。常用的有二苯酮及二苯乙二酮。它們吸收紫外光被激活后，從單體吸取氫原子產(chǎn)生自由基。

二苯酮類光敏引發(fā)劑與安息香類相比，具有固化速度快、涂層柔韌性好等特點。如果這兩類引發(fā)劑混合拼用，可以消除氧的阻聚作用，提高引發(fā)效率。

4）其它引發(fā)劑

除上述各類引發(fā)劑外，還有α-酰氧肟酯類、噻噸酮類、醌類及偶氮化合物、有機硫化合物、有機磷化合物、含氯硅烷、金屬鹵化物等，只是用量相對較少。

2.2.4光增感劑

光增感劑在紫外光照射下不能單獨激發(fā)產(chǎn)生活性中心，只能和芳香酮類拼用時，才有相乘效果。這可能是兩類物質(zhì)相互作用產(chǎn)生激發(fā)復合物，增加了所生成的自由基的緣故。如用二苯基乙二酮光敏劑時，正丁胺、二正丁基胺可作光增感劑使用，光增感劑多數(shù)為胺類單體。

2.2.5其它添加劑

為了提高和改善光敏膠粘劑的性質(zhì)，配膠時往往還需要其它助劑。如調(diào)整粘度的增稠劑，改善室溫保存性的穩(wěn)定劑，提高耐候性的抗氧劑和防老化劑，提高粘接性的各種有相溶性的聚合物和增粘劑，改善柔軟性的增塑劑等。