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摘要：紫外光辐射交联热熔光学胶是一种透明光学元件粘接的特种胶粘剂，广泛用于触摸屏组装、显示器组装、投影屏组装、面板及其他相关电子光学材料的粘接。文章阐述了紫外光固化技术的研究现状和光学胶的固化机理，介绍了不同种类光学胶(OCA光学胶、LOCA光学胶和热熔光学胶膜)的特点、组成和研究进展，总结了紫外光辐射交联光学胶目前存在的一些缺陷，并对其未来的技术发展和研究方向进行了展望。
关键词：紫外光辐射；交联；光学胶
0引言
紫外光辐射交联光学胶是一种以紫外光为能量源，通过辐射方式使光引发剂产生自由基，从而引发单体或低聚物发生聚合交联的透明光学元件粘接的特种胶粘剂，具有固化速度快、能耗低、工艺简单和无污染等特点。传统的触控屏用光学胶主要有固态光学胶(OCA光学胶)和液态光学胶(LOCA光学胶)。其中，OCA光学胶和LOCA光学胶具有良好的粘接性能、高透光率、固化后收缩率小等特点，但在贴合过程中，特别是在贴合大尺寸面板时，OCA光学胶和LOCA光学胶均存在着贴合难度大、难排气泡和容易出现流胶等问题。目前，针对光学胶的基础性能和在光学元件的应用开展了大量的研究，其中利用紫外光固化技术制备光学胶膜是一个研究热点。近年的研究主要集中以乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)作为光学胶膜的基体材料，通过添加光引发剂、偶联剂、助交联剂等物料制备出新一代光学胶膜，其透明度较好，具备可拆解的性能，能满足大尺寸电子元件贴合的需求。
1紫外光固化技术的研究现状
随着全球工业的发展，人们对环境友好型材料的需求与日俱增，紫外光固化技术[1]在此大背景下得到了快速发展。由于紫外光固化技术具有VOCS排放量低，固化速度化和节能等优点，其在化工生产领域得到广泛应用。
紫外光固化技术属于光化学反应的范畴，从微观上定义是自由基、离子、原子或分子吸收光子后所引发的反应。在紫外光辐射下，光引发剂激发出自由基，并引发活性基团进行化学聚合，形成网状高分子结构化合物[2]。目前，光固化机是材料的固化设备，其中紫外光源为核心配件。
CZECH[3]采用紫外光固化技术，在以丙烯酸-2-乙基己酯和4-丙烯酰氧基为单体，在乙酸乙酯和丙酮混合溶液中合成了共聚物，对引发剂含量、活性稀释剂的含量等对树脂粘接性能等的影响进行了研究。另外，CZECH[4]还研制出一种无溶剂型丙烯酸酯紫外光固化胶。OZAWA等[5]对光固化与常规的热固化丙烯酸酯PU的性质进行了对比后，将两种形式结合起来，组成了一种混合物固化体系。ALLEN[6]对光反应过程中不同引发剂分别进行了深入研究，通过对比不同引发剂的引发效果，找到各种引发剂最匹配的体系，并发现在不同的引发剂条件下，活性稀释剂的活性不同[7]。
沙伟华等[8]选用两种不同类型链转移剂在紫外光固化聚丙烯酸树脂合成中作对比研究，发现紫外光固化聚丙烯酸类型树脂光固化的热效应，会使聚丙烯酸类型树脂气味增大。单昌礼等[9]采用紫外线固化技术合成了一种含短氟碳链的扩链剂(HFIP-IPDI-TMP)，并将其应用于水性光固化体系，制备出紫外光固化水性含氟聚氨酯乳液。王伟等[10]通过紫外线固化甲基丙烯酸十二氟庚酯(DFHMA)与3-氨基-1，2-丙二醇反应得到自制含氟二元醇。宋文迪等[11]为提高UV光固化共混乳液的涂膜性能，合成了可光固化的水性聚氨酯丙烯酸酯(PUA)，并将其作为高分子乳化剂与环氧丙烯酸酯(EA)进行共混，制备出4种不同的共混乳液。
2光学胶的固化机理
光学胶一般含有能被光引发剂引发的具有活性官能团的单体或聚合物、能产生自由基或阳离子的光引发剂，具有多官能团的助交联剂等活性物质，并在紫外光的辐射下，引发光学胶各组分发生单体聚合、交联等化学反应。根据光学胶的引发体系不同，其固化机理可分为自由基固化型、阳离子固化型、自由基/阳离子混杂固化型、延迟固化型等。
2.1光学胶的自由基固化机理
庞尔宝等[12]采用紫外光辐射三羟甲基丙烷三(3-巯基丙酸酯)(TTMP)产生自由基，引发树脂聚氨酯丙烯酸酯(PUA)、增强填料八乙烯基倍半硅氧烷(OvPOSS)和活性稀释剂丙烯酸异冰片酯(IBOA),在365 nm紫外光照射20 s完成固化，制备出了相比纯PUA，折射率提高至1.525以上，热分解温度提高了30℃,玻璃化转变温度提高了5.3℃,导热系数提高到0.1710 W/(m·℃)，粘接强度提高至3.48 MPa，室温日照1 440 h后可见光透过率在99%以上的高透明性高折射率的液态光学胶，反应路线如图1所示。
2.2光学胶的阳离子固化机理
马莉娜等[13]采用光引发剂三苯基硫鎓六氟磷酸盐配制成阳离子光固化体系，以脂肪族树脂、3-乙基-3-羟甲基氧杂环丁烷和纳米二氧化硅为原料，在紫外光的照射下，有效地引发脂肪族环氧化合物的光聚合，配制出了低黏度与低收缩率的树脂体系。在脂肪族树脂/3-乙基-3-羟甲基氧杂环丁烷为7∶4，光引发含量为4%，固化时间为45 s的实验条件下，可制备出具有黏度为134 MPa·s和收缩率为4.543 4%等优异性能的纳米SiO2树脂复合材料。
2.3光学胶的自由基/阳离子混杂固化机理
邹洋等[14]以汽巴精化有限公司的Irgacure651自由基光引发剂、艾坚蒙国际贸易有限公司的Omnicat440阳离子光引发剂作为自由基/阳离子混杂固化体系，采用正交试验设计的方法，以环氧丙烯酸酯、双酚A环氧树脂为主要原料，制备了一种混杂固化体系的新型UV转印胶。研究结果表明，当自由基/阳离子光引发剂的混杂比为2∶1，环氧丙烯酸酯/双酚A环氧树脂混合比为1.5∶1.0，辐射固化45 s，预热温度控制在110℃时，制备得的UV转印胶的附着力和耐水性均能达到最佳的0级，硬度可达3H指标。
2.4光学胶的延迟固化机理
李平[15]采用以光产碱剂四苯基硼酸盐/光敏剂2-异丙基硫杂蒽酮(ITX)作为光引发剂，搭配自由基抑制剂2，2，6，6-四甲基哌啶-1-氧基自由基(TEMPO)的延迟固化体系，以环氧树脂E51、环氧丙烯酸酯、季戊四醇四(3-巯基丙酸)酯(PETMP)和1,6-己二醇二丙烯酸酯为主要原料，通过自由基抑制剂来抑制光照后光敏剂产生的自由基活性，制备了一种可延迟固化的光学胶，反应路线如图2所示。研究结果表明，当环氧丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯和环氧树脂的含量比为3∶3∶4，光产碱剂(质量百分比)为1%TBD·HBPh4时，光学胶的综合性能最佳。经过快速定型，并在室温条件下放置3 h后，光学胶的初始粘接强度可达到0.71 MPa。另外，经过在真空烘箱80℃固化2 h后，光学胶的拉伸剪切强度为4.32 MPa，并具有较好的热稳定性。
3光学胶的研究现状
光学胶是一种用于光学元件填充和光学元件粘接的特种胶粘剂组合物。根据光学胶的应用形式，可以将光学胶分为OCA光学胶[12-18]、LOCA光学胶、热熔光学胶膜三大类。
3.1 OCA光学胶
OCA光学胶是重要触摸屏的原材料之一，它是以光学亚克力胶做成无基材，然后在上下底层，再贴合一层离型膜，是一种无基材材料的双面贴合胶带。陈成[19]采用278 nm全固态激光系统技术，在JGS1基底上，选择金属铪和UV-SiO2作为薄膜材料，研制了一种倍频分离膜和高反膜用于二倍频激光和四倍频激光的分离。李子轩[20]研究了复合膜辉度的影响因素，用实验室制膜方法制备复合光学膜，发现PET基材通过透光率来影响成膜后辉度，使得贴合后的膜片较未贴合前产生5%～10%的辉度损失。
3.2 LOCA光学胶
LOCA光学胶是一种液态光学胶[21-22]，是由低聚物、稀释剂、引发助剂和其他添加剂等组分组成，其中，低聚物作为主成分，通常占总质量比的40%以上，决定了LOCA光学胶的透光性、固化速度、收缩率等关键性能。孙金媛等[23]以三羟甲基丙烷单烯丙基醚和原碳酸四乙酯为原料制备了一种透明且含有双键的膨胀单体3，9-二乙基-3，9丙烯氧甲基-1，5，7，11-四氧杂螺[5，5]十一烷。寇亮亮等[24]系统研究了液态光学胶预聚物的种类、活性稀释剂的种类和用量、光引发剂的用量、光固化的类型等诸多因素对固化收缩率的影响，经研究发现，以聚乙二醇二丙烯酸酯作为预聚物可明显降低固化收缩率。武素盼等[25]以端羟基聚丁二烯、萘钾、丙烯酰氯为原料，通过一锅法合成了一种无色透明的聚丁二烯丙烯酸酯大单体，液态光学透明胶的UV固化膜展现出优良的光学性能和耐黄变性能。
3.3热熔光学胶膜
热熔光学胶膜是近年来继液态LOCA光学胶和OCA光学胶出现的一种光学胶膜，它是以高分子树脂为基体材料，通过混合引发剂、交联剂、偶联剂等助剂，采用挤出预造粒和流延成型等工艺制备而成，具有优异透光率、易填补段差、稳定粘接性能等特点的固态薄膜型胶粘剂。在粘接光学元件时，热熔光学胶膜可避免其内部应力不均匀所引起的黄斑、气泡、厚度差等问题，可适用于大尺寸光学元件的贴合[26]。陆志胆等[27]通过丙烯酸酯改性EVA研制出EVA光学胶膜。王尚文等[28]开发出一种无黄变、易返工UV固化EVA光学胶膜。王尚文等[29]开发出一种UV汞灯固化EVA光学胶膜。这些光学胶膜在贴合面板时，均可以替代OCA光学胶和LOCA光学胶，解决难贴合等工艺缺陷，改善气泡、流胶等加工现象。但UV固化EVA光学膜的基材为EVA树脂，在UV固化后，虽然高分子结构为交联网络结构，但它仍然具有较高的水汽透过率、耐候性能差，高黄变指数，对电极具有腐蚀性等缺陷[30]。李伟博等[31]制备出一种UV固化聚烯烃光学膜同样可以替代OCA光学胶和LOCA光学胶，解决难贴合等工艺缺陷，改善气泡，流胶等加工现象。同时，它具有优异的水汽阻隔性能、对电极材料无腐蚀性能。但UV固化聚烯烃光学膜的基材为聚烯烃树脂，是一种非极性高分子，存在与极性低分子的增粘剂或偶联剂不相容现象，而使低分子增粘剂或偶联剂存在扩散迁移等现象，导致UV固化聚烯烃光学膜存在储存稳定性差、粘接不稳定等问题。
4结语
随着现代电子产业的快速发展和全贴合技术的普及，紫外光辐射交联光学胶正迎来一个发展时期，但紫外光辐射交联光学胶依然存在一些缺陷，比如粘合力较小和耐候性能较差，容易老化和发黄等，这就限制了其在户外光学元件的应用。因此，紫外光辐射交联光学胶还需要相关研究人员的不断创新，进一步优化粘接和耐候性能，以满足未来的市场发展需要。
参考文献：
[1]贺贝贝，解一军.紫外光本体聚合制备丙烯酸酯压敏胶[J].化工进展，2017，36(12)：4508-4512.
[2]武素盼，王峥，王凯.聚丁二烯丙烯酸酯液态光学透明胶的合成及其UV固化膜的性能[J].高分子通报，2020(4)：44-50.
[3]CZECH Z.New copolymerizable photoinitiators for radiation curing of acrylic PSA[J].International journal of adhesion and adhesives,2007,27(3):195-199.
[4]CZECH Z.Development in the area of uv-crosslinkable solvent-based pressure-sensitive adhesives with excellent shrinkage resistance[J].European polymer journal,2004,40(9):2221-2227.
[5]OZAWA T,ISHIWATA S,KANOY.Adhesive properties of ultraviolet curable pressure-sensitive adhesivetape for semiconductor processing[J].Interpretation via rheological viewpoint,2001(20)：83-88.
[6]ALLEN N S.Photoinitiators for UV and visible curing of coatings:mechanisms and properties[J].Journal of photochemistry and photobiology a:chemistry,1996,100(1):101-107.
[7]CZECH Z,LOCLAIR H,WESOLOWSKA M.Photoreactivity adjustment of acrylic PSA[J].Review on advanced materials science,2007,14(2):141-150.
[8]沙伟华，王国志，刘文兴，等.两种不同类型链转移剂在UV固化聚丙烯酸树脂合成中的对比研究[J].现代涂料与涂装，2020，23(11)：11-14.
[9]单昌礼，张英强，娄静洁，等.UV固化的水性含氟聚氨酯的制备与表征[J].高分子材料科学与工程，2020，36(3)：45-51.
[10]王伟，徐颖聪，姚伯龙，等.UV固化多臂型含氟聚氨酯的制备及性能研究[J].涂料工业，2019，49(5)：28-33.
[11]宋文迪，王秀夷，方大为，等.UV固化PUA/EA共混乳液的制备与性能研究[J].涂料工业，2019，49(4)：14-20.
[12]庞尔宝，王泓中，朱渊杰，等.UV引发硫醇-烯反应制备OLED屏封装用八乙烯基倍半硅氧烷/聚氨酯丙烯酸酯液态光学胶[J].高分子材料科学与工程，2023，39(2)：126-135.
[13]马莉娜，曹瑞军.阳离子型UV固化树脂体系及纳米SiO2改性的性能研究[J].信息记录材料，2019，20(4)：33-36.
[14]邹洋，黎厚斌，张彦粉，等.玻璃基材的新型UV转印胶黏剂[J].中国印刷与包装研究，2010，2(3)：44-49.
[15]李平.UV延迟固化胶粘剂的制备及其性能研究[D].无锡：江南大学，2021.
[16]YOON G P,JUN H L.WidE viewing optically clear adhesives using PMMA/TiO2 core-shell micro/nanoparticles[J].Molecular crystals and liquid crystals,2020,705(1):135-140.
[17]KUO C F J,YEN H T,LAN W L,et al.A study of optimization parameters for the development of ultraviolet cured low-acid optically clear adhesive[J].Textile research journal,2019,89(19):3987-3996.
[18]KIM J S,SHIM G S,BAEK D,et al.UV/UV step-curing of optically clear acrylate adhesives for mobile devices[J].Express polymer letters,2019,13(9):794-805.
[19]陈成.278 nm全固态激光系统光学薄膜的研制[D].大连：长春理工大学，2020.
[20]李子轩.平板显示用复合光学膜的研究[D].北京：北京交通大学，2018.
[21]SHEBA B,JOSE A，ANTHONY G,et al.Advances toward non-yellowing optically clear silane-modified polymer-based adhesive formulations[J].Adhesives&sealants industry,2019,26(10)：34-39.
[22]MAKOTO Y,BRANDON S.Room temperature curable liquid optically clear adhesive for automotive display[J].SID symposium digest of technical papers,2019,50(1):892-893.
[23]孙金媛，黄家健，周华俊，等.膨胀单体改性液态光学胶的制备及性能[J].高分子材料科学与工程，2015，31(2)：155-159.
[24]寇亮亮，薛惠芸，廖毅彬，等.液态光学胶的固化收缩率的研究[J].厦门大学学报(自然科学报),2014，53(3)：378-382.
[25]武素盼，王峥，王凯.聚丁二烯丙烯酸酯液态光学透明胶的合成及其UV固化膜的性能[J].高分子通报，2020(4)：44-50.
[26]YOONGOOK P,JUN H L.Facile separation of optically transparent adhesive films by heat-triggered gas generation of vaporizable core-shell nanocapsules embedded with benzenesulfonyl hydrazide[J].Journal of industrial and engineering chemistry,2020(90):312-318.
[27]陆志胆，孙任兵，顾孔胜.UV交联固化丙烯酸酯改性EVA光学胶膜及其制备方法：201610520098.2[P].2016-11-23.
[28]王尚文，唐舫成，汪加胜.一种无黄变、易返工UV固化EVA光学胶膜及其制备方法：201711185950.6[P].2018-06-15.
[29]王尚文，汪加胜，唐舫成.一种UV汞灯固化EVA光学胶膜及其制备方法：201810204388.5[P].2018-08-28.
[30]朱威武.功能复合EVA封装胶膜的制备及耐老化性能研究[D].上海：华东理工大学，2017.
[31]李伟博，余鹏，唐舫成，等.一种UV固化聚烯烃光学膜及其制备方法：201410609318.X[P].2015-02-18.后台-系统设置-扩展变量-手机广告位-内容正文底部 -
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紫外光辐射交联光学胶的研究进展论文
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