张鹤荣，宋书锋，许士鲁，刘 瀛

（中国乐凯集团有限公司 河北 保定 071054）

1 引言

丙烯酸酯类压敏胶由于具有低玻璃化转变温度，常被用作压敏粘合剂，在各领域中广泛应用，如电子、汽车、办公自动化、包装、日用品等[1-2]。随着集成半导体技术的快速发展，电子行业对压敏胶类制品有了更高要求[3]，UV减粘胶作为其中的一种应运而生[4]。它作为一种制程保护材料，在产品加工时提供粘接力，防止移动、错位或碎片飞溅，在加工完成后可以通过紫外光照射使减粘胶瞬间失去粘性，从而使制品从胶膜上轻松移除。

UV减粘胶技术在国内的研究处于初级阶段[5]，需要在合成、工艺等领域进行更多的研发与探索[6-7]。一般来说，UV减粘胶需要在胶液活化期，即胶液可使用时间内，涂布于基材上，将溶剂充分干燥后覆合离型膜，然后经过一段时间的熟化，使其中的活性基团与固化剂充分反应，得到最终的UV减粘膜。本文通过测试UV减粘胶熟化前后、UV照射前后剥离力的变化，分析了涂布厚度、熟化时间、胶液活化期等实验条件对UV减粘胶性能的影响，为新型压敏胶的工艺探索提供更多参考。

2 实验部分

2.1 主要原料及仪器设备

2.1.1 主要原料

UV减粘胶：中国乐凯集团有限公司；乙酸乙酯：工业级，厂家不限；基材：50 μm PET基材，合肥乐凯科技产业有限公司；离型膜：PET离型膜，深圳楷模科技有限公司。

2.1.2 主要仪器设备

电子天平：型号EX1103ZH，奥豪斯仪器（常州）有限公司；

鼓风干燥箱：型号DHG9070，上海精宏实验设备有限公司；

数字粘度计：型号SNB-4，上海天美天平仪器有限公司；

多头恒温磁力搅拌器：型号HJ-6A，金坛市国旺实验仪器厂；

加热覆膜机：型号JD500-60E，深圳市龙锋泰自动化有限公司；

持粘性测试仪：型号classic 920，济南蓝光机电技术有限公司；

拉力机：型号ETM-B，深圳万测实验设备有限公司；

丝棒：英国RK系列线棒；

紫外光固化机：型号RW-UVA301，深圳市润沃机电有限公司。

2.2 测试品的制备

胶液的制备：用电子天平依次称取原材料，搅拌20 min后，得到固含量为20wt%的涂布液。静置脱泡10 min之后，用丝棒涂布在基材上。

溶剂的干燥：将胶液用丝棒手工涂布在基材上，然后将基材放入烘箱中干燥，使溶剂完全挥发，留下平整胶膜。

覆合：室温0.5 MPa条件下进行PET与离型膜的覆合，速度为10～30 rpm。

熟化：覆合离型膜后的样片在不同温度下的鼓风干燥箱中熟化一定时间，得到最终样片。

测试样条的制备：按照GB/T 2792-2014，贴于玻璃基材上测试剥离力；按照GB/T 4851-2014，贴于SUS钢板测试持粘力；按照GB/T 7125-1999测试厚度。

3 实验条件对性能影响的探索

3.1 胶液的制备及胶液活化期

将UV减粘胶各组分原材料及乙酸乙酯依次加入，混合均匀，搅拌20 min后，静置脱泡10 min，得到固含量为20wt%的涂布液。

涂布液配制完毕后，用旋转粘度计测试初始粘度，然后将胶黏剂密封好，室温放置一定时间后再测试相应的粘度，测试结果见图1。

图1 胶液粘度随时间的变化Fig1 Viscosity change of adhesive with time

从图1可以看出，胶液会随着放置时间的延长变黏，粘度呈增加趋势。分析原因是UV减粘胶之中含有活性官能团，其与固化剂发生反应，随着反应的进行，分子量逐渐增大，体系粘度也逐渐增加，并最终形成凝胶而失去涂布性能。在实验过程中，表现为当粘度增加到一定程度时，会使涂布的样片出现很多难以流平的丝棒印，给施工操作带来不便，也影响涂层的表面平整及其他测试性能。因此，胶液放置7d内虽然没有成凝胶状态，但考虑到具体涂布操作，所配置的胶液需要在72 h内，胶黏剂的粘度低于200 mPa.s时，涂布性能良好。每次涂布的胶液最好做到即涂即配。

在监测粘度变化的同时，也对胶液所涂样片的应用性能进行了测试，其结果见表1。

表1 胶液放置不同时间的应用性能Table 1 The properties of the adhesive change with time

从表1中性能测试情况来看，胶黏剂放置7d应用性能变化不大，考虑到涂布性能，胶液活化期定为3d。

3.2 涂布厚度的确定

涂布液固含量一定的条件下，不同的涂布湿厚与干胶厚度成正比。实验过程中配置20%固含量的同一种胶液，选取不同型号的丝棒（不同丝棒型号对应不同涂布湿厚）进行涂布，烘箱中干燥后将样片覆合，之后测试熟化前后初始剥离力和UV固化后剥离力，以表征不同涂布厚度对胶液性能的影响，见表2。

表2 不同涂布厚度性能测试结果Table 2 The properties of the adhesive change with coating thickness

从表2中可以看出，涂布厚度对UV减粘胶熟化前后性能的影响有一定差异。

熟化前：随涂布厚度增加，UV前剥离力呈上升趋势；UV后剥离力也略有增加。

熟化后：随涂布厚度增加，UV前剥离力先增加，后增加趋于平稳；UV后的剥离力也略有增加。

另外，从表中还可以看出：熟化后的剥离力比熟化前都有一定幅度的降低，只是随涂布厚度的增加，剥离力降低幅度趋缓，分析原因是熟化后胶黏剂成为体型结构的交联体浸润性降低，但随着厚度的增加浸润性又相应提高，从而降低幅度趋缓。

UV后剥离力与是否熟化关系不大，而UV前剥离力会在熟化后大幅下降。熟化前，无论是否光固化，其剥离力均会随着胶层厚度的增加而逐渐增大；而熟化后，初始剥离力在胶层增加到一定厚度后变化并不明显。考虑到胶层整体性能的稳定和成本因素，最终选择20 μm的干胶厚度作为实验室一系列测试的基础（20 μm干厚对应的是RK 8#线棒）。

3.3 干燥时间的确定

胶液中主要溶剂为乙酸乙酯，其沸点为77 ℃。为了使乙酸乙酯快速挥发留下平整的胶膜，需要在高温下将所涂样片烘干。实验室选取80 ℃、90 ℃、100 ℃三个温度，通过样片的重量变化，确定最终干燥时间并选取最经济高效的干燥温度。三种温度下溶剂的挥发速度见图2。

图2 不同温度下溶剂挥发情况Fig2 Coating’s quality change with temperature

从图2可以看出，温度越高，溶剂挥发速率越快；并且随着时间的延长，溶剂挥发速率趋于恒定，代表着溶剂已经基本挥发完全了。考虑到实验室手工操作效率问题，确定最佳干燥温度为90～100 ℃，干燥时间为2～3 min。

3.4 熟化时间及熟化温度的确定

熟化时间影响胶黏剂固化交联程度，从而影响交联体系的耐热性和成膜后胶黏剂分子链内聚力。为了考察熟化时间及熟化温度对胶黏剂性能的影响，实验过程中对同一配方涂布好的样片进行40 ℃、50 ℃、60 ℃三个温度条件下8个不同熟化时间的性能测试，结果见表3。

表3 不同熟化时间性能测试结果Table 3 The properties of the adhesive change with curing time

续表3

从表3可以看出，同样熟化时间下，50 ℃与60 ℃熟化条件的剥离力没有太大区别，都是在熟化3 d后性能趋于稳定；40 ℃熟化条件下，需要熟化4 d以上性能趋于稳定。考虑到生产效率问题，优选熟化时间≥3 d，优选熟化温度≥50 ℃。

3.5 UV固化能量的确定

通过测试不同固化能量后剥离力的变化，可以确定使UV减粘胶完全固化所需要的能量，见表4。

表4 不同固化能量的剥离力变化Table 4 The properties of the adhesive change with UV curing energy

从表4中可以看到，UV光源照射300 mJ/cm2后剥离力不再发生变化，即UV固化完全。

4 结果与讨论

通过对以上影响UV减粘胶性能的几个实验条件的分析情况可以看出：胶液活化期影响实验室手工涂布表观和施工难度，但在一定时间内对UV减粘胶性能影响不大；胶层厚度对UV减粘胶的剥离力有很大影响，但对UV后力影响较小；胶层干燥过程中，温度越高，干燥速度越快；同样熟化时间下，50 ℃与60 ℃熟化条件的剥离力没有太大区别，都是在熟化3 d后性能趋于稳定；UV光源照射300 mJ/cm2后，UV固化完全。

因此，确定实验室最佳工艺条件为：涂布厚度20 μm、干燥条件为90～100 ℃且2～3 min、熟化温度≥50 ℃、熟化时间≥3 d以及不低于300 mJ/cm2的UV固化能量。