作者：Karl Bitzer 博士

大多数制造公司喜欢使用光固化粘合剂，以提高生产率。然而光固化却有一定的局限性。近年来，像德路这样的粘合剂制造商通过开发多种双固化产品打破了这些限制。

从汽车电子到机械工程的众多行业中，由于轻量化结构、小型化和复合材料设计等发展趋势，使粘合的重要性日益凸显。粘合剂也越来越多地用作密封剂，以保护组件免受环境影响。

出于生产效率原因，那些实施量产的公司更喜欢使用光固化粘合剂。光固化的另一个优点是定位精度高，组件可以根据需要进行初始固定，并且一旦点胶后便不易流动，而热固化产品在烤箱中却可能会发生这种情况。

图1. 光固化粘合剂是批量生产的首选。而光线不能到达的阴影区是光固化面临的一大挑战。(图片来源: 德路)

光固化粘合剂在曝光几秒钟内便可达到完全强度，特殊情况下甚至不到一秒钟便可实现。这是通过高性能 LED 灯实现的，这些 LED 灯在其特定光谱内产生的光是正常日光强度的 100 到 1000 倍。但是这些材料却受限于操作温度不能超过 150℃，或不能频繁接触侵蚀性化学品、油和酸。

哪里有光哪里就有阴影

当两个组件粘合时，所有粘合剂充分固化非常重要。如果光线只能照射到部分粘合剂，则在所谓的阴影区的粘合剂仍将保持液态，令组件面临被腐蚀的风险，而如果是光学产品，则会对光程产生不必要的影响。因此，如果使用光固化粘合剂，应该在设计初始就避免阴影区。

粘合剂行业已开发了许多新型双固化产品，应用于上述难以实现甚至不可能实现充分固化的情形中。除了照射之外，还同时存在第二种固化机制，使粘合剂即使在阴影区域也能够可靠地粘接组件。它们可以是湿气固化、厌氧固化或热固化。不同的机制适用于不同的生产需求及生产工艺。所有这些都是单组分粘合剂，不含异氰酸酯和树脂，当然UV硅树脂除外。

利用空气中的湿气

阴影区初步固定之后，光/湿气固化粘合剂与空气中的自然湿气相结合。其优势是不需要额外的设备，并且在光固化之后不需要其他固化操作，同时，粘接的组件可立即进一步加工。

图2.  光/湿气固化粘合剂以丙烯酸酯作为原料。在阴影区，它们与湿气发生聚合作用。(图片来源: 德路)

在化学领域，光/湿气固化粘合剂与传统的光固化丙烯酸酯密切相关，并且属性相似。由于加工简单，该类产品适用于生产要求中等的情况，如在最高使用温度 120-150℃及适度的化学作用的情况下。UV硅树脂的机制与之相同，且最高耐受温度可达300℃。但是由于其强度低，只适合用作密封剂，同时它也具有典型硅树脂的缺点：溶胀行为以及易对生产装置造成污染。

光-厌氧固化粘合剂

如果生产要求更高，则可使用厌氧固化替代湿气固化作为第二种机制。光/厌氧固化粘合剂强度高，最高耐受温度可达180℃，因此适用于具有挑战性的应用领域，例如具有高散热等级的电机。它们还对制动液、油和路面盐等汽车领域的化学制剂具有极好的耐受性。

图3.  光/厌氧固化粘合剂通常用于机械工程，并通过与金属离子接触和排除氧气在阴影区进行固化。（图片来源: 德路）

这些产品是基于工业中广泛使用的金属粘合剂。因此，需要金属离子并排除氧气，以在阴影区完全固化。然而，与传统金属粘合剂相比，它们拥有两大优势：一方面，由于通过光固化可迅速进行固定，提高生产效率；另一方面，接缝处的粘合剂通过照射先固化，可先隔绝空气防止其进入内部。完全通过光固化的区域和完全通过厌氧固化的区域都可充分固化且具有相似的属性。如果有足够的金属离子作用，这些产品的阴影区便不需要进一步处理便可固化。

全功率：光+热

第三种选择是光/热固化材料，利用加热达到完全粘合强度。这一产品组最具多元性，提供基于环氧树脂、丙烯酸酯和其他化学品制成的产品，后者主要用于光电子领域，因为它透明度高、不易黄化且释气低。

图4.  光/热固化粘合剂结合了光固化产品的粘合精度与热固化材料的弹性优势。例如，汽车摄像头的物镜先沿着三个轴的方向对齐后固定，然后，在 60-80℃ 的低温下进行热固化。(图片来源: 德路)

环氧化物往往具有更高的强度。由于具有较高的硬度和密度，使其对化学品和高温具有较好的耐受性。一些环氧化物产品耐受性极好，可用于与热润滑油永久接触的模块。丙烯酸酯更具柔韧性，因此更加灵活，应力更均衡，可使其更好地补偿动态压力。以汽车装饰条和驾驶舱元件的粘接为例要求组件在 -40 -100°C 的温度范围内保持应力均衡。

这类产品的共同特点就是能够在几秒钟内用紫外线或可见光固定组件，从而确保与标准产品保持一样的高生产精度。由此避免了在准备热固化阶段或在热固化过程中组件产生移动。

对流加热炉通常用于为最终固化提供必要的热量。此外，也可以使用隧道炉、感应式加热或热电极。常规温度在 100℃ 左右，而达到最可靠固化至少需要 120℃，对于温度敏感的组件，可在60℃ 的温度下与其他材料粘合，兼具精度高、生产工艺明确、生产周期短以及温度负荷低的优势。

结论：事无绝对，一切皆有可能

双固化粘合剂既具有光固化的优势，又可确保可靠性、粘合强度和加工质量。双固化的方式不但可使成品中的粘合剂完全固化，还确保了在复杂模块中实现粘合精度最大化。双固化粘合剂在生产过程中具有高度的灵活性，使用户在生产加工的发展过程中获得了更大的自由度。

可选框

光固化的优点

·         固化快，周期短

·         高度的在线加工控制可能性

·         易于设备安装工程

·         易于自动化生产

·         简化生产工艺

双固化的其他优点

·         即使在阴影区也能确保强度和密封性能

·         充分固化防止腐蚀

·         高可靠性与高精度兼得

·         某些情况下无需进一步的处理