熱固化熱固化黏合劑的機制（交聯反應及其種類）

什麼是熱固性接著劑？

顧名思義，熱固性黏合劑是一種受熱後發生硬化反應的黏合材料。有些黏合劑以薄膜形式存在，但大多數為液體。將不同分子量的材料混合到液體中，透過交聯反應（熱量促使這些分子的官能基三維連接並聚合）固化並黏合。

交聯反應是不可逆反應

交聯反應是不可逆反應。為了說明這一點，我們來探討可逆反應的反面概念。以下列出了一些常見的黏合劑類別——例如透明膠帶等黏合劑也屬於壓敏黏合劑，但本文我們僅討論黏合劑本身發生變化的情況。

一些常見的可發生可逆反應的黏合劑包括用於學校手工的澱粉糊和膠棒、用於家庭 DIY 項目的木膠以及熱熔膠。熱熔膠，也稱為熱膠，遇熱會熔化，冷卻凝固後用於固定零件。近年來，它們經常與熱膠槍一起使用，以製作配件等手工製品。這種熱膠的主要成分是熱塑性樹脂，它會在加熱後從硬狀態變成軟狀態。換句話說，這種變化是可逆的。這是因為樹脂分子對熱的反應不是交聯反應，而是分子間力的變化，類似冰融化成水──分子結構本身不會改變。

然而，熱固性黏合劑會發生不可逆反應，例如由熱引發的交聯反應，使液體轉變為固體（相變）。一旦發生相變，再次加熱樹脂不會引起狀態變化。這是因為分子間交聯反應所產生的結構非常堅固且穩定。在製造熱固性黏合劑時，可以透過調整材料的類型和比例來提高交聯密度，從而提高固化後的耐熱性以及耐化學性和耐濕性。

因此，熱固化膠粘劑在粘合后具有很高的可靠性，並被廣泛用作工業膠粘劑，例如用於電子部件的半導體安裝材料。

用於電子零件的五種主要熱固化接著劑

電子元件生產中使用的熱固化型黏合劑有五種類型。下面讓我們來了解每種黏合劑的特性。

■環氧-酸酐

這種膠合劑由咪唑和酸酐反應結合，然後與環氧樹脂聚合固化而成。許多酸酐黏度較低，因此可以與其他多種成分混合。添加填料來增強膠粘劑的功能性也很容易，透過添加填料來提高機械性能，可以製造出即使在高溫下也能保持其有用特性的膠粘劑。

另一方面，酸酐有與水結合後分解產生遊離酸的性質。儲存中容易吸濕，對濕度的耐受性低，所以使用期限短可能是缺點。因為硬化溫度高，硬化時間長反應性慢，而且粘度低，所以也有在硬化中容易產生氣體的缺點。

儘管存在這些缺點，但上述出色的耐熱性仍然是一個吸引人的優勢。環氧酸酐膠粘劑目前廣泛用於半導體安裝材料，被稱為高可靠性膠粘劑。

■環氧-陰離子聚合體係

環氧陰離子聚合膠的固化原理是，環氧基團與用作固化劑的胺分子結合而固化。這類膠合劑的應用歷史悠久，目前已開發出多種類型的胺作為固化劑，使其物理性質易於控制。

膠黏劑可分為單組分膠黏劑和雙組分膠黏劑兩種。單組分環氧陰離子聚合膠合劑通常使用粉末狀固化劑，因此混合液的黏度較高。黏度越高，就越難提高填料密度以增加耐熱性，導致線膨脹係數（物體尺寸因熱而變化的係數）增加。高黏度、高固化溫度、長固化時間等因素導致使用困難是這類膠合劑的缺點，但近年來，迪睿合不斷開發低溫快速固化膠合劑，探索其新用途和新應用。

■硅-加成反應體係

與其他膠合劑相比，有機矽加成反應膠黏劑的分子鍵長相對較長，因此具有更高的柔韌性。其玻璃化轉變溫度 (Tg) 極低，因此可以生產固化溫度低至零下幾十度的產品。這類膠合劑因其易於使用且優異的耐熱耐寒性而廣泛應用於各種領域。

很多矽膠都是雙組分黏合劑，具有固化溫度低的優勢，但固化時間也較長。此外，矽膠的結構中含有低分子量的矽氧烷，因此在黏合後隨著時間的推移，材料會轉變為絕緣體，存在導致接觸不良的風險。此外，矽膠雖然防水性強，但同時也允許水分滲透。在電子元件等帶有電氣通路的部件中使用矽膠時，必須考慮這些特性。

■環氧硫醇係

環氧硫醇膠與其他熱固性膠合劑相比，固化反應速度相對較快。它們使用咪唑和硫醇（兩種常用於寒冷地區雙組分塗料的材料）作為固化環氧樹脂的材料。這種組合的特點是反應性極高，即使在室外氣溫為0°C的情況下，混合後也會發生固化反應，但這也使其操作困難，因此將其製成單組分膠黏劑一直被認為很困難。近年來，透過對催化劑和穩定劑進行調整，開發出了單組分版本，其固化速度顯著加快，同時仍可在相對較低的溫度下固化——性能已提升至在100-120°C下數秒內固化的程度。隨著數秒內固化的熱固性膠合劑的出現，新的應用正在被開發出來。

■環氧-陽離子聚合體係

環氧陽離子聚合黏合劑的固化物由醚鍵組成，這使其在精密零件黏合劑中具有顯著優勢，例如高耐水性、低固化收縮率和固化過程中低釋氣性。另一方面，如果被黏物表面存在鹼或水分，催化劑會產生酸並抑制固化，因此可能導致金屬腐蝕。其使用方法和零件受到諸多限制，例如催化劑含有難以處理的有毒物質銻。但由於其卓越的性能，它已成為某些電子部件（例如圖像感測器蓋密封件和液晶面板玻璃貼紙）不可或缺的黏合劑。

上述五種熱固化型膠合劑的特性，僅以它們作為電子零件膠合劑的應用為中心進行討論。每種膠合劑的優缺點會根據具體情況而改變。例如，不可逆黏合可產生更牢固的黏合力，這對於零件固定有利，但在維修方面則不利。隨著技術進步和生活方式的改變，黏合和固定的概念將不斷變化，目前被認為是缺點的東西，隨著觀念的轉變，可能會變成有用的優點。迪睿合將繼續運用其在膠合劑領域的專業知識和經驗，迎接膠合劑技術的新挑戰，並滿足客戶的需求。