熱固化膠合劑的五大挑戰及其解決方案

熱固化膠合劑的五大改進領域

熱固性膠合劑廣泛應用於電子元件的黏合，但其某些特性仍需改進。以下概述了其中五項改進。

1. 低溫硬化

許多熱固性黏合劑的固化溫度在120至180℃之間，因此難以用於耐熱性較低的被黏物。由於耐熱性高的塑膠材料價格昂貴、光學零件需要避免哪怕是輕微的熱變形、以及產品小型化的需求（被黏物越小越薄，耐熱性就越低）等因素，對可在60至80℃低溫下固化的熱固性黏合劑的需求日益增加。

2. 快速固化

熱固化黏合劑不會像紫外線固化黏合劑那樣在幾秒鐘內變硬。
許多產品需要 30 分鐘到幾個小時才能固化，有時會在提高生產力時造成瓶頸。

3. 減少廢氣排放

熱固性黏合劑的低分子量成分有可能在固化過程中或固化後氣化，進而污染設備或工作環境。

4. 提高固定精度

由於硬化需要時間，因此在凝固之前必須高精度地保持被粘體。

5. 更高的可靠性

隨著電子設備變得越來越小、性能越來越高，對黏合劑的可靠性要求也越來越高。

為了滿足這些改進需求，Dexerials 正致力於開發創新的新型熱固化粘合劑。

滿足改進需求

上述改進需求並非近期出現，而是持續發展的議題，尚未解決。即便如此，數值目標和具體目標也不斷更新，以適應技術進步和市場需求。關鍵在於，改進必須在不犧牲其他特性的情況下進行，但嘗試改進時總會以對其他特性的影響為代價。為了改進熱固性膠合劑，必須找到一個既能滿足這些需求又不會帶來任何負面影響的解決方案。
在討論迪睿合的具體解決方案之前，我們先來談談迄今為止所做的努力。

對於低溫固化和快速固化而言，改進需求本身就構成了一種權衡取捨的局面。通常，提高固化溫度意味著固化速度加快，而降低固化溫度則意味著固化時間延長。這並非降低固化溫度或縮短固化時間那麼簡單——固化溫度和固化時間必須根據特定用例的需求進行設計。

換句話說，我們希望黏合劑在適當的時間（溫度和時間）下硬化。

為了同時實現低溫固化和快速固化，基本方法是設計化學反應性更高的黏合劑，使其能夠在低能量活化下硬化。然而，一次性硬化的黏合劑也是一個問題。為了解決這個問題，市面上出現了雙組分熱固化黏合劑，將主黏合劑和固化劑分離，以防止意外固化。

雙組分體系僅在兩種液體混合時才會發生反應。因此，它們可以在低能量活化的情況下保持黏合力並長期保存，並且廣泛應用於多種場合，例如用於寒冷地區的塗料以及在接近室溫下使用的低溫固化黏合劑，作為低溫固化和快速固化的解決方案。

另一方面，雙組分體系需要兩種液體以精確的比例均勻混合才能達到穩定的性能。在行動裝置等對精度要求較高的應用中，即使是混合比例的細微差異或混合不均勻也會導致黏合品質的波動，從而有可能損害零件定位精度和可靠性的提升。因此，客戶需要確保操作的準確性和快速性。

熱固化接著劑的新努力

​​由於單組分粘合劑可自行固化，因此可達到穩定的粘合效果，而無需擔心與雙組分體系相關的問題，例如由於混合比例、混合不均勻以及液體成分不均勻而造成的差異。然而，它們也有缺點 - 由於單組分配方在室溫下會開始反應，因此有些產品在室溫下單獨放置時就會開始硬化。因此，許多單組分系統通常會儲存在冰櫃中。在使用前，它們會在室溫下放置數十分鐘至一小時，以便在容器中解凍。解凍後，使用精密分配器來使用指定用量的粘合劑。
從材料精密度、便利性及生產力改善的角度來看，Dexerials 專注於單組分熱固型接著劑的開發。

接下來，我們將介紹 Dexerials 克服熱固化接著劑所面臨的挑戰而成功開發的產品。

採用潛伏性聚合引發劑的環氧陽離子聚合熱固化膠合劑

在 Dexerials 開發的眾多膠黏劑中，最近一項成功的創新是結合環氧陽離子熱硬化膠黏劑與封裝聚合起始劑的產品。

由於所得固化物主要由醚鍵組成，環氧陽離子膠合劑具有高耐水性、低固化收縮率和固化過程中較少的釋氣性，從而滿足了上述兩項改進需求。然而，它們也存在固化反應緩慢以及聚合引發劑引發問題等缺點。因此，它們很少被考慮作為固定精密零件的膠合劑選擇。

我們相信，環氧陽離子熱固性膠黏劑的低固化收縮率在精密膠合劑領域具有巨大潛力，並有望開發新的應用，因此我們開始致力於改進此反應體系。傳統上，此反應體系通常使用有毒的銻（Sb）作為聚合引發劑，這也是這類膠合劑被避免使用的原因之一。因此，我們著手改進聚合引髮劑。在開發新型聚合引發劑的過程中，我們的目標不僅在於實現低溫快速固化，還在於尋找不使用有毒物質或鹵素的引發劑。最終，我們研發出了現在的引髮劑。雖然新型引發劑滿足了低溫固化和快速固化的預期，但它的活性很高，以至於固化反應會在添加後立即開始，而不是在最合適的時機。為了確保黏合品質並方便生產，單組分體係是必需的，這反過來又需要一種能夠將活性隱藏到所需時間點來創造延遲的方法。

我們為新型聚合引發劑賦予潛伏性的方法，是將引發劑封裝在採用我們獨特製程製成的聚合物膠囊中。膠囊由特殊聚合物製成，當溫度超過一定溫度時，膠囊就會破裂，使內部的引發劑與周圍的液體接觸並開始反應。只要溫度不超過閾值，引發劑就會留在膠囊內，不會發生固化。這種用於熱固化的潛伏性聚合引發劑的開發，使得一種單組分解決方案能夠充分利用環氧陽離子膠合劑低固化收縮率的優勢，應用於熱固化膠合劑領域。

迪睿合正在進一步探索這項潛伏性技術的應用，包括進一步改進高活性材料封裝技術和控制反應的聚合物膠囊技術。此外，我們也正在進一步改良主劑樹脂。新型陽離子聚合熱固化型黏合劑將能夠滿足客戶的各種需求，例如低溫固化、快速固化、減少離子雜質和排氣。迪睿合將繼續專注於此領域，並致力於推廣這項技術。
※迪睿合株式會社生產並銷售使用潛在性固化劑的熱固化型黏合劑，但請注意，迪睿合株式會社不向外部銷售潛在性固化劑。