更強的膠帶-UV激活膠帶性能優(yōu)勢介紹及應(yīng)用前景

摘要：在精密組裝領(lǐng)域，傳統(tǒng)膠粘劑在要求較高的粘接場景中，可能會面臨幾大技術(shù)瓶頸：使用液體膠水有溢膠風險、固化周期長、膠層厚度不易控制；使用壓敏膠帶粘接強度不足，剛性不夠，高溫高濕環(huán)境下性能衰減；熱敏感材料無法實現(xiàn)高強度快速粘接等。3M創(chuàng)新突破技術(shù)邊界，開發(fā)出高強度UV光激活膠帶，UV光照固化后，動態(tài)剪切強度最高可以達到12 MPa。該系列產(chǎn)品兼具半結(jié)構(gòu)膠強度與壓敏膠操作便捷性，在實現(xiàn)窄邊粘接、高強度粘接的同時，具有可重工性能。

關(guān)鍵詞：UV光激活膠帶；低吸收能量；高強度；可重工

中圖分類號：TQ436+.3文獻標志碼：A文章編號：1001-5922（2025）04-0056-03

Stronger tapes-UV activated tape performance advantages and application prospect

CUI Xiaohui，ZHAO Jia，WU Shuang，XIONG Jun

（3M China Co.，Ltd.，Shanghai 200233，China）

Abstract：In the field of precision assembly，traditional adhesives may face several major technical bottlenecks in high-demand bonding scenarios：the use of liquid glue has the risk of overflow，long curing period，and the thickness of the adhesive layer is not easy to control；the use of pressure-sensitive adhesive tape has insufficient bonding strength，insufficient rigidity，and performance degradation in high temperature and high humidity environment；thermal sensitive materials cannot achieve high strength and fast bonding，etc.3M has innovated to break through the technical boundary and develops high-strength UV light-activated tapes that can achieve a dynamic shear strength of up to about 12 MPa after UV light curing.This series of products combines the strength of semi-structur-al adhesives with the ease of pressure-sensitive adhesive operation，and has re-workability while achieving narrow edge bonding and high-strength bonding.

Key words：UV light activated tape；low absorption energy；high strength；reworkable

在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)和高新技術(shù)領(lǐng)域，膠帶作為一種基礎(chǔ)而關(guān)鍵的材料，發(fā)揮著不可或缺的作用。紫外光（UV）激活膠帶作為一種新型的膠帶產(chǎn)品，憑借其獨特的性能和廣泛的應(yīng)用前景，逐漸成為材料科學(xué)和工業(yè)界的研究熱點[1]。

UV激活膠帶的核心特性在于其對UV的敏感性。這種膠帶在未受到UV照射時，呈現(xiàn)出低粘性甚至無粘性的狀態(tài)，便于操作和定位；而當受到特定波長和強度的UV照射后，其粘性迅速增強，能夠牢固地粘附在被粘物表面，實現(xiàn)可靠的粘接和固定。這種特性使UV激活膠帶在電子制造、汽車制造業(yè)、光學(xué)儀器等多個領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力[2-5]。

本文將簡單闡述UV激活膠帶的工作原理，深入介紹3M公司UV激活膠帶的開發(fā)進展和產(chǎn)品性能，分析其在不同領(lǐng)域的應(yīng)用機會，并對市場前景進行展望，旨在為相關(guān)領(lǐng)域的研究人員、工程師和企業(yè)提供有價值的參考。

1 UV激活膠帶的原理

1.1光引發(fā)劑的作用機制

光引發(fā)劑是UV激活膠帶的關(guān)鍵成分之一，它在膠帶的性能轉(zhuǎn)化過程中起著核心作用。光引發(fā)劑的種類繁多，應(yīng)用在膠粘劑和涂料領(lǐng)域中常用的有自由基引發(fā)劑和陽離子引發(fā)劑[1，6]。

常見的自由基引發(fā)劑有安息香醚類、苯乙酮類、二苯甲酮類等。當UV光照射到膠帶時，光引發(fā)劑分子吸收光能，進入激發(fā)態(tài)。在激發(fā)態(tài)下，光引發(fā)劑分子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，分解產(chǎn)生自由基或其他活性基團。這些自由基或其他活性基團具有極高的反應(yīng)活性，能夠引發(fā)聚合物體系中的單體和低聚物發(fā)生聚合反應(yīng)，從而改變膠帶的物理性能[1，6-7]。

自由基或其他活性基團的產(chǎn)生，及其對聚合反應(yīng)的促進作用是UV激活膠帶性能轉(zhuǎn)化的核心。自由基或其他活性基團的活性和濃度直接影響聚合反應(yīng)的速率和程度，進而影響膠帶的最終性能。

陽離子引發(fā)劑可用于引發(fā)環(huán)氧樹脂等材料，常用的陽離子引發(fā)劑可分為鎓鹽類、金屬有機物類、有機硅烷類，其中以碘鎓鹽、硫鎓鹽和鐵芳烴最具代表性。它的基本作用特點是光活化使分子到激發(fā)態(tài)，分子發(fā)生系列分解反應(yīng)，最終產(chǎn)生超強質(zhì)子酸，作為陽離子聚合的活性種而引發(fā)環(huán)氧化合物、乙烯基醚，內(nèi)酯、縮醛、環(huán)醚等聚合[6]。

因此，選擇合適的光引發(fā)劑并優(yōu)化其用量，對制備高性能的UV激活膠帶至關(guān)重要。

1.2聚合物體系的組成與功能

UV激活膠帶的聚合物體系通常由基礎(chǔ)聚合物、功能性樹脂和交聯(lián)劑等組成。基礎(chǔ)聚合物如丙烯酸酯類、聚氨酯類[8]等，為膠帶提供了基本的物理性能和粘性。功能性樹脂則根據(jù)不同的應(yīng)用需求，賦予膠帶特定的功能，如耐高溫、耐化學(xué)腐蝕、高透明度等。如可通過添加環(huán)氧樹脂以及引入陽離子引發(fā)體系達到增強膠粘劑固化后結(jié)構(gòu)強度的目的。交聯(lián)劑在聚合反應(yīng)中起到連接聚合物鏈的作用，形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[6，9]，從而提高膠帶的內(nèi)聚力和機械強度。

在UV照射下，光引發(fā)劑產(chǎn)生的活性基團引發(fā)聚合物體系中的單體和低聚物發(fā)生交聯(lián)聚合反應(yīng)，形成高度交聯(lián)的聚合物網(wǎng)絡(luò)。這一過程不僅增強了膠帶的內(nèi)聚力，使其能夠承受更大的拉力和剪切力，還改變了膠帶的表面性能，提高了其粘性和耐老化等性能。

1.3粘性與內(nèi)聚力的平衡

在膠帶的設(shè)計和應(yīng)用中，粘性和內(nèi)聚力的平衡是一個關(guān)鍵問題。粘性過高的膠帶在使用過程中容易產(chǎn)生殘膠，污染被粘物表面；而內(nèi)聚力不足的膠帶則容易發(fā)生斷裂，影響粘接效果。UV激活膠帶通過UV照射實現(xiàn)了粘性與內(nèi)聚力的動態(tài)平衡。

在未受到UV照射時，膠帶的粘性較低，便于操作和定位；而在UV照射后，膠帶的內(nèi)聚力迅速增強，同時粘性也得到適當提高，從而實現(xiàn)兩者的最佳平衡。這種平衡使得UV激活膠帶在各種復(fù)雜的應(yīng)用場景中，既能牢固地粘附在被粘物表面，又不會產(chǎn)生殘膠，具有良好的使用性能和可靠性[10]。

2 3M公司UV激活膠帶開發(fā)進展

2.1早期UV激活膠帶

早期開發(fā)的UV激活雙面膠帶，一般需要先進行兩面材料的粘接，再照射一定波長和能量的UV光，從而激活膠帶。要求被貼物至少有一面是透明度較好的材料，否則無法進行有效的激活。在這就大大限制了此類膠帶的使用場景。

2.2新型UV激活膠帶

3M公司研發(fā)人員開發(fā)了新一代UV激活膠帶產(chǎn)品。該系列產(chǎn)品可以像普通雙面膠帶那樣，靠自身的初粘性先貼附在一個材料表面，再貼附另一個材料前照射UV光激活，然后完成兩個材料的貼合后膠帶持續(xù)發(fā)生交聯(lián)固化反應(yīng)，進一步增強膠帶本體強度以及與粘結(jié)界面的粘合力。這不但解決了早期UV激活膠帶使用受限的問題，同時性能更強，使用更方便。

2.2.1 UV膠帶最新進展

3M創(chuàng)新突破技術(shù)邊界，經(jīng)過研發(fā)人員的大膽創(chuàng)新和反復(fù)驗證，開發(fā)出UV激活膠膜-UVAF（厚度從10 um到175 um）和UV激活膠帶-UVAT（厚度從200 um到400 um）——兼具半結(jié)構(gòu)膠強度與壓敏膠操作便捷性的革命性產(chǎn)品。UVAF和UVAT動態(tài)剪切強度與其它種類膠粘劑動態(tài)剪切強度[11]對比如圖1所示。

2.2.2 UVAF和UVAT的使用方法和性能

UVAF產(chǎn)品包括10 um～100 um的UV激活膠膜81XXX系列，和100 um～175 um帶基材的UV激活雙面膠帶82XXX系列。該系列產(chǎn)品采用波長365 nm紫外光照射，低至3 s即可實現(xiàn)激活（UV吸收能量達到3 J/cm2），24 h后可以達到結(jié)構(gòu)膠粘接強度。未激活前保持壓敏膠特性，可自由裁切定位；激活后展現(xiàn)出結(jié)構(gòu)膠級剪切力與耐高溫性能（200℃持續(xù)工作），在陽極氧化鋁板上的剪切力可達12 MPa，是普通壓敏膠帶的5-10倍。

UVAT是厚度為200 um～400 um的300XX系列，該系列產(chǎn)品采用波長365 nm紫外光照射。對不同厚度產(chǎn)品進行激活時，需要采用不同紫外吸收能量，200～400 um的膠帶激活時對應(yīng)4～8 J/cm2的紫外吸收能量；24 h后達到半結(jié)構(gòu)膠粘接強度，比如在常見的不銹鋼板上，該系列產(chǎn)品的動態(tài)剪切和拉拔力可以到達4～5 MPa。

和常規(guī)的壓敏膠帶相比，UV激活膠帶的粘接強度有極大的提升。選取壓敏膠帶中粘接性能較高的產(chǎn)品，與UV激活膠帶進行拉拔力對比如圖2所示。

UVAT 300XX在使用時更加友好，由于其獨特的配方設(shè)計，該膠帶只對特定波長的紫外光線比較敏感，而對工廠中常見的日光燈不敏感；因此在加工組裝過程中，一般情況下無需黃光環(huán)境，無需生產(chǎn)車間進行光源升級改造。同時，在產(chǎn)品設(shè)計時考慮電子市場的一些重工需求，需要重工返修時，只需升高溫度到70～80℃，其粘性就會大幅下降，從而實現(xiàn)方便的拆解和清潔移除等要求[12]。

3 UV激活膠帶的應(yīng)用市場

3.1電子制造領(lǐng)域

在電子制造領(lǐng)域，UV激活膠帶的應(yīng)用非常廣泛。在電路板組裝過程中，它被用于固定電子元件、連接線路板等[3]。由于其在UV照射下能夠迅速固化，且具有良好的電氣絕緣性能和耐高溫性能，能夠有效保護電路板在后續(xù)的加工和使用過程中不受損壞。

在智能手機和平板電腦的生產(chǎn)中，UV激活膠帶可用于屏幕與邊框的粘接、攝像頭的固定等。其高模量和高強度，可以實現(xiàn)更窄的粘接寬度，并提升產(chǎn)品的整體剛度，其良好的粘性和內(nèi)聚力保證了手機的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和可靠性。

3.2汽車制造業(yè)

汽車內(nèi)飾件的粘接是UV激活膠帶在汽車制造中的重要應(yīng)用之一。例如在儀表盤、中控臺、座椅等內(nèi)飾件的裝配中，UV激活膠帶能夠提供良好的粘接效果，同時其耐高溫、耐老化性能確保了內(nèi)飾件在汽車使用壽命周期內(nèi)的穩(wěn)定性，減少VOC排放，保護乘坐者的健康安全[3，13]。

在汽車電子部件的固定方面，如汽車電腦板、傳感器等，UV激活膠帶能夠有效地將這些部件固定在指定位置，防止因震動、溫度變化等因素導(dǎo)致的松動和失效。

此外，隨著汽車大屏幕的普及，UV激活膠帶也逐漸得到應(yīng)用。其快速固化和高強度粘接特性，能夠縮短汽車生產(chǎn)線上屏幕等重要部件安裝的工藝時間，提高生產(chǎn)效率。

4 UV激活膠帶的應(yīng)用前景

近年來，隨著電子、光學(xué)、汽車、醫(yī)療等行業(yè)的快速發(fā)展，對UV激活膠帶的需求持續(xù)增長。據(jù)市場研究機構(gòu)預(yù)測，未來幾年全球UV激活膠帶市場規(guī)模將保持較高的增長率，預(yù)計到2030年將達到數(shù)10億美元的規(guī)模[14]。

從區(qū)域市場來看，亞太地區(qū)尤其是中國、日本、韓國等國家，由于其在電子制造和汽車生產(chǎn)等領(lǐng)域的領(lǐng)先地位，將成為UV激活膠帶的主要消費市場。同時，北美和歐洲市場在高端光學(xué)儀器和醫(yī)療設(shè)備制造方面具有較強的實力，對UV激活膠帶的需求也將穩(wěn)步增長[14]。

5結(jié)語

在應(yīng)用領(lǐng)域方面，電子行業(yè)將繼續(xù)占據(jù)主導(dǎo)地位，隨著5G技術(shù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)的發(fā)展，電子設(shè)備的產(chǎn)量和種類將不斷增加，從而推動UV激活膠帶在該領(lǐng)域的市場需求[14]。此外，汽車行業(yè)的電動化、智能化趨勢以及醫(yī)療行業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新，也將為UV激活膠帶帶來新的增長機遇。

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（責任編輯：張玉平）