QUV紫外光加速老化試驗機案例：紫外線固化丙烯酸酯耐久性測試

層壓粘合劑用于將兩個基材粘合在一起。它們可用于各種應(yīng)用，如食品包裝、航空航天、汽車、電子或太陽能電池板。主要技術(shù)包括溶劑型、水性、雙組分聚氨酯和紫外光固化樹脂。由于其環(huán)境和經(jīng)濟優(yōu)勢，紫外線技術(shù)在各種行業(yè)中迅速獲得認可。

近年來，市場對用于顯示器或觸摸屏應(yīng)用的液態(tài)光學(xué)透明粘合劑(LOCA)需求強勁。關(guān)鍵的性能要求包括對基底的強粘合強度、優(yōu)異的可靠性、高光學(xué)透明度和優(yōu)異的防潮性。對于高質(zhì)量的顯示器，低介電常數(shù)的粘合劑也是必要的。

UV/EB固化材料的防潮性能已在以前的出版物中討論過。在這里，我們將研究紫外線固化丙烯酸酯在三種氣候條件下的耐久性，包括使用QUV紫外光加速老化試驗機進行紫外線測試，85°C/85%相對濕度和凍融循環(huán)。評價的關(guān)鍵性能是以UV-Vis透射百分比和T剝離強度表征的光學(xué)透明度。最后，我們將討論不同類型的低聚物的介電性質(zhì)。

實驗過程

為層壓粘合劑應(yīng)用開發(fā)了幾種新產(chǎn)品。使用兩種商業(yè)產(chǎn)品CN966J75和CN9018作為對照，評價它們的粘合性和耐久性。

可靠性性能測試

樣品制備

使用Sartomer的標(biāo)準(zhǔn)粘合劑配方包配制每種低聚物。粘合劑被層壓在杜邦(XST-6578) PET薄膜之間。它們在Fusion 600 W/in D燈下以15 fpm的速度固化。每個粘合劑樣品的厚度控制在大約9密耳。

老化測試

我們評估了在三種氣候條件下的粘合性能:在QUV紫外光加速老化試驗機進行ASTM D4329-05循環(huán)B；85攝氏度/85%相對濕度；和凍融循環(huán)(每個循環(huán)包括85 ℃/ 85%相對濕度下的20小時和-40℃下的2小時)。

T-剝離試驗

樣品在1英寸處切割。寬度。使用Instron 5543并按照ASTM D1876-08標(biāo)準(zhǔn)進行T-剝離試驗。在T剝離測試之前，老化樣品在RT/50%相對濕度環(huán)境下平衡7天。

紫外-可見光譜 

在老化達2000小時之前和之后，收集每種層壓粘合劑的紫外可見光譜。

介電性能測試

樣品制備

用3% Esacure KIP 150和1% Esacure TZT配制低聚物或低聚物/單體混合物。將樣品拉至鋁上，然后在Fusion 600 W/in . H燈下以25 fpm的速度固化。

介電常數(shù)

這些膠片被切成3×3英寸。，正方形。厚度測量為2-3密耳。按照ASTM D150方法在1 kHz的頻率下測量介電常數(shù)。

結(jié)果和討論

表1介紹了九種新的丙烯酸酯產(chǎn)品，使用兩種市售產(chǎn)品CN9018和CN966J75作為對照。CN9018廣泛用于壓敏粘合劑應(yīng)用，CN966J75用于層壓粘合劑應(yīng)用。使用標(biāo)準(zhǔn)配方包(見實驗部分)，為每種低聚物制備粘合劑樣品。然后將粘合劑層壓并固化在兩層厚度控制在約9密耳的PET膜之間。

剝離強度和光學(xué)透明度是電子層壓粘合劑的關(guān)鍵性能。我們在三種老化條件下監(jiān)測這些性質(zhì)隨時間的變化。由于PET基材的柔韌性，我們選擇了T剝離試驗來確定粘合劑的強度。這三種老化條件反映了不同程度的溫度、濕度和紫外線照射。QUV紫外光加速老化試驗機的測試條件在溫度和濕度上都相對溫和。這項測試表明材料的抗紫外線能力。85°C/85%相對濕度老化測試表明粘合劑的防潮性能。最后，凍融老化試驗用于篩選可以在非常惡劣的條件下生存的粘合劑。

圖1顯示了粘合劑在QUV紫外光加速老化試驗機、85 ℃/ 85%相對濕度和凍融條件下暴露500小時后的T-剝離強度。如圖所示，商業(yè)對照聚酯氨基甲酸酯丙烯酸酯CN966J75具有比聚醚氨基甲酸酯丙烯酸酯CN9018高得多的初始剝離強度。類似地，具有最高初始剝離強度的實驗低聚物是聚酯聚氨酯丙烯酸酯(PRO12184、PRO12507和PRO12546)和聚碳酸酯聚氨酯丙烯酸酯(PRO12384和PRO12599)。

除了反應(yīng)性聚乙烯醇縮醛外，大多數(shù)實驗產(chǎn)品都比對照產(chǎn)品具有更好的耐久性。極端氣候條件(凍融)的較佳候選材料是聚碳酸酯聚氨酯丙烯酸酯PRO12546和PRO12599。有趣的是，盡管酯基在高濕度條件下容易降解，但基于防潮聚酯多元醇的NTX12514表現(xiàn)出優(yōu)異的耐久性。

圖2顯示了粘合劑在500小時老化測試后的紫外-可見光譜。所有的低聚物在QUV紫外光加速老化試驗機進行老化實驗后都表現(xiàn)出良好的光學(xué)透明度。三種低聚物，包括聚酯聚氨酯丙烯酸酯PRO12184和PRO12507，以及聚碳酸酯聚氨酯丙烯酸酯PRO12599，在85 ℃/ 85% RH下老化500小時后失去透明度。這三種低聚物的共同特征是它們的高分子量。較低的交聯(lián)密度可以允許較高的透濕性。

基于PRO12184和PRO12507的粘合劑的低剝離強度和高混濁度表明低聚物主鏈上的酯基可能在85 /85% RH老化過程中降解?；赑RO12599的粘合劑的高剝離強度但低透明度表明水分滲透到膜中也可能導(dǎo)致混濁。

正如所料，這三種低聚物在凍融老化條件下表現(xiàn)最差。NTX12514的高剝離強度和優(yōu)異的光學(xué)透明度的結(jié)合表明該低聚物是電子粘合劑應(yīng)用的較佳候選物。

消費電子粘合劑通常需要1，000小時的耐久性，因此我們將老化測試持續(xù)到1000小時和2000小時。正如所預(yù)測的，1000小時老化后的薄膜的T剝離和透明度比2000小時后的好。這里，我們僅提供2000小時老化后的T剝離強度數(shù)據(jù)(見圖3)。

兩個較好的產(chǎn)品是NTX12514，一種基于防潮聚酯多元醇的聚氨酯丙烯酸酯，和PRO12546，一種聚碳酸酯聚氨酯丙烯酸酯。只有四種低聚物(NTX12321、CN9018、NTX12945和NTX12514)可以在2000小時的所有老化測試中保持光學(xué)透明度。

我們認為基于PRO12546的粘合劑的混濁是由濕氣滲透引起的。因此，在粘合劑在室溫下平衡七天后，我們再次收集紫外-可見光譜。在此條件下，基于PRO12546的膜表現(xiàn)出優(yōu)異的光學(xué)透明度，支持我們的假設(shè)。

因此，NTX12514和PRO12546是電子或太陽能電池板層壓粘合劑應(yīng)用的較佳候選材料。其他實驗性低聚物，包括PRO12184、PRO12507或NTX12599，也表現(xiàn)出比現(xiàn)有商業(yè)產(chǎn)品CN966J75.2更高的性能。 

隨著智能手機和平板電腦作為使能工具的日益普及，顯示質(zhì)量的重要性變得更加重要。特別強調(diào)了對更好的室外可讀性的需求。4通過直接粘合光學(xué)透明粘合劑(OCA)填充觸摸屏和顯示器之間的空氣間隙，極大地提高了室內(nèi)和室外的可讀性。

OCA層的介電常數(shù)越低，OCA層越薄，性能越好。在這項研究中，我們評估了幾種商業(yè)產(chǎn)品的介電常數(shù)。表2總結(jié)了我們的測試結(jié)果。具有低介電常數(shù)和優(yōu)異粘合性能的較佳產(chǎn)品包括CN9014和CN823。對實驗產(chǎn)品的測試正在進行中。

結(jié)論 

在這項研究中，NTX12514和PRO12546表現(xiàn)出對PET基材的高粘合強度和在極端氣候條件下的優(yōu)異耐久性。PRO12184、PRO12507和NTX12599產(chǎn)品表現(xiàn)出高粘合強度和合理的可靠性，使其成為傳統(tǒng)消費電子或工業(yè)電子產(chǎn)品的良好候選產(chǎn)品。對于液體OCA應(yīng)用，CN9014和CN823/CN309現(xiàn)有商業(yè)產(chǎn)品是較佳候選產(chǎn)品。一系列新產(chǎn)品正在開發(fā)中，以滿足這些市場需求。