1.1固化机理和特征
光阳离子硬化的硬化速度比目前产业界主要使用的光自由基硬化要小,但具有不受氧阻碍、光照结束后也热地进行聚合(延迟硬化性)、硬化收缩小等优点。光阳离子硬化的机构如图3所示。常用的光酸发生剂是磺基盐和碘基盐。为了进行有效的正离子聚合,使用亲核性低的对正离子是很重要的。另外,作为单体,脂环式环氧型的正离子聚合速度要比甘油醚型大。这是因为聚合乙醚类型中除了羟烷环外还有醚键,酸被困在醚键上,降低了聚合速度。因此,通过适当选择光酸发生剂所产生的酸的种类或单体的种类,就可以控制光阳离子硬化速度。
另外,上述光自由基硬化所没有的光阳离子硬化的特性是,即使在光照结束后,聚合也会进行的延迟硬化性。这是因为阳离子聚合的停止反应比自由基聚合慢。只有活用了这种延迟硬化性的光阳离子硬化才有应用。例如,不透光的底板之间的粘合就是典型的例子。首先,在不透光的底板1上涂上光阳离子固定性树脂,通过稍微进行光固化来提高粘度,表现出粘性。接着,在保持这种粘着性的状态下,将其粘在底板2上放置,阳离子聚合进一步发生硬化,2个底板1、2牢固地粘在一起。
1.2硬化不良对策
光阳离子硬化不像光自由基硬化那样广泛普及的主要原因是硬化树脂中残留的酸催化剂对金属的腐蚀,以及空气中的湿气导致聚合行为的变动。从图3的停止反应可以理解湿度的影响。也就是说,如果在阳离子生长末端被具有亲核性的化学物种(例如水)攻击,聚合就会停止。为了解决这种受湿气影响而导致硬化不良的问题,人们尝试了几种方法。作为工艺上的创新,光固化时加热后湿度的影响会大大降低。但是,根据用途的不同,进行加热操作并不容易,在塑料底板上硬化时,加热会导致底板弯曲和变形。另一方面,作为化学方法,研究使用与水反应性高的酸酐和异氰酸盐等作为水分捕捉剂,但几乎没有取得效果。在这种情况下,湿气隔离剂(humidity)blocker),在固定性树脂中添加5~10wt%的具有二硅氧烷骨架的环氧单体,可以大大抑制因湿度而引起的固化行为的变动。为了使涂膜的表面自由能达到最小,具有疏水性二硅氧烷骨架的单体会移动到液状涂膜和空气的界面,从而起到防潮保护膜的作用。