环氧树脂的近红外激光速固化系统
前言
环氧树脂是一分子中含有2个以上环氧基团的热固性树脂的总称，具有优良的粘结性、机械强度、电绝缘性、耐热性、耐药品性、耐水性、低收缩性。利用这些特点，已广泛应用于涂料、电气及电子材料以及粘合剂等领域。
另一方面，近年来信息和电子相关领域不断向高密度化、微细化、多样化发展。电子设备方面,随着物联网和AI化的发展，构成它们的半导体和电子设备的高功能化;另外，太阳能发电和风力发电等可再生能源领域、SiC功率半导体、大功率LED、在电动汽车等节能环保领域，要求进一步提高构件的高强度和耐久性。特别是信息及电子设备在车载应用领域的开展取得了显著进展。
在这样的新领域，对能够适应与以往不同的材料、环境和工艺的材料的需求不断增加。针对这种需求，该公司正在关注利用自身优势开发产品。技术上，通过树脂材料的分子结构改良和新用法的提案，激发出各种物性;领域上，以环氧树脂最优良的特性“粘合”为关键词进行研究开发。
粘合剂技术趋势
例如，在汽车行业，从防止全球变暖的观点出发，通过车辆本身的轻量化来提高燃效和动力总成的电动化相关技术开发、以无事故安全行驶和车内空间的充实化为目的的汽车电子设备的活用带来的技术革新新的正在进行中。在车辆轻量化方面，正在研究利用更轻、强度更好的铝、镁合金、碳纤维和树脂复合材料组成的CFRP等材料，将这些异种材料的接合技术作为焊接替代技术进行研究。另外，在电子设备应用方面，为了提高可靠性，正在开发支持汽车耐久性试验的新封装材料。
满足这些市场需求的粘接剂方面，期待具有剪切粘接剂强度、蠕变粘接剂强度、耐热性、耐药品性等优良特性的环氧树脂发挥适当的特性1.2)。另外，在生产现场，除基础性能要求外，低温硬化性和短时间硬化性等与生产效率相关的要求也很高。这些要求的目的不仅在于生产效率(时间)=成本，还在于通过削减加热工序实现节能，从而降低环境负荷。
1.环氧树脂的新固化系统
一般来说，利用作为热固性树脂的代表性环氧树脂的胺进行固化需要很长时间。这是由于环氧化合物和固化剂的反应机理和反应速率3。另一方面，环氧树脂和固化剂从储存稳定性的观点来看，如果是高温硬化，则多作为单液型，如果是低温硬化，则多作为即将使用前混合的双液型使用，但为了使速硬化成为可能，需要考虑单液的稳定性和非稳定性。控制快速固化反应始终至关重要。用于激光超快速固化系统的环氧树脂粘合剂，该系统被称为CLS系统(Curing system of Latent hardener andSpecialty epoxy resin)。CLS系统通过使用环氧树脂、用于单液化的潜在固化剂以及高反应性化合物氰酸酯树脂的新配合技术，实现热固性超速固化粘接。
1.1氰酸酯树脂和固化剂
氰酸酯树脂作为基于其三聚反应形成三酸酯骨架的高耐热性、低介电特性、机械强度、耐药品性的热固性树脂，自20世纪50年代以来一直被研究和开发。氰酸酯树脂由苯酚诱导，于1976年作为三嗪A(双苯酚A二氰酸酯)用于印刷电路板。但是，由于其纯度，工程中的耐水蒸汽存在难点。进入20世纪80年代以后，人们开始以各种双酚为基础生产高纯度双氰酸酯树脂。经过多年的研究开发，自20世纪90年代起充分利用氰酸酯树脂所具有的特性，应用于航天、航空、高增益天线、高速民用运输以及超导大型加速器等领域。
一般来说，丙烯酸酯树脂的三聚化在无催化剂的情况下在170-200℃附近缓慢发生，因此要完全固化需要高温或长时间。因此，一般使用乙酰丙酮铜等金属催化剂。但是，金属催化剂在氰酸树脂中熔化后使用，催化剂残渣不会立即熔化，也不会完全固化，而且固化树脂中的催化剂残渣形成的颗粒也不受欢迎。因此，完全固化需要高温或长时间。因此，利用如苯酚等烷基苯酚作为共催化剂，作为金属催化剂的溶剂，进一步促进环化三聚化，可在170°℃左右的短时间内完全固化5.6)。更有效的固化催化剂，以扩大适应范围，金属种类和加氢共催化剂的研究已经进行7)。Palmese等人最近的研究也报告了将不使用金属的离子液体用作固化剂10。另一方面，虽然是具有潜在能力的高性能树脂，但由于难以控制反应，有关其潜在性能的报告很少，低温固化和潜在性能1液化的适应范围受到限制。
另一方面，伴随氰酸酯树脂加成反应的聚合反应的反应性非常高，可与酸性物质或碱性物质发生反应。例如，弱酸性化合物苯酚以氨基乙醚为中间体的三聚反应为人所知。另外，碱性化合物芳香族胺是以异戊酸为中间体，将苯氧基置换为氨基的三嗪化反应为人所知12)(图1)。特别是与碱类化合物胺类化合物的反应激烈，混合的瞬间常伴有很大的反应热量。因此，在实际使两者反应时，必须进行反应控制并使其硬化。
