光学级环氧树脂、有机硅和紫外光固化粘合剂通常用于光纤、光电应用中粘接、密封、涂层和封装过程中,以及医疗、军事和航空航天系统等其他要求苛刻的环境。如何选择正确的光固化粘合剂,这点很重要。
粘合剂有透明、不透明的。一些应用中可能需要具有高透过率的粘合剂,而其他光学组件则需要阻光性能的不透明粘合剂。在许多光学器件中,粘合剂甚至可能不会出现在光路中。
一般来说,我们需要光学胶粘剂能用在各种基材上,提供优异的耐温性、应力缓解以及防潮和防腐蚀性,增加光学系统的附加性能,例如高机械强度。因此,粘合剂的混合比、粘度、工作寿命和固化时间等处理和加工参数对其实际应用起着至关重要的作用。
首先,必须考虑到应用光学粘合剂的所有细节,包括零件的几何形状及其尺寸。例如,在套圈型光纤中,粘合剂应该非常薄或具有超低粘度,以便它可以通过毛细作用进入非常窄的间隙;在各种基材上安装光学元件或密封,则需要粘度更高甚至糊状的粘合剂。最终选择光学粘合剂取决于多种因素,包括尺寸、应用性质、材料应用方式以及固化后需要哪些性能。
聚合后的环氧树脂具有尺寸稳定、模量高、固化后收缩率低、热膨胀系数低等特点。减小粘合剂的应力在许多应用中是至关重要的。由于部件的热膨胀系数(CTE)不同,在粘结界面处会产生应力。随着时间的推移,粘合剂和部件之间如果存在较大的CTE差异,那么温度变化就会引起应力、分离,最终导致粘合失效。
但是精心设计过的粘合剂可以解决各种CTE要求的这些问题。使用氧化铝添加剂或者钨酸锆这样的负值CTE填料,可以帮助获得较低的CTE。另一方面,光学工程师如果需要柔性粘合剂,可以选择光学透明的硅树脂。一些硅酮化合物在固化后表现出非常低的弹性模量和低的肖氏硬度水平,从而有效消除应力。
UV或双固化粘合剂可以非常快速的固化,在某些粘合情况下能够快速对准。紫外光固化粘合通过曝光特定波长的光来实现固化。事实上,双固化粘合剂采用了紫外线和热双固化,有效避免了因组件本身具有的复杂形状而使紫外线无法到达内部区域的问题。
脱气低是选择合适光固话粘合剂的另一个考虑因素。该特性在涉及透镜、半导体、光学元件和真空的应用中是非常必要的。许多环氧树脂通过了美国宇航局ASTM E-595标准的 (NASA)低脱气测试,该测试是在真空条件下进行的。特定的特种硅酮和紫外光固化产品也通过了这一严格的测试。这种粘合剂可以应对突然加速、振动和机械冲击等高应力事件。
医疗行业中的光学设备可能需要无毒的透明粘合剂,这种粘合剂与各种表面紧密结合,同时不受辐射、化学、灭菌和生物制剂的影响。医疗器械制造商可能会施加额外的要求,如ISO 10993-5细胞毒性标准和/或USP VI级规范。医疗应用也对安全可靠的固化方法提出独特的要求。
最后,为了光学器件的可靠性,精确设计的粘合剂可以承受85℃高温和85%相对湿度的环境,以确保粘合剂保持物理和化学性能上的稳定。
合适的粘合剂可以助力激光系统、光学设备和光纤达到最佳性能。无论是耐温性、消除应力还是防潮防腐蚀性,粘合剂都是各种光学和光子学应用中的重要伙伴。