QQ登录

只需一步,快速开始

有机硅

搜索
查看: 820|回复: 3
收起左侧

[工具软件] 【科普知识值得收藏】双组分缩合型(加成型)导热灌封硅胶常见问题分析与预防

[复制链接]
  • TA的每日心情
    难过
    2022-12-23 07:54
  • 签到天数: 471 天

    [LV.9]以坛为家II

    ☆黑马☆ 发表于 2020-5-27 09:33:56 | 显示全部楼层 |阅读模式
    本帖最后由 ☆黑马☆ 于 2020-5-27 09:41 编辑

            双组分缩合型(加成型)导热灌封硅胶常见问题分析与预防                                     广东省有机硅材料化工信息中心 许永现
    导热灌封硅橡胶定义:
    灌封就是将液态复合物用机械或手工方式灌入装有电子元件、线路的器件内,在常温或加热条件下固化成为性能优异的高分子绝缘材料。灌封又分为局部灌封和整体灌封。局部灌封是指对大功率器件进行灌封,使其通过导热灌封硅橡胶材料与散热体连接在一起,让产生的热量能够迅速的传到散热体。整体灌封是对电子产品内部所有元器件全部进行灌封,使其产生的热量能够迅速扩散,直接散发到外界环境中。导热灌封硅橡胶一般是双组分,使用时将两组分混合排泡后,灌封到需要的部位上,硫化成弹性体。此类产品不仅有散热绝缘作用,而且具备减震和三防的作用,目前广泛应用于LED电源、球泡灯内置电源、电动汽车电池组件和充电桩电源模块,以及一些电子器件的粘接灌封,起到散热、密封、减震的作用。
    灌封就是将液态复合物用机械或手工方式灌入装有电子元件、线路的器件内,在常温或加热条件下固化成为性能优异的热固性高分子绝缘材料。可强化电子器件的整体性,提高对外来冲击、震动的抵抗力;提高内部元件、线路间绝缘,有利于器件小型化、轻量化;避免元件、线路直接暴露,改善器件的防水、防潮性能,并提高使用性能。
    灌封工艺
    灌封产品的质量,主要与产品设计、元件选择、组装及所用灌封材料密切相关,灌封工艺也是不容忽视的因素。
    目前常见的有手工真空灌封和机械真空灌封两种方式,而机械真空灌封又可分为A、B组分先混合脱泡后灌封和先分别脱泡后混合灌封两种情况。其工艺流程如下:
      (1)手工真空灌封工艺
      (2)机械真空灌封工艺
      先混合脱泡后灌封工艺
      A、B先分别脱泡后混合灌封工艺
    相比之下,机械真空灌封,设备投资大,维护费用高,但在产品的一致性、可靠性等方面明显优于手工真空灌封工艺。无论何种灌封方式,都应严格遵守给定的工艺条件,否则很难得到满意的产品。

    灌封产品常出现的问题及原因分析
    (1)局部放电起始电压低,线间打火或击穿 电视机、显示器行输出变压器,汽车、摩托车点火器等高压电子产品,常因灌封工艺不当,工作时会出现局部放电(电晕)、线间打火或击穿现象,是因为这类产品高压线圈线径很小,一般只有0.02~0.04mm,灌封料未能完全浸透匝间,使线圈匝间存留空隙。由于空隙介电常数远小于环氧灌封料,在交变高压条件下,会产生不均匀电场,引起界面局部放电,使材料老化分解,引起绝缘破坏。
    从工艺角度分析,造成线间空隙有以下两方面原因:
      1)灌封时真空度不够高,线间空气未能完全排除,使材料无法完全浸渗。
      2)灌封前试件预热温度不够,灌人试件物料黏度不能迅速降低,影响浸渗。

    对于手工灌封或先混合脱泡后真空灌封工艺,物料混合脱泡温度高、作业时间长或超过物料适用期,以及灌封后产品未及时进入加热固化程序,都会造成物料黏度增大,影响对线圈的浸渗。热固化灌封材料复合物,起始温度越高,黏度越小,随时间延长,黏度增长也越迅速。因此为使物料对线圈有良好的浸渗性,操作上应注意如下几点:
      1)灌封料复合物应保持在给定的温度范围内,并在适用期内使用完毕。
      2)灌封前,试件要加热到规定温度,灌封完毕应及时进入加热固化程序。
      3)灌封真空度要符合技术规范要求。
    (2)灌封件表面缩孔、局部凹陷、开裂灌封料在加热固化过程中,会产生两种收缩,即由液态到固态相变过程中的化学收缩和降温过程中的物理收缩。进一步分析,固化过程中的化学变化收缩又有两个过程,从灌封后加热化学交联反应开始到微观网状结构初步形成阶段产生的收缩,我们称之为凝胶预固化收缩。从凝胶到完全固化阶段产生的收缩我们称之为后固化收缩。这两个过程的收缩量是不一样的。前者由液态转变成网状结构过程中,物理状态发生突变,反应基团消耗量大于后者,体积收缩量也高于后者。凝胶预固化阶段(75℃/3h)环氧基消失大于后固化阶段(110℃/3h),差热分析结果也证明这点,试样经750℃/3h处理后其固化度为53%。
    若我们对灌封试件采取一次高温固化,则固化过程中的两个阶段过于接近,凝胶预固化和后固化近乎同时完成,这不仅会引起过高的放热峰,损坏元件,还会使灌封件产生巨大的内应力,造成产品内部和外观的缺损。为获得良好的制件,我们必须在灌封料配方设计和固化工艺制定时,重点关注灌封料的固化速度(即A、B复合物凝胶时间)与固化条件的匹配问题。通常采用的方法是:依照灌封料的性质、用途按不同温区分段固化的工艺。据专家介绍,彩色电视机行输出变压器灌封按不同温区分段固化规程及制件内部放热曲线。在凝胶预固化温区段灌封料固化反应缓慢进行,反应热逐渐释放,物料黏度增加和体积收缩平缓进行。此阶段物料处于流态,则体积收缩表现为液面下降,直至凝胶,可完全消除该阶段体积收缩内应力。从凝胶预固化到后固化阶段,升温也应平缓,固化完毕,灌封件应随加热设备同步缓慢降温,多方面减少、调节制件内应力分布状况,可避免制件表面产生缩孔、凹陷甚至开裂现象。
    对灌封料固化条件的制订,还要参照灌封制件内封埋元件的排布、饱满程度及制件大小、形状、单只灌封量等。对单只灌封量较大而封埋元件较少的,适当地降低凝胶预固化温度并延长时间是完全必要的。
    (3)固化物表面不良或局部不固化这些现象也多与固化工艺相关。主要原因是:
    1)计量或混合装置失灵、生产人员操作失误。
    2)A组分长时间存放出现沉淀,用前未能充分搅拌均匀,造成树脂和固化剂实际比例失调。
    3)B组分长时间敞口存放、吸湿失效。
    4)高潮湿季节灌封件未及时进入固化程序,物件表面吸湿。
    总之,要获得一个良好的灌封产品,灌封及固化工艺的确是一个值得高度重视的问题。


    一:如何避免气泡的产生?
    1、推荐使用低粘度及操作时间长的产品,这样可在材料固化前将空气排出。
    2、保持固化温度在45℃以下,避免温度过高而导致气孔无法排出。
    3、怎样确定配比?
    固化剂的用量、环境温湿度的变化等对固化速度影响较大。固化剂用量增加,会加速固化反应。因此,通常可以采用增减固化剂用量的方法来调整固化速度,一般推荐用量为10:0.8—10:1.2(质量比)之间。若需要改变比例,应对变更混合比例进行简易实验后应用。

    二:怎样清除残留的硅胶?
    在胶固化之前,用一锋利小刀(或干净棉质擦布)即可刮除未固化的胶体,然后再使用异丙醇等溶剂清洗剩余物。胶固化后,可先用小刀刮除尽可能多的硅胶,然后使用溶剂(120#溶剂油、酒精、二甲苯和丙酮等)去除各种残余物,浸泡并使其分解。
    三:主剂沉降怎么办?
    如果放置时间过长(半个月以上)则填料可能会发生沉降,如A组分开桶,表面有一层无色透明硅油、如不搅拌均匀可能会有表面颜色偏灰、 操作时间偏长表面发粘、固化产物颜色偏灰、固化产物偏脆等。所以使用前需对A组分进行搅拌,尤其   要上下搅拌,充分
    四:为什么同时灌胶会出现一部分固化,一部分不固化?
    混胶不均匀,会造成局部固化偏慢或不固化。如:同一次调配出来的胶,固化时间不一致,有的较快固化,有的要很长时间才能固化;固化后,胶表面有沟槽,沟槽内胶不固化;局部出现完全不固化的现象。必须要加强搅拌,搅拌时间在2~5min左右,使胶完全混合均匀,使用搅拌时须注意搅拌是否能带动所有的胶料。

    五:固化剂变黄怎麽办?
    为保证LED胶水对PC外壳、LED灯管及PCB线路板有较好的粘附性,一般采用氨类偶联剂提高粘接性,因而放置2个月左右,固化剂颜色会变黄,不影响固化时间及产品性能。
    硫化剂合成与配制
    双组分室温硫化硅橡胶包装形式不同,其配套应用的硫化剂组分和配比也要相应变化.
    根据不同使用要求,可调用交联剂、催化剂、促进剂或抑制剂等名组分,分别按适当比例配制硫化剂。

    典型硫化剂配方:

    ①通用型硫化剂:正硅酸乙酯/二月桂酸二丁基锡=4/1;
    ②快速硫化剂:交联剂+催化剂+促进剂;
    ③延迟性硫化剂:交联剂+催化剂+抑制剂;
    ④粘接性硅橡胶硫化剂:交联剂+催化剂+增粘剂.

    六:能否加热加速固化?
    缩合型产品固化过程中,有小分子产生,因此不适宜加热固化。一般产品完全固化需要12小时以上,期间内不适宜进行加热老化,否则会受热使得小分子挥发速度加快,产生膨胀现象;另外,固化温度不得超过45℃,加温会加速反应,引起较短时间内产生大量的乙醇气体,从而产生大量的气泡或气孔。

    七:硅橡胶料中的水份的作用与调控
    双组分缩合型室温硫化硅橡胶的实际交联硫化需要有水分参与反应,虽然启动硫化反应需要水分的量不大,但是,对于“干燥的”硅橡胶料层在空气中的硫化反应,仍表现出硫化进程是由硅橡胶料表面逐次向胶层内部发展。与此相反,如果硅橡胶硫化反应的环境湿度接近水饱和,过多的水分对硅橡胶的硫化反应也是不利的,从而导致硅橡胶硫化不完全,至少会出现硫化硅橡胶的表面发粘的现象。
    为了在硅橡胶料中恰当地保留微量水份,需要精确测定硅橡胶料中微量水份的含量,通用测量微量水份的热重分析和卡尔费休滴定等方法都不适用。笔者经过探索验证,可以通过测量硅橡胶料的电感参数来评估硅橡胶料中水份的相对含量,用于指导调控硅橡胶料的含水量,方法简便易行。根据测定结果,即可采用适当工艺将硅橡胶料调整到最适当的含水量。
    应用调控适量含水量的硅橡胶料,不但可以保证硅橡胶在特别干燥的环境中仍能顺利硫化,而且还可以达到缩合型硅橡胶也能够正常深层硫化的效果


    八:双组份灌封胶点胶机使用常见问题
    1、甲组分使用前必须搅拌均匀,才能够注入点胶机甲组分桶。
    2、出现问题后,可要求客户按照手动点胶的操作规范进行人工点胶,如果胶水能够正常固化,再查找点胶机或者匹配性是否出现异常。
    3、机器点胶时,检查两胶管出胶比例是否准确,固化剂桶是否有沉淀堵塞阀门。清洗固化剂桶和导管;常更换固化剂放空阀中的干燥剂。
    4、注意打胶时放空阀是否打开,避免影响出胶压力。
    5、较新的点胶机会自带清洗系统,需注意打胶时清洗剂是否清洗干净。
    使用前要检查B剂包装是否有破损,如有破损就要更换避免使用。

    九:双组份缩合灌封胶使用注意事项
    1、使用前应将主剂搅拌均匀。
    2、在胶未固化前,应不能接触雨水、溶剂等。
    3、如果需要哑光效果,必须将模组置于通风良好的环境中。
    4、在使用相同的容器进行配胶前,必须将容器内部残留物清洗干净,未使用完的物料必须重新密封。
    5、当需要附着于(如PC、PCB等)某材料时,必须在事先进行应用实验后使用,根据当时的情况,有时可能需要对材料进行清洗。
    6、大多数情况下,硅橡胶可以在零下40至200摄氏度间正常使用,但是在较高或较低的温度条件下,除附着或密封材料有更高的要求外,胶水本身固化性能也有改变,需要充分测试后方可使用。

    十:抑制剂延迟剂控制速度
    涂覆应用的缩合型室温硫化硅橡胶特别需要延长料浴寿命,抑制剂是不可或缺的重要组分.
    对于有机锡类催化剂可以用冰醋酸作抑制剂,功效更好的抑制剂是β-二铜类化合物,它们的烯醇式异构体可与有机锡形成螯合物,从而抑制有机锡的催化作用,当硅十橡胶料涂施成涂膜后, β-化合物挥发逸去,其后的硅橡胶涂膜继续快速硫化.分别选用不同结构的β-二酮类化合物做抑制剂,可以调节抑制硫化反应的强度和延迟硫化反应的时间.
    对于铂金加成双组分液体灌封硅橡胶用抑制剂一般选用,乙烯基环体,炔醇类和苯吡三唑类产品来控制其化学反应速度。
    有机硅灌封胶的行业应用:
    一、运输工具制造方面的应用
    主要应用于现场成型密封垫圈和汽车发动机、挡风玻璃、门窗框架、反光镜、排气管、车灯、仪表、集装箱、车箱及其他易受水淋设备的粘接密封。有机硅密封胶具有优异的耐水性和耐润滑油性,可用于水泵、水箱等以水为介质的体系和发动机、齿轮箱、凸轮箱、变压器、液压系统等以润滑油为介质的体系。

    二、电力方面的应用
    由于具有优异的绝缘保温性能,热膨胀系数较低;防水性能可以使固化后胶体能有效阻止冷凝水进入;耐腐蚀性可保证在酸、盐环境下长期工作;卓越的耐老化性令其使用寿命可长达50年,因此大量用于绝缘防潮密封、环保防腐,电缆附件制品的包封、粘接等方面。

    三、在电子与无线电工业上的应用
    室温固化有机硅密封胶广泛用于该领域的包封、灌注、粘接、浸渍和涂覆等,对集成电路、微膜元件、厚膜元件、电子组合件或整机进行灌封,胶层内元件清晰可见,可准确测量元件参数。

    四、有机硅灌封胶在汽车电子上的应用
    有机硅应用在汽车电子装置上有 : 粘接与密封剂、灌封胶、凝胶、绝缘涂料、导热胶等材料。这些材料被用于保护发动机控制模块、点火线圏与点火模块、动力系统模块、制动系统模块、废气排放控制模块、电源系统、照明系统、各种传感器、连接器 ? 等等。灌封胶使用于各类控制模块上, 对元器件做整体、一般性的灌封, 以达到防潮、防污、防腐蚀的基本要求。

    五、有机硅材料在电源行业中的应用
      随着由于高尖端行业持续地不断发展,为了保证电力电源设备在各大行业的应用中性能的稳定性和持久性,消除环境因素(潮气、盐雾、灰尘、振动、热量等)对电力电源设备的影响而导致设备的使用可靠性降低,对电力电源行业提出了更加严格的要求。
    六、硅酮密封胶在建筑节能中的应用
    硅酮密封胶在建筑门窗幕墙中的应用主要包括了三个方面:中空玻璃二道密封,幕墙结构、耐候密封和门窗的防水耐候密封。硅酮密封胶的质量不仅影响到整个建筑门窗幕墙结构的安全性,同时也关系到大楼是否满足节能环保的要求。
    加成型灌封硅橡胶催化剂中毒原因和注意防护
    催化剂中毒定义:
    催化剂“中毒”是指灌封胶在固化过程中,体系中的铂金催化金受到某些物质影响,改变了原有结构或者构型,降低了硅氢-硅乙烯基之间反应的催化活性。使得加成型灌封胶不固化,或者固化不彻底。具体表现为固化前后都呈现液体状态,或者固化后仍有些部位发粘,硬度偏低。

    卡斯特催化剂注意事项:
    1、应用Karstedt 催化剂时要先清除原料和反应体系中。如果在体系中对毒物无法清除,在此情况下,宜先用含氢硅油涂布于含毒物质的基材表面,再进行硫化。
    2、应用Karstedt催化剂进行加成型流体硅橡胶硫化时,注意控制硫化温度,防止温度过高,因为在高温反应时,有时会析出铂,甚至更严重。
    3、进行硫化反应时,应将催化剂加入到含不饱和键的物质中,将含Si—H的反应物滴加到硫化体系中,或者将两种反应物充分搅拌混匀后,再加催化剂。
    4、含 Si—H 键的物质(含氢硅油)过量一些较好。因为 Karstedt 催化剂也含催化 Si—H 键物质的脱氢反应。造成Si—H 键的损失,但含 Si—H 键物质的量与含键物质的比值过大,导致有机硅凝胶伸长率降低,硬度提高,一般控制在 1.1—1.4 的比值之间,对于硅橡胶比值控制在1.4—1.8 之间较好。

    影响卡斯特催化剂中毒的原料和元素
    和普通铂类催化剂一样,有些化合物能使 Karstedt 催化剂中毒而失去催化能力。毒物有三类:
    1、周期表中ⅤA 和ⅥA 族非金属元素及其化合物(如硫,氮,磷的元素化合物)。这些元素或化合物都有孤对电子,易和铂金属的d轨道电子相结合,形成强吸附键,使铂催化剂中毒。
    2、具有不饱和键的毒物:其中毒原理也是π键上的电子进入到 Pt 的 d 轨道上,使 Pt 的 d 空穴降低。
    3、金属或金属离子:如 Au 和 Pt 相作用,Au 内外层 S 上电子填充到 Pt 内 d 轨道中,使 Pt的 d 空穴降低。我们曾在铂的催化加成反应中注射  1.0μL 的二硫化碳和环己烷(1:200)的混合物或注射 1.0μL 噻吩和环己烷(1:100)的混合物。催化剂的活性迅速下降,这是因为二硫化碳和噻吩使铂催化剂中毒所致。

    胺类和氨基化合物

    含硫成分:

    硫化物,含硫化合物

    1.二甲基二硫醚,乙硫羟酸,烯丙基硫脲
    含锡成分:
    脂肪酸锡盐,例如用在锡固化硅胶脱模涂层中
    含磷成分:
    磷类化合物
    1.三苯基膦
    亚磷酸盐
    1.亚磷酸三乙酯
    氯苯羧甲基硒化物
    残留溶剂或单体
    含有胺稳定剂的氯化烃类
    醇类:
    1. 乙炔醇、丁炔醇等
    脂类:
    1. 乙酸乙酯、醋酸乙烯酯
    含不饱和键成分(乙烯基双封头,乙烯基环体,A-151/171)
    可能抑制固化的底涂(VTPS)
    部分颜料色粉(炭黑和铬黄等色素

    有机硅电子灌封胶制备方法:
    ◆两组分缩合型有机硅电子灌封胶,一般是在真空捏合机内,将一定比例的107硅橡胶、氧化铝、氢氧化镁等功能性填料在一定温度下混合一段时间,然后加入一定量的乙烯基硅油调整粘度,用高速剪切分散机搅拌一定时间,制成A组分,将剩余的交联剂、催化剂等组分按照一定的量搅拌均匀,制成B组分。

    ◆两组分加成型有机硅电子灌封胶,是在真空捏合机内,将一定量的乙烯基硅油、铂催化剂、功能性填料充分混合制成A组分,将乙烯基硅油、含氢硅油、功能性填料、抑制剂及增粘剂在真空捏合机内混合均匀制成B组分。

    导热灌封硅材料在动力电池领域使用
    动力电池系统对外界传递热能的方式有三种:导热、对流换热和辐射换热,也就是说在一个限定的环境里,电芯与外界热量传递的主要方法是导热。在传导热量之后怎样让电芯降温或保持在一个稳定和安全的温度范围内呢?目前国内大部分新能源汽车主要的冷却方式有四种:直冷、空冷/水冷混合冷却、低温散热器冷却、直接空气冷却等,而以上冷却方式均是用导热的方式快速和高效的将热量从电芯传送至冷却区域,最终在冷却区域实现降温。
    而在这个散热过程中导热硅胶是动力电池系统与散热区域传递热能的桥梁,电池绝大部分的热量都是经过导热硅胶传递至冷却区域。所以导热硅胶高效的热传递工作非常重要。
    导热硅胶在导热的同时还自带绝缘属性
    由于导热硅胶的原材料均是由绝缘材料组成,这无形中增加了一个非常好的优势,那就是自带绝缘性,它可以有效的阻止汽车电池系统内电芯由于电流量过大产生强电压从而破坏动力电池系统的正常使用,避免造成短路等故障。
    通过导热实现散热降温,意味着电池使用寿命的延长
    当电芯在有效的热传递和冷却下,一直保持恒定恰当温度。电芯内部的隔膜与电解液的使用寿命会大大延长,电池就会拥有更长的使用寿命。
    小贴士:同时部分导热硅胶还拥有一个非常好的特性,那就是“轻量化”,这对于新能源汽车电池系统而言同










  • TA的每日心情
    擦汗
    2024-1-10 16:04
  • 签到天数: 67 天

    [LV.6]常住居民II

    为富最仁 发表于 2020-5-31 02:28:00 | 显示全部楼层
    这是什么部门,广东省国资委下属公司吗?
  • TA的每日心情
    难过
    2022-12-23 07:54
  • 签到天数: 471 天

    [LV.9]以坛为家II

     楼主| ☆黑马☆ 发表于 2020-6-1 13:21:03 | 显示全部楼层
    广东硅氟研究院    广东省有机硅材料化工信息中心
  • TA的每日心情
    难过
    2022-12-23 07:54
  • 签到天数: 471 天

    [LV.9]以坛为家II

     楼主| ☆黑马☆ 发表于 2020-6-1 13:25:59 | 显示全部楼层
    本帖最后由 ☆黑马☆ 于 2020-6-1 13:28 编辑
    ☆黑马☆ 发表于 2020-6-1 13:21
    广东硅氟研究院    广东省有机硅材料化工信息中心

    本文作者许永现简介:
       祖籍安徽泗县人,现居住广东江门市,暨南大学经管EMBA
       广东硅氟新材料与装备产业研究院院长
       大湾区硅氟有机材料工程学会秘书长
       深圳市科骏驰科技有限公司总经理
       江门市科骏驰新材料有限公司总经理
       广东国联化工技术信息中心总经理
       科骏驰公司专业生产铂金催化剂25年
          1.铂金催化剂适用于:硅树脂、油墨、液体硅胶铂金水(催化剂)2000PPM-20000PPM特殊含量可定产!
          2.硅橡胶医用级:通用型铂金挤出;A/B组硫化剂(催化剂)PL-10A/TM-10B适合任何厂家生产的硅橡胶混炼                             胶!
          3.硅橡胶挤出/模压抑制剂HR系列。
          4.硅橡胶环保水煮不发白透明内脱模剂KEP—18。
          5.加成型硅橡胶用粘结剂和底涂剂系列
         联系电话13076919700(微信同步科骏驰铂金催化剂》


    新材料微商城二维码

    让社区更精彩

    • 反馈建议:liuheming@acmi.org.cn
    • 工作时间:周一到周五 9:00-17:00
    027-87687928

    关注我们

    Copyright   ©2015-2016  有机硅  Powered by©Discuz!

    浙公网安备 33018202000110号

      ( 浙ICP备09010831号-3 )
    快速回复 返回顶部 返回列表