开关电源如何选用有机硅密封胶？

作者 广州市白云化工实业有限公司：陈思斌，谭月敏，张震宇，王兵

生活生产中，开关电源无处不在，殊不知有机硅密封胶在开关电源中起着大作用。开关电源用的有机硅密封胶如何选用？来听一听白云化工专家的意见。

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开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，开关电源一般由脉冲宽度调制（PWM）控制IC和MOSFET构成。随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术也在不断地创新。目前，开关电源以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用几乎所有的电子设备，是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的一种电源方式。

有机硅粘接固定胶主要应用于开关电源中大型电容，电阻，电感等各种电子元器件和风扇/散热片等机械部件的固定及焊接补强，以防止因震动或其他外应力而产生的焊点撕裂、连接点的撕裂和其他应力损伤。应用部位如图1所示。

图1 有机硅粘接固定胶的应用部位

1.开关电源粘接固定用的有机硅密封胶的基本特点

1.1优异的挤出性及触变性，可垂直竖立，不塌陷；

1.2.粘接性优异，对大多数金属和塑料均具有较好的粘结性，且无腐蚀；

1.3.电性能优异，能耐受100℃～150 ℃及高温高湿环境下的电性能测试；

1.4.无臭味、耐黄变；

1.5.阻燃，一般要求超过UL94-HB级；

1.6.通过RoHS和Reach等环保测试。

2.开关电源粘接固定用的有机硅密封胶的分类及选择

有机硅材料是以硅氧键（-Si-0-Si-）独特结构为骨架组成的聚硅氧烷，兼备了无机和有机材料的性能，具有“科技发展催化剂”和“工业味精”的双重称号，具有耐候性好，耐高低温等基本性质，并具有电气绝缘、耐氧化稳定性、憎水、耐腐蚀、无毒无味以及生理惰性等其他类型密封胶产品不具备的优异特性。室温固化有机硅橡胶不仅具有硅橡胶的特性，同时又具有在室温下靠吸收空气中湿气方便地固化，液态施工，就地成型的简单施工工艺特性。

室温固化硅橡胶（简称为RTV硅橡胶）以端羟基聚二甲基硅氧烷为基础聚合物，多官能硅烷为交联剂，在催化剂作用下，室温下遇空气中的微量湿气发生缩合反应，放出极微量小分子，形成三维网络弹性体。按照固化时释放出极微量副产物的种类，RTV硅橡胶可分为脱醋酸、脱酮肟、脱丙酮、脱乙醇、脱甲醇等类型硅橡胶。

2.1脱醋酸型RTV硅橡胶固化时释放出醋酸副产物对金属有腐蚀性，主要用于建筑玻璃、陶瓷的密封，因此俗称玻璃胶；

2.2脱酮肟型RTV硅橡胶固化时释放出丁酮肟，丁酮肟是一种pH值大于7的有机溶剂，对金属铜有腐蚀性，容易使铜氧化成黑色的氧化铜，且容易使聚碳酸酯(PC)产生龟裂(即有裂纹)，严重时甚至使PC材料溶胀；

2.3脱醇型、脱丙酮型两类硅橡胶固化时释放出中性无腐蚀的极微量小分子副产物，可以应用在电子电器领域；但由于脱丙酮型硅橡胶的交联剂合成技术难度较大，造价也相对较高，限制了脱丙酮型的应用；

2.4脱乙醇RTV硅橡胶采用α系列硅烷和氨基硅烷类催化剂，有较难闻气味，黄变严重，不耐高温高湿，不耐水，且含卤素，在密闭电源使用时也轻微会腐蚀电子元器件；

2.5脱甲醇型RTV硅橡胶是属于完全中性胶,对任何材料没有腐蚀性，完全避免了其他体系存在的缺陷，不含有对人体有害,环境污染的物质，符合欧盟的RoHS，REACH等各项指令，在几种类型的缩合型RTV硅橡胶中是最符合应用于电源行业粘接固定用的有机硅密封胶，适用于各种变压器,电源供应器,电子固定,接着与填充密封。

表1几种固化类型RTV硅橡胶的对比

	脱酸	脱酮肟	脱丙酮	脱乙醇	脱甲醇
腐蚀性	高	高	无	轻微	无
成本	中	中	高	中	低
环境友好	中	疑似致癌	优	中	优

脱甲醇型RTV硅橡胶的化学反应原理如图2:

图2 脱甲醇型RTV硅橡胶的化学反应原理图

3.开关电源粘接固定用的有机硅密封胶的主要性能要求及材料选用

3.1.表干时间

由于大多数开关电源生产企业采用的是流水线作业，要求有机硅粘接固定密封胶的表干时间要控制在5-10min左右才不至于影响下一个操作工序的生产效率，目前国内的多数生产开关电源行业有机硅粘接固定密封胶的企业是通过加大二丁基锡类型的催化剂的添加量，以提快表干时间，但≤欧盟法规(EU)276/2010(REACH)更新有机锡要求≥规定：2009年6月4日，欧盟委员会决议2009/425/EC禁止使用二丁基锡、二辛基锡及三取代有机锡化合物。2010年4月，此决议通过法规(EU)276/2010被并入REACH。有机锡化合物为环境污染物，尤其会损害水生环境和人类健康。因此，含有机锡化合物的物品被施加以严格限制。广州市白云化工实业有限公司采用拥有自主专利的独特的钛酸酯螯合物作为催化剂，提快表干时间的同时关注环保问题。

3.2.粘接性

通常开关电源使用了有机硅粘接固定胶后会采用跌落和冷热冲击的老化试验进行可靠性验证，要求有机硅粘接固定胶与接触基材之间具有良好的粘接性，有机硅粘接固定胶使用时会用于多种材料之间的粘接，如PCB线路板，电容器等等材料。脱醇型RTV室温硫化硅橡胶本身对各类基材的粘结性很差，必须使用偶联剂来提高其粘结性。作者对几种偶联剂或互配进行了对比试验,做了如下几组试验：

A（A-1100）；B（A-1120）；C（A-187）；D（A-1100：A-187=1：1）；E（A-1100 ：A-187=2：1）； F（A-1120:A187=1：1），做相容性实验（测试标准为GB/T13477）。得到的结果（均为胶完全固化后）如表2所示

表2 偶联剂的种类与粘结情况的关系

	玻璃	铝材	铜	石材	不锈钢	ABS	PVC	PC	PMMA
A	AF1	AF	AF	AF	CF	CF	AF	CF	CF
B	AF	AF	AF	AF	AF	AF	CF	CF	CF
C	AF	CF	AF	CF	CF	CF	CF	CF	AF
D	AF	AF	AF	AF	AF	CF	CF	CF	AF
E	AF	AF	AF	AF	AF	CF	CF	CF	AF
F	AF	AF	AF	AF	AF	AF	AF	AF	AF

注1： AF为内聚破坏，CF为粘结破坏。

从表中可以说明加入不同的偶联剂对密封胶的粘结性有较大影响，根据不同的使用要求选择不同的偶联剂配方，采用互配的偶联剂配方组合F，基本上能够满足开关电源行业的需求。

3.3.阻燃性,

开关电源粘接固定用的有机硅密封胶一般要求阻燃性达到UL94-HB级以上，室温固化硅橡胶固化后形成三维网络弹性体，本身不具有阻燃性能，需要添加阻燃剂以提高室温固化硅橡胶的阻燃性。

（1）卤素阻燃剂是世界上产量最大的有机阻燃剂之一，其阻燃机理是通过捕捉链分解出的自由基的气相阻燃机理实现的。但卤素阻燃剂在热裂解或燃烧时生成较多的烟和有毒的气体，对环境的危害较大，应用上受到一定限制。

（2）含磷阻燃剂主要包括红磷、水溶性的无机磷酸盐类、不溶性的聚磷酸盐、有机磷酸酯、或磷酸酯类、氧化磷类和氯烃基磷酸酯类等等，主要用在热塑性塑料、热固性塑料、织物、纸张、涂料和胶粘剂等方面.此种阻燃剂与室温固化硅橡胶之间的互容性不好，固化后容易迁移至室温固化硅橡胶的表面。

（3）无机氢氧化物阻燃剂是非常重要的阻燃剂，其最大的优点是价格便宜，而且抑烟，无毒，不产生有毒、有腐蚀性的气体。其阻燃机理是通过受热分解吸收大量的热，来降低材料燃烧所得到的温度，起到阻燃作用，是一种目前最环保，应用最广泛的阻燃剂，也是开关电源粘接固定用的有机硅密封胶最理想的阻燃剂。

4.结束语

采用以无机氢氧化物阻燃剂为阻燃填料，钛酸酯螯合物作为催化剂，互配偶联剂为粘接剂的脱甲醇型RTV硅橡胶作为开关电源用有机硅粘接固定胶，具有环保，阻燃性能优异，粘接性好等特点，是最符合开关电源行业粘接固定用的有机硅密封胶。