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1、室温硫化液体硅橡胶及应用 有机硅产品的性能及用途 通常所说的有机硅产品,是指聚硅氧烷而言。Silicone 以前的中文译法为“硅酮”,实际上这些材料中没有可分离和可鉴定的、稳定的硅酮基,也不是由含硅酮基的单体聚 合而成。因此,Silicone 准确的中文名称应该是“聚硅氧烷类产品”。如聚硅氧烷油,简 称硅油;聚硅氧烷橡胶,简称硅橡胶;聚硅氧烷树脂,简称硅树脂。1有机硅产品的基本结构单元是硅-氧链节 七i(R)2-0-,与硅原子的余键相连的是各 种有机基团。从结构上看,这一类化合物属于半无机、半有机结构的高分子化合物,兼 具有机和无机聚合物的特性,因此在性能上有许多独特之处。与其它高分子合成材料
2、相 比,有机硅产品最突出的性能是:优良的耐温特性、电绝缘性、耐候性、生理惰性和低 表面张力。A.耐温性:一般高分子合成材料大多是以碳-碳(C-C)键为主链结构,而有机 硅产品是以硅-氧键(Si-0)键为主链结构。硅-氧键的键能504KJ/mol比碳-碳键的键能 345KJ/mol 要高出很多,所以有机硅材料的热稳定性较其它高分 子材料高,使用温度180C,有些硅树脂使用温度高达500E以上。燃烧时 生成不燃的二氧化硅而自熄,释放出二氧化碳和水,毒性很低。有机硅材料 既可以耐高温,也可以耐低温(通常情况下为-60C)。更可贵的是其化学性 能和物理机械性能随温度变化很小,这与有机硅材料分子易挠曲的
3、螺旋状结 构有关。螺旋结构的伸展消除了分子间距离的变化,使分子间平均距离只受 温度变化的轻微影响,因此各项性能基本无太大变化。B.耐候性:有机硅材料的主链为 Si(R)20Si(R)2,无双键存在,因 此不易被紫外光和臭氧所分解。硅-氧键的键长大约是碳-碳键键长的 1.5倍,因此相比其它高分子合成材料有机硅材料具有更好的耐候性和耐辐照能力。C.电绝缘性:有机硅材料的电绝缘性能在绝缘材料中名列前茅,其电气性能受 温度和频率的影响很小,因此是一种稳定的电绝缘材料,被广泛应用于电子 电气工业。在恶劣温度环境和满负荷工作的条件下具有极高的可靠性。绝缘 材料根据热稳定性可分为 7级,丫、A、E、B、F、
4、H、C,有机硅材料可用 作H级电气绝缘材料,工作温度180 C。D.生理惰性:从生理学角度看,有机硅材料是已知的最无活性的化合物之一,它们十分耐生物老化,目前的所有微生物或生物学过程都不能新陈代谢有机 硅材料。有机硅材料对人体基本无害,对环境也基本没有不良影响。E.低表面张力(以二甲基硅油为例):高分子聚合物主链的柔顺性通常由围绕 主键旋转的能量来衡量。在PVC中,围绕C-C键旋转所需能量为13.76KJ/mol;在PTFE中,这个能量为19.6KJ/mol;而在二甲基硅油中几乎是零。这表明 硅油的旋转实际上是自由的。优异的柔顺性使得硅油分子间作用力比碳氢化 合物要低得多,因此硅油比同摩尔质量
5、的碳氢化合物(如矿物油)粘度低,表面张力弱。二甲基硅油表面张力 16mN/m,是矿物油的1/2,水的1/4。较 低的表面张力和表面能使硅油广泛应用于:消泡、防粘、润滑、上光等。2.主要有机硅材料的用途 A.硅油及其衍生物:脱模剂、消泡剂、润滑剂、抛光剂、疏水剂、防粘剂、织 物整理剂、油漆添加剂、减震油、液压油、导热油、扩散泵油、化妆品添加 剂、制造硅脂等。B.硅橡胶。室温硫化硅橡胶(RTV)主要用作:粘接剂、密封剂、保形涂料、泡沫橡胶、封装材料、制模材料、医用材料;高温硫化硅橡胶主要用作:制 作各种成型制品制件。C.硅树脂:清漆、绝缘漆、模塑料、保护涂料、脱模剂、粘接剂、防水剂等。室温固化液体
6、硅橡胶的分类 A、按照组成分为:单组分和双组分 单组分室温固化液体硅橡胶:缩合型的单组分液体硅橡胶(RTV-1)和加成型的 单组分液体硅橡胶(LTV-1)双组分室温固化液体硅橡胶:缩合型的双组分液体硅橡胶(RTV-2)和加成型的 双组分液体硅橡胶(LTV-2)注:RTV表示室温硫化,是英文字母 Room Temperature Vulcanized的缩写 LTV 表示低温硫化,是英文字母 Liquid(或指 LOW)Temperature Vulcanized的缩写。此种硅橡胶因为在稍高于室温的温度下硫化能够取得 更好的效果,所以又称低温硫化硅橡胶,但属于室温硫化硅橡胶的范畴。B、按照硫化机理
7、分为:加成型和缩合型 加成型室温固化液体硅橡胶:1加成型的单组分液体硅橡胶(LTV-1):是近年来的快速发展的新型产品 2.加成型的双组分液体硅橡胶(LTV-2):凝胶型和橡胶型 缩合型室温固化液体硅橡胶:1.缩合型的单组分液体硅橡胶(RTV-1)又可分:脱醋酸型、脱醇型、脱肟型、脱 酰胺型、脱胺型、脱酮型 2.缩合型的双组分液体硅橡胶(RTV-2)又可分:脱醇型、脱氢型、脱水型、脱羟 胺型 各种室温固化液体硅橡胶简介 A.单组分室温硫化硅橡胶(RTV-1)1包装形式:45g、100g牙膏管或300g塑筒 2.硫化机理:RTV-1 使用时靠吸收空气中的水分硫化进行反应,固化成弹性体。最常见类型
8、:脱酸型,脱醇型和脱肟型。其中脱酸型因硫化速度快,粘接强度高 而应用最为普遍,使用甲基三乙酰氧基硅烷作为交联剂,乙酰氧基与空气中的水 反应生成醋酸,其反应式可表示如下:HO:Si(CH3)2O n+2CH3Si(CH3COO)3 宀(CH3COO)2(CH3)SiO:Si(CH3)2O:nSi(CH3)(CH3COO)2+2CH 3COOH f CH3COOSi(R)3+H2O T HOSi(R)3+CH 3COOH f CH3COOSi(R)3+HOSi(R)3 T(R)3SiOSi(R)3+CH3COOH f 交联剂还可以是含烷氧基、肟基、胺基、酰胺基、酮基的硅烷,硫化时分别释 放出醇、肟
9、、胺、酰胺和酮。3.单组分室温硫化硅橡胶的特点 3.1 由于采用单组分包装,使用涂布方便,既适合一般手工操作,也可以适用于 机械化的自动灌封或粘接。3.2 硫化时间取决于硫化体系、环境相对湿度、温度和胶层厚度。在硫化体系确 定前提下,提高环境湿度和温度都能加快硫化过程。典型环境条件下(温度25C,相对湿度 80%),一般 10 30min 后,硅橡胶表面无粘性(指干),厚度 0.3cm 的 胶层在24h内可以固化。固化的深度和强度在 3周左右逐渐得到增强。3.3温度对 RTV-1 胶料的粘度影响不大,无论寒冬还是酷暑都可以采用同一种操作 方法,无需加热来降低粘度,节省能源。3.4 硅橡胶 RT
10、V-1 无须加热固化,无需使用专用设备,因此使用成本较低。3.5 硅橡胶 RTV-1 对大多数金属和非金属基础材料(如:金属、玻璃、陶瓷、木 材、混凝土等)粘接性良好,如果使用底涂剂(具有反应活性的硅烷单体或树脂)粘接性更佳。4.单组分室温硫化硅橡胶的用途 4.1 硅橡胶 RTV-1 具有优良的电性能、化学性能、耐热、耐自然老化、耐燃、耐水、透气等性能,在-60C +180C温度范围内可长期使用。固化时不吸热、不放热,固化后收缩率小,对材料粘接性好,因此主要用作粘接剂和密封剂。4.2其它应用包括就地成型垫片、防护涂料和嵌缝材料 4.3 正基公司单组分室温硫化硅橡胶的典型物理化学性能:祥见附件
11、1、2)5.单组分室温硫化硅橡胶的其它性能 5.1 导热性:适合需散热部件粘接和密封,以保护较脆弱元气件。5.2 阻燃性:可达到 UL94-V0 级 5.3 流动性及触变性(也称非塌陷性):根据不同工艺要求可随意调整。6.单组分室温硫化硅橡胶使用中常见的几个问题 6.1 固化速度的快慢。与所选用硅橡胶的硫化体系、环境相对湿度和温度有关。一 般而言,酸性胶较中性胶固化速度快;空气相对湿度越大固化速度越快;环境温度 越高固化速度越快。6.2 固化胶在密闭状态下加热时,会发生主链结构短链,使橡胶失去弹性,表面发 粘,即出现所谓的“硫化返原”现象,应设法避免。6.3 单组分硅橡胶 RTV-1 属于缩合
12、型胶,硫化时由于有低分子副产物放出,故硫化 初期有电绝缘性能出现下降的现象,待副产物逐渐挥发后(即胶完全固化后),电 绝缘性能才慢慢恢复正常。6.4 选型时应注意,单组分硅橡胶硫化时释放的酸、醇、胺、酮等低分子副产物是 否会对基材造成损害。6.5单组分硅橡胶具有良好的透气性和透湿性,其对 02、C02、和出0的透过率远 高于其它高分子材料,要考虑是否会造成不良影响。6.6 单组分硅橡胶虽然使用方便,但由于单组分硅橡胶硫化依赖空气中的水分,硫 化过程是由外到内,外层硫化后内层不易吸收水分,所以深度硫化比较困难,施工 时一次涂胶厚度以v 0.3cm为宜,特殊情况需要以v 2cm为宜,最好分次施胶。
13、必 要时在胶料中添加氧化镁,可加速深层胶的硫化。6.7 自生产日起,单组分硅橡胶的有效期一般不超过 6个月,所以订货时要预与考 虑,根据生产情况和单组分硅橡胶的储存期确定订货量。6.8 严格按照生产厂家提供的储存条件(阴凉、干燥、避光等)来储存硅橡胶,根 据实际环境状况,调整和完善管理制度,避免硅橡胶储存不当造成的不良影响。B.缩合型双组分室温硫化硅橡胶(RTV-2)1.包装形式:分为甲、乙(或 A、B)两组,分别装于塑料桶中 2.硫化机理:与空气中的水分无关,而是靠催化剂(一般为有机锡)引发交联反应 通常将有机硅基胶、填料、交联剂作为甲组分包装,催化剂作为乙组分包装,或采 用三组分包装,但必
14、须把交联剂和催化剂分开。最常见缩合方法为脱醇型,在催化 剂作用下,羟基封端的聚硅氧烷胶与交联剂(正硅酸乙酯)发生缩合反应,形成网 状结构的弹性体,同时释放出醇类低分子物质。其反应式可表示如下:3H0:Si(CH3)2O:nH+CH3Si(OC2H5)3 CHsSi:O(CH3)2SiO:nH:3+3C2H5OH f 除了脱醇缩合,还有脱水、脱氢、脱羟胺缩合。脱水型室温硫化硅橡胶现已经 被加成型室温硫化硅橡胶取代,脱氢型可用于制作泡沫硅橡胶。3.缩合型双组分室温硫化硅橡胶的特点 3.1 缩合型双组分硅橡胶的硫化速度取决于催化剂类型、用量及环境温度。催化剂 用量越多、环境温度越高,硫化速度越快。3
15、.2缩合型双组分室温硫化硅橡胶在室温条件下(25C)完全固化一般需要24小时,通过使用促进剂可以显著提高固化速度,而在 150C条件下只需1小时就可以固化 完全。在这里完全固化的概念不同于初步固化,是指基本达到说明书物理化学性能 指标的状态。3.3硅橡胶 RTV-2 无须加热固化,用法简单,工艺适用性强。但为了避免硫化过程 中释放的低分子物质的不良影响,建议采用加温方式进行二次硫化,以尽量去除低 分子物质。3.4硅橡胶 RTV-2 硫化过程是内外同时进行的。对基材粘接力较差,必要时可以使 用增粘底涂剂。3.5硅橡胶RTV-2可以在-60+250E范围内长期使用,并具有优良的电气性能、化 学性能
16、、耐水、耐臭氧、耐气候老化、耐热、耐燃、透气等性能。4.缩合型双组分室温硫化硅橡胶的用途 4.1 各种电子电器元件的涂覆、灌封。可以起到防潮、防震等保护作用,还可以提 高性能和稳定各项参数。特别适宜做深层灌封材料并具有较快的硫化速度,这是优 于单组分硅橡胶之处。4.2双组分室温硫化硅橡胶硫化后具有优良的防粘性能(自脱模性),加之硫化时收 缩率小,仿真性能极高而被广泛用来制作软模具,也就是我们俗称的模具硅橡胶。4.3正基公司缩合型双组分有机硅灌封料的典型物理化学性能:祥见附件 3)5.缩合型双组分室温硫化硅橡胶的其它性能 5.1 导热性:适合需要散热元件的灌封和涂覆 5.2 阻燃性:可达到 UL
17、94-V0 级 5.3 可调整为低粘度:适合较小元件或细小缝隙的灌封 6.缩合型双组分室温硫化硅橡胶使用中常见的几个问题 6.1耐热性不够。缩合型双组分硅橡胶正常使用温度可达 250C,但使用不当会大大 降低耐热性,甚至耐不到120 r,这是由于在缩合过程中放出的乙醇汽将硅橡胶降 解所致,也就是“硫化返原”现象。因此,在进行灌封时,如果很快将灌封的元件 密封起来,或者灌封的深度很大、透气面积较小,导致硫化反应中释放的乙醇扩散 不完,就会使深层的胶料硫化不完全,高温时出现变软、发粘现象。所以,灌封的 元件需要在室温下放置12天再进行外壳密圭寸,或在60100C下加热几小时。6.2 电性能下降。也
18、是“硫化返原”现象造成,使用时应尽量避免过早密封。6.3 硫化速度快慢。可通过调节固化温度或催化剂的用量来控制,但加大催化剂用 量会造成操作时间的缩短,采用此方法时须引起注意。6.4双组分硅橡胶 RTV-2 属于缩合型胶,硫化时由于有低分子副产物放出,故硫化 初期有电绝缘性能出现下降的现象,待副产物逐渐挥发后(即胶完全固化后),电 绝缘性能才慢慢恢复正常。6.5 选型时应注意,双组分硅橡胶 RTV-2 硫化时释放的醇、水、氢等低分子副产物 是否会对基材造成损害。6.6双组分硅橡胶RTV-2具有良好的透气性和透湿性,其对 02、CO2、和H2O的透 过率远高于其它高分子材料,要考虑是否会造成不良
19、影响。6.7 缩合型有机硅灌圭料由于硫化时有低分子物质释放,所以硫化后有胶体收缩情 况,在这一点上不如加成型有机硅灌圭料。6.8自生产日起,双组分硅橡胶的有效期一般为 12 个月,所以订货时要预与考虑,根据生产情况和双组分硅橡胶的储存期确定订货量。6.9 严格按照生产厂家提供的储存条件(阴凉、干燥、避光等)来储存硅橡胶,根 据实际环境状况,调整和完善管理制度,避免硅橡胶储存不当造成的不良影响。C.加成型双组分室温硫化硅橡胶(LTV-2)1.包装形式:分为甲、乙(或 A、B)两组,分别装于塑料桶中 2.硫化机理:加成型双组分室温硫化硅橡胶有硅凝胶和硅橡胶之分,前者机械强度较 低,后者强度较高。其
20、硫化机理是在铂催化剂作用下有机硅基胶上的乙烯基或丙烯 基和交联剂分子上的硅氢基发生加成反应。反应式可表示如下:-O-Si(R)2-CH=CH 2+H-Si(R)2-O-O-Si(R)2-CH2-CH2-Si(R)2-O-或-O-Si(R)2-O-RSi(CH=CH2)-O-+-O-RSiH-O-Si(R)2-O-O-Si(R)2-O-RSi-O-I CH2 CH2-O-SiR-O-Si(R)2-O-在该反应中,含氢官能的聚硅氧烷用作交联剂,可溶性铂化合物用作催化剂。硫 化反应在室温下进行,不释放低分子副产物。3.加成型双组分室温硫化硅橡胶的特点 3.1 加成型双组分硅橡胶的硫化速度取决于催化剂
21、类型、用量及环境温度。催化剂 用量越多、环境温度越高,硫化速度越快。但由于铂催化剂价格昂贵,所以一般 采取提高温度的方法加快硫化速度。3.2 由于在交联过程中不释放出低分子副产物,因此加成型室温硫化硅橡胶基本不 产生收缩,优于缩合型硅橡胶。3.3硅橡胶 RTV-2 硫化过程是内外同时进行的。对基材粘接力较差,必要时可以使 用增粘底涂剂。3.4加成型硅橡胶硫化反应在室温下比较缓慢,所以一般采用升温硫化,在 70C左 右 4 小时即可固化,无须二次硫化。3.5加入微量阻聚剂可以延长操作时间,但硫化温度要提高到 80C以上。3.6硅橡胶LTV-2可以在-60 +250C范围内长期使用,并具有优良的电
22、气性能、化 学性能、耐水、耐臭氧、耐气候老化、耐热、耐燃、透气等性能。4.加成型双组分室温硫化硅橡胶的用途 4.1 有机硅凝胶在电子工业广泛用作电子元器件的防潮、防震、绝缘涂覆及灌封材 料。由于透明性高,可以用探针检测元件故障,加之机械强度较低,受损元件进 行更换也十分方便。4.2 高强度的加成型硅橡胶由于线收缩率低,硫化时不释放低分子物质,因此是制 作软模具的优良材料。4.3 加成型硅橡胶用作电子灌封料时,没有缩合型胶的“硫化返原”现象,收缩率 低,具有明显优势。4.4 正基公司加成型双组分室温硫化硅橡胶的典型物理化学性能(祥见附件 4)5.加成型双组分室温硫化硅橡胶的其它性能 5.1 导热
23、性:适合需要散热元件的灌封和涂覆 5.2 阻燃性:可达到 UL94-V0 级 5.3 可调整为低粘度:适合较小元件或细小缝隙的灌封 6.加成型双组分室温硫化硅橡胶使用中常见的几个问题 6.1 表面发粘或不固化。加成型双组分室温硫化硅橡胶使用的铂催化剂活性极高,很容易与一些其它物质发生反应而失去活性,因此胶料如果接触某些物质就可能 使催化剂失效,导致硅橡胶不固化。我们称这种现象为“催化剂中毒”。容易使铂 催化剂中毒的物质主要是含有 S、P、N 的有机化合物,水或醇,有机酸的金属盐 等。如:软质PVC、用硫磺硫化的橡胶、胺固化的环氧树脂、含 P洗衣粉清洗的 工具、有机锡、聚氨酯、缩合型硅橡胶、某些
24、油漆等。所以在使用加成型双组分 室温硫化硅橡胶时,周围尽量不要有其它有机化合物,保持工作环境空气清洁,避免空气中有害气体和粉尘毒化。6.2 硫化速度快慢。可通过调节固化温度或催化剂的用量来控制,但加大催化剂用 量会造成使用成本增高和操作时间的缩短,采用此方法时须引起注意。6.3双组分硅橡胶RTV-2具有良好的透气性和透湿性,其对 02、C02、和H2O的透 过率远高于其它高分子材料,要考虑是否会造成不良影响。6.4自生产日起,双组分硅橡胶的有效期一般为 12 个月,所以订货时要预与考虑,根据生产情况和双组分硅橡胶的储存期确定订货量。6.5 严格按照生产厂家提供的储存条件(阴凉、干燥、避光等)来
25、储存硅橡胶,根 据实际环境状况,调整和完善管理制度,避免硅橡胶储存不当造成的不良影响。四缩合型与加成型液体硅橡胶的性能比较:序号 项目 缩合型 RTV-1(2)加成型 LTV-1(2)1 合成方法 工艺简单,成本较低 工艺复杂,成本咼 2 工艺性能 允许操作时间比较短,大面积施工困难 允许操作时间较长,可大 量连续地操作施工 3 硫化副产物 有醇、水、氢等生成 无 4 密闭情况下的耐热性 会产生“硫化返原”使胶会变软,失去 机械性能 无 5 介电性能 硫化初始阶段,介电性能降低,特别是 厚制品 优 6 机械强度 中等 可制得高强度制品 7 光学性能 一般不能用于光学制品 可制得透光率 90%的
26、透 明制品 8 耐燃性 需要加入阻燃性 无须添加阻燃剂其阻燃性 就良好 9 对金属的腐蚀性 有(个别产品例外)无 10 线收缩率%0.10.8 0.1 11 防粘性 不好 良好 12 耐候性 良好 良好 13 热老化稳定性 好 很好 14 深层硫化性 单组分不可以;双组分可以 可以 五出现不良固化现象的原因及处理办法 加成型热固化硅橡胶使用中常见原因及解决办法 A、胶不固化 出现问题的原因:加成胶中的催化剂中毒或过期失效;固 化温度不够或时间不够造成固化不完 全。造成问题的原因可能是:因为计量器具误差或人为的因素造成配胶比例错误;产品超过了储存期或接近储存 期造成失效、效能降低;储存时因储存不
27、当造成产品中催化剂失效或效能降低;使用时 的环境中有使催化剂中毒的因素,如含 磷、硫、氮的有机化合物,或与加成硅胶同 时使用聚氨酯、环氧树脂、不饱和聚脂、缩合型室温硫化硅橡胶等产品;固 化温度不够或时间不够造成固化不完全。解决办法:计量器具必须定期校验;双组分配胶时采用双人制度;保证生产厂家要求的储存条 件,并注意储存期,使用时遵循“先进先出”原则,保证在尽可能短的有效期内使用完 毕。工作场所远离其它可能有害的有机化合物,严禁吸烟后立即使用胶料。B、与基材的粘接性差 出现问题的原因:加成硅橡胶的自身缺陷;未对所粘接的材料进行表面的处理;或基材材质更改。造成问题的原因可能是:未选择粘接性的产品牌
28、号;因为计量器具失效或人为的偶然误差造成双组分配胶比 例错误;产品超过了储存期而失效或效能降低;储存时因储存不当造成产品中催化剂失 效或效能降低;使用时未能选择适当的增粘底涂剂;升温过高和固化速度过快,产生因 温度变化而发生的膨胀系数不同造成的粘接性差;单组分从冰柜取出立即使用,而未放 置一段时间“回温”。解决办法:选择增粘型的加成硅胶产品;计量器具必须定期校验;双组分配胶时采用双人制度;注意储存期,遵循“先进先出”原则;正确按照要求储存,保证胶的有效性;为保证粘接 性,尽量在使用时选择使用配套的增粘底涂剂;固化时,为避免高温下固化速度过快而产 生的内应力,尽量采用分阶段固化的方式,避免高温过
29、快固化;单组分产品从冰柜取出 后不立即使用,而是放置一段 12 小时,使胶与环境达到温度平衡再使用。C、粘度有变化 原因:加成胶的配方或生产不稳定;或超过储存期而变化。造成的原因可能是:因为计量器具失效或人为的偶然误差造成双组分配胶比例错误;单组分胶过了储存 期或接近储存期而失效;储存时因储存不当造成;使用时,双组分一次配胶太多,超过 允许操作时间,使前半部分的胶料粘度偏低,而后半部分的胶料粘度偏高;单组分则在 使用环境温度下,放置时间过长,尤其是夏天未用完部分;使用时的环境温度过高;生 产厂家的批次不稳定,超出了规定允许的粘度波动范围;所选择的产品规格型号不符合 所需要使用的产品。解决办法:
30、严格控制生产的批次稳定性在指标的许可范围内;计量器具必须定期校验;双组分 配胶时采用双人制度;注意储存期,先进先出;正确按照要求储存,保证胶的有效性;使 用环境温度尽量恒温,保证产品使用的环境温度具有一致性,但应注意,如果生产环境 无条件恒温,则注意根据环境温度的变化来调节。在夏天,单组分使用完毕后,立即送 到冰柜保存;双组分则减少每一次的配胶量,而采用少量多批次配制的方法;冬天,对 于粘度高的双组分产品,还可以采用 A/B两组分分别升温至3050C预先热处理以降 低其粘度后,再进行配胶的方法降低胶料粘度,但应注意此时的操作时间会随温度的升 高而减少;当然也可以使用添加适量的有机溶剂(注意:不
31、得有水或其他杂质,最好为 试剂级)来降低粘度来处理,但是,不推荐使用此方法!首先必须注意选择适合的产品 型号规格才是关键!D、固化物表面发粘 原因:加成胶催化剂中毒或过期失效;或超过储存期而变化。造成的原因可能是:因为计量器具误差或人为的偶然误差造成双组分配胶比例错误;单组分胶过了储存 期而失效;储存时因储存不当造成;使用时,双组分一次配胶太多,超过允许操作时间,常温下放置时间过长,胶中的催化剂为空气中的一些物质所毒化失效;单组分则在使用 中,固化温度过低或固化时间不足所致;使用时制品的表面涂层厚度过薄,使胶中的催 化剂为空气中的一些物质所毒化失效;生产厂家的批次不稳定所致;所选择的产品规格
32、型号不符合所需要使用的产品;使用环境有使催化剂中毒的因素,如含 磷、硫、氮 的 有机化 合物,或与加成硅胶同时使用或同一环境中使用聚 氨酯、环氧树脂、不饱 和聚脂、缩合型室温硫化 硅橡胶等产品。解决办法:严格控制生产的批次稳定性在指标的许可范围内;计量器具必须定期效验;双组分 配胶时采用双人制度;注意储存期,先进先出,在尽可能短的有效期内使用完;正确按 照要求储存,保证胶的有效性;使用环境条件下,涂复或灌封的产品尽量减少常温的存放 期,进入烤箱升温固化,以保证胶中的催化剂活性;双组分则减少每一次的配胶量,而 采用少量多批次配置的方法;冬天,对于粘度高的双组分产品,还可以采用 A/B 两组分 分
33、别升温至3050C预先热处理以降低其粘度后,再配胶的方法使用,但应注意此时的 操作时间会随温度的升高而减少;使用环境不得有使胶可能中毒的含 磷、硫、氮的 有 机化 合物,或与加成硅胶同时使用或同一环境中使用聚 胺脂、环氧树脂、不饱和 聚脂、缩合型室温硫化 硅橡胶 等产品;所选择灌封或涂复的 产品尽量大于 1 伽的厚度。E、其他问题 1.导热性及影响因素:有机硅材料本身的影响:首先,有机硅材料(silicones)由于是由无机硅(结晶硅的导热系数为 1.4W/M.K、熔点为1420C、二氧化硅的熔点1710C;硅在地壳中占25.8%)与有机物的结合产物-主链含有-S-O-n-的含硅-碳键的化合物
34、,所以他兼具有二者的许多共性,即,有机 硅材料既具有无机硅的许多特性,又具有有机物的许多特性,它是合成高分子材料中的 特种高分子材料。一般有机物的导热系数都比较小,而无机物的导热系数都比有机物要 大,所以有机硅硅橡胶的导热系数(一般为 0.20.3W/M.K)都比普通的高分子聚合物 橡胶的导热系数高 2 倍左右。填充物或助剂的影响:综上所述,尽管,有机硅材料的导热系数高于一般合成高分子材料,但是单独作为 导热材料使用,尚无法满足电子元器件的散热需要。一般电子元件对传热材料的导热性 要求都在 0.5W/M.K 以上,当然是导热系数越高越好!加成型导热液体硅橡胶一般是由 金属氧化物和加成硅橡胶的基
35、础材料经过特殊的工艺加工而成的。所以添加的导热材料 的性能高低和工艺性决定了最终加成型导热液体硅橡胶的导热性能指标。填充物的选择与工艺技术的影响:加成型导热液体硅橡胶的另外的要求是电气绝缘性能要好,而此项指标与导热性能 指标有相互冲突之处。一般电气绝缘性好的材料,导热性都比较差,如:PP、PE、PET 等;而导热性好的材料则导电性好,即电气绝缘性差。如:铜、铝、金、银及其氧化物;所以选择适当的导热材料作为填充物是生产厂家的产品性能能否兼顾的技术关键。施工粘度或流动性与导热性之间关系的影响:一般来讲,在配方恒定的情况下,导热性越高,胶的粘度越大,流动性越差;反之,则导热性小,流动性好,胶料的粘度
36、也小;当然也与填料和加工工艺有关。其次使用时,如果胶料未能充分搅拌就直接混合使用,也必然导致同一桶胶的前半部分粘度小,后半 部分粘度变大,不好使用。也会导致同一桶胶料性能差异。施工方法与储存的影响:一般导热性的硅橡胶,如上所述,都添加有导热性填料或助剂,储存放置一段时间 之后,这些导热性填料或助剂会沉淀,放置的时间越长,沉淀越严重,使用时必须搅拌 均匀,方能使用,尤其是双组分更是如此,所以储存了一段时间的导热硅橡胶使用前,必须充分搅拌均匀才能使用。否则使用了上半部分的导热性就差,粘度也偏小;下半部 分的导热性好,但是粘度偏大而造成施工困难。所以,对于选择涂覆方法施工的双组分 加成型导热硅橡胶来
37、讲,此项必须加以注意!否则测试导热性时必然会发生不稳定现象!综上所述,导热性的影响因素较多,只要注意了解上述所说的导热性能与影响因素,正确使用和选择适宜的产品牌号,产品质量必然会稳定和保证。2.电性能(在很宽的频率和温度范围内变化很小,甚至浸入水中,电性能也变化很小);体积电阻率:1X(10141016)Q.cm 表面电阻率:1X(10121014)Q.cm 介质损耗角正切:35600 hr(PP仅为24hr)耐漏电起痕性能(蚀深度/mm):0.064(丁基橡胶则为 0.342mm)爬电性:1030min(特殊可达3.5kv/6h)影响电性能的因素较多,其中主要有;硅橡胶的配方和组成,生产工艺
38、方法的差异,产品的选择型号是否恰当合适,产品的使用条件或环境影响,使用产品时的工艺条件是 否与所选产品性能匹配,最终产品的性能与固化是否充分。所以必须针对不同的硅橡胶 和使用条件及要求按照以上的影响因素,进行具体分析判定!3.耐热性(高温)150C下,其物理机械性能基本不变,可半永久使用。200C下,可连续使用10000小时。380C下,可短期使用。硅橡胶在不同温度下的连续使用寿命性能详见下表:使用温度;C 150 200 260 316 371 连续使用时 间;hr 15000 7500 2000 100300 0.51.0 硅橡胶的老化机理:高温下空气中(有氧气)氧化时,由于甲基被氧化继而
39、引起交联,使制品逐渐变硬,乃至开裂。而在密闭体系中受热,主要发生解聚反应,使制品变软,以至丧失机械性能-即俗称的“硫化返原”现象。反应示意式:a、热空气氧化老化:O-Si CH3+O2-O-Si-CH2OOH O-Si-CH3+OH+HCHO O-Si-CH3+OH O-Si(OH)CH3+O-Si(OH)CH3-Si(-O-)CH3 O-Si(O)CH3+H2O b、硫化返原:O-Si(CH3)2-n -OH(线状物)+Dn(环状物)影响耐热性能的因素也很多,同影响电性能的因素一样,也与硅橡胶的配方和组成,生产工艺方法的差异,产品的选择型号是否恰当合适,产品的使用条件或环境影响,使 用产品时
40、的工艺条件是否与所选产品性能匹配,最终产品的性能与固化是否充分有关。所以必须针对不同的硅橡胶和使用条件及要求按照以上的影响因素,进行具体分析判 定!如:选择加成型的硅橡胶,则“无硫化返原”,当然耐温性就比缩合型的硅橡胶时 间要长;又如:长期在高温下使用时,有氧存在和无氧存在的使用寿命完全不同。再如:间断的在高温/低温使用与长期高温下使用的寿命也完全不同。所以一定要针对不同的 产品做出测试和选择出适合自己产品需要的硅橡胶。4.耐寒性(低温)由于硅橡胶的分子结构呈螺旋状,柔顺性特别好,温度对它的影响很小。一般有机 橡胶的脆化温度为-20 C-30 C,而通用硅橡胶的脆化温度为-60 C-70C,特
41、殊 的可以达到-115C,并可以在-90C下保持弹性。详见下表:硅橡胶类型 脆化温度(ASTM D746)C 硬化温度(扬式模量)(ASTM D797)C 回缩温度(ASTM D1329-60);C 通用型硅橡胶-73-55-55 咼强度硅橡胶-78-60-60 耐低温硅橡胶-118-115-116 氟硅橡胶-68-59-57 5.耐侯性 硅橡胶主链中无不饱和键,加之-Si-0-Si-键对氧、臭氧、紫外线等易使材料降解氧 化的因素很稳定,所以,硅橡胶在户外使用时,机械性能和电性能基本无变化,耐气候 老化性能十分优良。理论寿命可达数十年之久,一般认同自然条件下 20年使用寿命。硅橡胶的耐低温性和
42、耐老化性很容易从以上的叙述知道,所以此处就不再多述!6.几个基本概念描述 6.1、二段硫化 一般指硅橡胶硫化或固化之后,为了性能更加稳定,增加使用寿命需要二次固化或 硫化的过程。过氧化物硫化的热固化型产品和缩合性的厚制品需要除去硫化剂分解的副产物或 反应产生的小分子副产物,多采用二段硫化。加成型胶一般无须二段硫化。6.2、硫化返原现象 通常指在特定的条件下,已经固化或硫化的硅橡胶返回到原来未固化或硫化的形态 的现象。在此是指:在高温密闭条件下,已经固化或硫化的缩合型硅橡胶变软或变成液态而 失去机械性能,无法使用的过程。缩合性硅橡胶因为有催化剂存在,当固化胶或环境中 存在如:水、醇或其他因硅橡胶固化时未能除尽的小分子存在时,会在固化胶残存的催 化剂存在下发生可逆的化学反应所造成。如以下反应示意式:-Si(R)2OH+-RO-Si(R)2-J-Si(R)2-O-Si(R)2-+ROH 6.3、回温过程 指需要低温下储存的硅橡胶(或其他产品)在从低温下取出使用前,必须使硅橡胶(或其他产品)的内部温度与使用环境温度保持一致而需要在环境温度下放置一段 时间的过程。此处主要指单组分包装的加成型硅橡胶使用前,为了使胶的内部性能与环境保持一致 而必须在环境温度下防置的一段时间。