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关于胶粘剂的耐高温性能探讨

返回上一页发布时间:2015/4/17 14:43:41    点击率:992

关于胶粘剂的耐温性探讨

从接触胶粘剂开始,就经常会听到客户对胶粘剂耐温性的要求,常见用于电子组装封装的胶水因为经常需要过回流或波峰焊,自然就有对胶粘剂耐温性的要求了。另外很多胶粘剂在接受可靠性测试的时候也经常有冷热冲击或者高温高湿的要求,这里对耐温性也提出了要求。关于胶粘剂的耐温性我们从下面几个方面来探讨。

关于耐温性或者耐高温能力,首先需要界定耐温的时间和周期问题。
1)第一种是指胶粘剂瞬间能耐到的温度(几秒到几分钟不等,累计次数有一定限制),
2)第二种是指胶粘剂累计能经受的温度(周期性或非周期性工作,每次几分钟到几小时甚至更长,累计次数原则上不限)
3)第三种是指胶粘剂在某个温度下持续工作的能力

就上面三种情况结合实际大家可以进一步了解其区别:
1)第一种情况,例如传统的SMT红胶在波峰焊里面的耐温性就属于此类,或者某些产品COB邦定封胶后再去过SMT制程,经过几秒钟的波峰焊(250度左右)或者几分钟的回流焊(150度左右)。这里面要求经过此温度考验后胶粘剂的基本性能和功能维持不变。一般而言胶粘剂固化后的玻璃化温度Tg点越高,这方面的表现会好一些。当然热膨胀系数、模量等等也是有较大影响的;
2)第二种情况在胶粘剂进行可靠性测试时经常碰到,例如高低温考验温度,常见的有双85测试,还有些是从常温到高温150度左右几十几百甚至上千次循环,每个循环几分钟到几个小时不等,也有从零下到100度左右的。当然这里面考验的是胶粘剂的综合性能,不仅仅是耐温性;
3)第三种是指胶粘剂持续工作的温度,这个其实是最苛刻的耐温性要求。一般而言常见的有机胶粘剂无论是聚氨酯还是环氧或者有机硅等等其实都比较难在超过500度的温度下持续工作的。曾经见过一些PI类的有机胶粘剂可以在300度温度下持续工作,但其固化其实也是在250甚至更高了。而一些无机胶粘剂则在1000度甚至更高情况下都能工作的,例如在航空航天等领域的应用。其实某种意义上无机胶粘剂都有点类似电子浆料中的高温烧结浆料了,最终无机物几乎已经全部挥发了,而由晶相结构的结合形成连接或胶粘了。

最近研究了一款赫能用于喇叭的耐高温胶水360,资料显示可以在312度的高温下持续工作(其实应该是属于第二种情况,没有哪个喇叭会长年累月开着吧,呵呵)。发现这类胶水其实是有着大量的溶剂在里面的,完全固化后剩余固化物的估计连50%质量都不到。看了一下产品的MSDS资料,属于丁腈酚醛类胶粘剂,而用甲乙酮来做溶剂。顺便说一句,在环氧胶粘剂配方里面通过加入酚醛树脂及一些填料可以改善产品的耐温性。因为酚醛塑料俗称电木,由于其绝缘性和耐温性可用于很多电子电器产品中。

另外胶粘剂的耐温性往往与固化条件也有很大的关系,一般常温固化的胶粘剂需要耐到很高的温度其实有一定的难度的。类似前面提到的耐高位PI胶其固化温度要求也是比较高的。另外在某些场合下进行分段分温区固化也能某种意义上提高胶粘剂的耐温性或者说可靠性。

以上是笔者自己的一些凌乱的经验和看法。

“对于胶粘剂耐高温性的定义、分类及评价标准国内外尚未统一。一般来讲,耐高温性应按照在特定温度、时间和介质中能保持设计所要求的胶接强度或具有一定的强度保持率来评定。也就是说耐高温胶粘剂除能满足一定的温度要求外,还必须满足以下综合性能:有良好的热物理和热化学性能;有良好的加工性;在较高的温度和使用工作条件下,有较高的粘接强度和较好的物理机械性能并在规定的时间内能保持这种性能。”

“耐高温胶水
一、一般认为凡属下列情况者可视为耐高温胶粘剂。
(1)在121~175℃下长期使用(累计1~5a)或者在204~232℃下累计使用20000~40000h。
(2)在260~371℃下累计使用200~1000h。
(3)在371~427℃下累计使用24~200h。
(4)在538~816℃下使用2~10min。
(5)1250度以下的胶
(6)1750度以下的胶
二、常见高温胶水:
高温胶按性质可以分为有机高温胶和无机高温胶两大类。
1、常见有机高温胶:
常见的高温胶一般耐温范围在400℃一下,其主要包括有机硅类胶、酚醛树脂胶、脲醛树脂胶、耐温环氧胶、聚酰亚胺胶等。这类胶可以有软质弹性的,或韧性的,或硬质刚性的。这类胶一般可以加入功能性填料,赋予其绝缘、导热、导磁、防火、阻燃等功能。
2、无机高温胶:
无机耐高温胶耐温可以达到1800℃,可以在火中长时间使用,打破了耐高温粘合剂只耐温在1300℃以下的世界性技术难题,×××耐高温无机粘合剂是一种利用无机纳米材料经缩聚反应制成的耐高温无机纳米复合粘结剂,通过对成分配比以及制备工艺参数的筛选,得到粘结剂是PH值为中性的悬浮分散体系,不仅粘结力强且对金属基体无腐蚀性,而且可以再高温下保持良好的粘接性能和抗腐蚀性,使用寿命长。×××耐高温无机粘合剂使用方便,可用于耐高温材料的直接粘接,涂料能直接在400-1000℃的高温基体表面喷涂,在水分挥发的同时,涂料会瞬间粘附在基体表面,形成的耐高温保护涂层均匀致密,抗热震性能好,防护效果显著。
密封型高温胶简介:
目前密封型高温胶以单组分硅酮胶为主,一般耐温在260℃以下,少数厂家型号可以做到310℃,双组分硅酮胶据报道有做到400℃的。
粘接填补用高温胶简介:
目前250℃以下以各种改性高温环氧胶为主,250~400℃以有机硅树脂类胶为主,超过400℃一般就要选用无机类胶粘剂。
无机类高温胶性脆,一般都剥离强度低剪切强度高。一般用于耐火砖、石棉、陶瓷或这些材质与碳钢之间的粘接或固定。”

 

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