客戶應用之有機硅灌封膠調(diào)節(jié)硬度應該是低粘度甲基硅油還是乙烯基硅油?
來源:AI+改 作者:強力化工 發(fā)布時間:2025-11-04 11:31 閱讀次數(shù):78

在有機硅灌封膠中調(diào)節(jié)硬度時,低粘度二甲基硅油是更直接有效的選擇,而乙烯基硅油通常用于控制交聯(lián)密度或作為基礎聚合物。以下是具體分析和推薦:


一、二甲基硅油:硬度調(diào)節(jié)的核心選擇

1. 作用機制

二甲基硅油(PDMS)是一種非活性增塑劑,通過物理填充和降低交聯(lián)密度來軟化灌封膠。其分子鏈不參與固化反應,僅作為 “稀釋劑” 分散在體系中,削弱聚合物網(wǎng)絡的緊密程度,從而降低硬度。

2. 粘度推薦

  • 常用范圍:50~1000 cSt(25℃)。
    • 低粘度(50~200 cSt):流動性極佳,適合需要快速滲透和脫氣的場景(如電子元件灌封),但過量添加可能導致強度下降。
    • 中高粘度(500~1000 cSt):既能有效降低硬度,又能保持一定力學性能,常用于對強度有要求的工業(yè)應用(如電源模塊封裝)。
  • 典型案例:電子灌封膠中常使用 200 cSt 二甲基硅油,通過添加 5%~10% 可使邵氏 A 硬度降低 5~10 度。

3. 注意事項

  • 添加比例:每添加 2% 的二甲基硅油,邵氏 A 硬度約降低 1 度,但過量(超過 20%)可能導致滲油、耐候性下降。
  • 兼容性:需選擇與基礎聚合物(如甲基乙烯基硅橡膠)相容性好的二甲基硅油,避免出現(xiàn)相分離。

二、乙烯基硅油:交聯(lián)密度的調(diào)控者

1. 作用機制

乙烯基硅油分子鏈兩端或側鏈含乙烯基(-CH=CH?),可與含氫硅油在鉑金催化劑作用下發(fā)生硅氫加成反應,形成三維交聯(lián)網(wǎng)絡。其主要功能是控制交聯(lián)密度,而非直接調(diào)節(jié)硬度。

2. 粘度與硬度的關系

  • 低粘度乙烯基硅油(如 20~55 mPa?s)
    可提高灌封膠的流動性和填料分散性,但交聯(lián)后硬度可能因交聯(lián)點密集而增加。例如,1000 cSt 乙烯基硅油與含氫硅油配合使用時,交聯(lián)密度可達 0.2 mol/cm3,硬度較高。
  • 高粘度乙烯基硅油(如 10,000~20,000 mPa?s)
    分子鏈較長,交聯(lián)后形成的網(wǎng)絡更柔韌,可降低硬度。例如,動力電池灌封膠中使用高粘度端乙烯基硅油,可使硬度控制在邵氏 A 40~60。

3. 應用場景

  • 基礎聚合物:乙烯基硅油是加成型灌封膠的主要原料,其分子量和乙烯基含量直接影響最終性能。例如,端乙烯基硅油(Vi-PDMS)常用于電子灌封膠,而側鏈乙烯基硅油(Vi-PMVS)適用于需要高抗撕裂強度的工業(yè)場景。
  • 輔助調(diào)節(jié):通過調(diào)整乙烯基硅油與含氫硅油的比例,可間接優(yōu)化硬度。例如,減少含氫硅油用量可降低交聯(lián)密度,從而降低硬度。

三、綜合建議

1. 硬度降低:優(yōu)先選擇二甲基硅油

  • 適用場景:需要顯著軟化灌封膠,如電子元件應力釋放、柔性封裝。
  • 操作步驟
    ① 選擇 50~1000 cSt 的二甲基硅油(推薦 200~500 cSt);
    ② 初始添加量控制在 5%~10%,逐步測試硬度變化;
    ③ 混合時需真空脫氣,避免氣泡殘留影響性能。

2. 硬度微調(diào):結合乙烯基硅油

  • 適用場景:需要精準控制交聯(lián)密度,如導熱灌封膠、高溫環(huán)境應用。
  • 操作步驟
    ① 選擇低粘度端乙烯基硅油(如 1000~5000 mPa?s)作為基礎聚合物;
    ② 通過調(diào)整含氫硅油用量(通常 3~5 phr)控制交聯(lián)密度;
    ③ 添加少量二甲基硅油(<5%)進一步優(yōu)化硬度。

3. 性能平衡

  • 強度與硬度:二甲基硅油添加量過高會降低拉伸強度和抗撕裂性能,建議與補強填料(如氣相法白炭黑)配合使用。
  • 耐溫與絕緣:乙烯基硅油交聯(lián)網(wǎng)絡可提升耐溫性(-50~200℃)和絕緣性能(體積電阻率 > 1×101? Ω?cm),適合對可靠性要求高的場景。

四、典型配方參考

應用場景 基礎聚合物 增塑劑(二甲基硅油) 交聯(lián)劑(含氫硅油) 填料 硬度(邵氏 A)
電子元件灌封 端乙烯基硅油(1000 mPa?s) 200 cSt(5~10%) 3 phr 氧化鋁(30%) 30~40
動力電池密封 高粘度端乙烯基硅油(20,000 mPa?s) 500 cSt(3~5%) 4 phr 氮化硼(50%) 50~60
柔性光學封裝 低粘度端乙烯基硅油(200 mPa?s) 100 cSt(8~12%) 2 phr 20~30

五、總結

  • 降低硬度:首選低粘度二甲基硅油(50~1000 cSt),通過物理稀釋實現(xiàn)軟化,添加量通常 5%~15%。
  • 調(diào)控交聯(lián)密度:乙烯基硅油用于構建三維網(wǎng)絡,通過調(diào)整其分子量、乙烯基含量及與含氫硅油的比例,間接優(yōu)化硬度。
  • 實際應用:建議結合兩者特性,例如在加成型灌封膠中使用乙烯基硅油作為基礎聚合物,同時添加少量二甲基硅油進行微調(diào),以達到最佳性能平衡。


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