什么是有机硅(silicone)?
1.无机硅(silica):二氧化硅。砂子,石英,玻璃等。
2. 有机硅(silicone):硅酮——硅珙——有机硅
(1)主链硅-氧无机结构和侧链硅-碳有机结构的杂化体
(2)侧链有机基团可以变化,如甲基、乙基、丙基、苯基、含氟基团、长链基团等
1、有机硅的结构
聚合物体型结构 | 分子空间构型 | 原子间构型 |
2、结构决定性能
结构 | 特点 | 性能 | |
主链 | Si-O-Si | 键长大 | 分子链呈螺旋结构,非常柔软,粘流活化能很小 |
键角大 | 硅氧烷链之间极性小,作用力小,表面张力低 | ||
键能高 | 热稳定性好 | ||
dπ-pπ和偶极矩相互补偿 | 高低温下结构稳定 | ||
共价/离子键 | 反应性 | ||
侧链 | Si-CH3 | 键能较高,电负性差值低,极性较小 | 热稳定性好,分子链间极性小 |
Si-Ph | 吸电子效应,对主链屏蔽作用,分子链间空间位阻加大 | 提高耐温性,特别是耐低温性 | |
Si-Vi | 高活性 | 高反应活性 | |
Si-H | |||
Si-CF | 分子间作用力极低 | 表面能极低,活性低 | |
端基 | Si-OH | 高活性 | 高反应活性 |
Si-CH3 | 键能较高,电负性差值低,极性较小 | 非活性,热稳定性好 |
3、性能决定用途
产品 | 特点 | 电子电器 | 汽车交通 | 化工 | 纺织轻工 | 机械 | 建筑 | 医药 | 化妆品 | 食品 |
硅油 | 非活性,粘流作用小,耐高温,表面能低 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | △ | ○ | ○ | ○ |
硅脂/硅膏 | 非活性,耐高低温,表面能低 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | △ | △ | ||
表面活性剂 | 极性小,表面能低 | ○ | ○ | ○ | ○ | △ | ||||
脱模剂 | 非活性,表面能低 | △ | △ | ○ | ○ | |||||
液体硅橡胶 | 反应性,耐高低温,低粘度,粘弹性好 | ○ | ○ | ○ | ○ | △ | △ | |||
高温硅橡胶 | 反应性,耐高低温,粘弹性好 | ○ | ○ | ○ | △ | |||||
硅树脂 | 体型结构 | ○ | ○ | △ | ○ | |||||
硅烷偶联剂 | 反应性,可水解性,偶联作用 | △ | ○ | △ | ○ |
有机硅从哪里来?
1、有机硅发展历史
年代 | 代表人物及厂家 | 研究结果 | |
第一阶段(创始阶段) | 1824 | Berzelius | 以钾还原氟硅酸钾,发现硅元素,并合成四氯硅烷SiCl4 |
1863 | Fridel,Crafts | 合成第一种有机硅化合物四乙基硅烷Si(C2H5)4 | |
1885 | Polis | 合成了全芳基有机硅化合物 | |
1896 | Combes | 合成了硅醇盐酸盐 | |
第二阶段(成长阶段) | 1904-1939 | Kipping,Dilthey | 有机硅化合物的基础研究 |
1916-1929 | Stock | 硅烷的研究 | |
1923-1937 | 多尔果夫,安德里阿若夫 | 开始研究聚有机硅氧烷 |
2、有机硅合成过程---从砂子到有机硅
有机硅胶黏剂
1、什么是胶黏剂?
胶黏剂是通过表面接触,能使两个物体表面粘合在一起的物质。
PCB元器件固定 | 模块case密封 | 灌 封 | 涂 覆 |
散热器粘接 | 家电门体视窗密封 | LED灌封 | 喷 涂 |
2、粘结有什么优势:
连结不同的材料 ★结合部位应立分布均匀 ★填充间隙 ★可以起到密封作用 ★保证元件的完整性 ★提供绝缘/导热/导电等功能 ★可以自动化生产 |
3、胶黏剂是如何起到粘结作用的?
☆粘合力(AF):胶粘剂与被粘接基材之间的结合力。
☆内聚力(CF):胶粘剂分子间的作用力。
4、粘接效果的好坏与什么有关?
界面破坏(AF<CF) | 内聚破坏(AF>CF) | 基材破坏(AF/CF>SF) | 混合破坏(%CF) |
5、影响黏结的因素
基材条件 | 工序条件 | |
基材(表面能) | √ | |
表面粗糙度 | √ | |
表面污染状况 | √ | |
时间 | √ | |
温度 | √ | |
湿度 | √ | |
受力 | √ | |
化学介质 | √ | |
粘度 | √ | |
体积收缩 | √ |
6、胶黏剂的分类
7、有机硅胶黏剂主要组成及作用
组成 | 基础作用 | 成分 | 配比% |
有机硅树脂 | 基础树脂 | 107胶、乙烯基硅油 | 50-85 |
固化剂 | 交联为三维网状结构 | 甲基三甲氧基硅烷、含氢硅油等 | 0.5-5 |
催化剂 | 促进固化 | 钛催化剂、铂金催化剂 | 0.1-1 |
偶联剂 | 增加对基材粘接 | 硅烷偶联剂 | 0.1-5 |
增塑剂 | 调整胶料状态 | 甲基硅油 | 0-15 |
功能性填料 | 导热、导电、补强、耐热、阻燃性等 | 氧化铝、碳纳米管、纳米二氧化硅、纳米碳酸钙、纳米稀土金属氧化物 | 0-45 |
色粉 | 提供胶料不同颜色 | 钛白粉、炭黑、铁红等 | 0-10 |
稳定剂 | 提高胶料储存稳定性 | VTMO,MCN, | 0-5 |
8、有机硅胶黏剂的分类
9、单/双组份缩合型有机硅胶黏剂
RTV-1 | RTV-2 | |
固化方式 | 湿气固化(由表及里) | 湿气固化(整体固化) |
包装形式 | 单管包装 | 双管包装(1:1,2:1,4:1,10:1) |
固化厚度 | <10mm | 可深层固化 |
表干时间 | 可调 | 可调 |
操作时间 | 无 | 可调 |
使用方式 | 直接施胶 | A/B混合后施胶 |
粘接性 | 优 | 一般 |
伸长率 | 高/低可调 | 较低 |
耐热性 | 好 | 一般 |
(1)RTV-1脱醇型有机硅粘接密封胶---SIPC 1826
检测项目 | 单位 | 检测方法 | 典型值 | |
固化前 | ||||
外观 | 颜色 | --- | 色卡(RAL K7) | 黑色(9005墨黑) |
状态 | --- | 目测 | 细腻膏体 | |
指触表干时间 | min | GB/T13477.5-2002 | 24 | |
挤出率① | g/15s | GB/T 13477.4-2002 | 76 | |
密度 | g/cm3 | GB/T 15223-1994 | 1.34 | |
固化后【固化条件(23±2)℃*(50±5)RH%*7d】 | ||||
邵氏硬度 | Shore A | GB/T 531-2008 | 42 | |
拉伸强度 | MPa | GB/T 528-2009 | 2.4 | |
断裂伸长率 | % | GB/T 528-2009 | 450 | |
体积电阻率 | Ω·cm | GB/T 1692-2008 | 1.2×1014 | |
说明: ①:气动压力:0.4MPa,挤出孔径0.32mm。 |
RTV-1缩合型固化方式------湿气固化,由表及里
RTV-1缩合型有机硅胶固化影响因素 |
1. 接触空气中的水汽固化(固化环境湿度); |
2. 空气中水汽往胶内部的渗透速度(环境温度,表干时间,交联密度等); |
3. 交联剂水解速度(单组份胶类型决定); |
4. 缩合出的小分子挥发速度; |
5. 固化深度(正常2-2.5mm/24h,6-8mm/7d,内部固化越来越难,时间越来越长)。 |
(2)RTV-2脱醇型有机硅粘接密封胶---Besil 322
检测项目 | 单位 | 检测方法 | 典型值 | |
固化前 | ||||
外观 | 颜色 | --- | 色卡(RAL K7) | 黑色(9005墨黑) |
状态 | --- | 目测 | 细腻膏体 | |
指触表干时间 | min | GB/T13477.5-2002 | 4 | |
初固时间① | min | --- | 25 | |
挤出率② | g/15s | GB/T 13477.4-2002 | 56 | |
密度 | g/cm3 | GB/T 15223-1994 | 1.33 | |
固化后【固化条件(23±2)℃*(50±5)RH%*7d】 | ||||
邵氏硬度 | Shore A | GB/T 531-2008 | 42 | |
拉伸强度 | MPa | GB/T 528-2009 | 2.2 | |
断裂伸长率 | % | GB/T 528-2009 | 160 | |
体积电阻率 | Ω·cm | GB/T 1692-2008 | 1.0×1014 | |
说明: ①:初固时间为胶料凝胶时间; ②:气动压力:0.4MPa,挤出孔径0.32mm。 |
RTV-2有机硅胶黏剂---包装及混合施胶方式
(3)加成型有机硅粘接密封胶---Besil 9446B
检测项目 | 单位 | 检测方法 | 典型值 | |
固化前 | ||||
外观 | 颜色 | --- | 色卡(RAL K7) | 黑色(9005墨黑) |
状态 | --- | 目测 | 细腻半流淌 | |
粘度 | Pa﹒s | GB/T 10247-2008 | 1150 | |
挤出率① | g/15s | GB/T 13477.4-2002 | 56 | |
密度 | g/cm3 | GB/T 15223-1994 | 1.03 | |
固化后【固化条件(130±5)℃*(30±5)min】 | ||||
邵氏硬度 | Shore A | GB/T 531-2008 | 28 | |
拉伸强度 | MPa | GB/T 528-2009 | 2.8 | |
断裂伸长率 | % | GB/T 528-2009 | 260 | |
体积电阻率 | Ω·cm | GB/T 1692-2008 | 1.0×1015 | |
说明: ① 气动压力:0.4MPa,挤出孔径0.32mm。 |
10、缩合型与加成型性能对比
缩合型 | 加成型 | |
气味 | 有 | 无 |
固化方式 | 常温固化 | 常温或高温固化 |
反应产物 | 有小分子产生 | 无小分子产生 |
湿气影响 | 有 | 无 |
机械性能 | 低 | 高 |
粘接性 | 优 | 差 |
电性能 | 硫化初期下降,之后恢复 | 优 |
耐热性 | 优 | |
收缩率 | <0.03% | <0.01% |
水解稳定性 | 一般 | 优 |
催化体系 | Sn/Ti | Pt |
催化剂中毒性 | 无中毒现象 | N/S/P,Sn/Pb/Hg/As等易中毒 |
环保等级 | 工业级 | 食品级 |
价格 | 便宜 | 贵 |