在有机硅灌封胶中调节硬度时,低粘度二甲基硅油是更直接有效的选择,而乙烯基硅油通常用于控制交联密度或作为基础聚合物。以下是具体分析和推荐:

一、二甲基硅油:硬度调节的核心选择
1. 作用机制
二甲基硅油(PDMS)是一种非活性增塑剂,通过物理填充和降低交联密度来软化灌封胶。其分子链不参与固化反应,仅作为 “稀释剂” 分散在体系中,削弱聚合物网络的紧密程度,从而降低硬度。
2. 粘度推荐
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常用范围:50~1000 cSt(25℃)。
- 低粘度(50~200 cSt):流动性极佳,适合需要快速渗透和脱气的场景(如电子元件灌封),但过量添加可能导致强度下降。
- 中高粘度(500~1000 cSt):既能有效降低硬度,又能保持一定力学性能,常用于对强度有要求的工业应用(如电源模块封装)。
- 典型案例:电子灌封胶中常使用 200 cSt 二甲基硅油,通过添加 5%~10% 可使邵氏 A 硬度降低 5~10 度。
3. 注意事项
- 添加比例:每添加 2% 的二甲基硅油,邵氏 A 硬度约降低 1 度,但过量(超过 20%)可能导致渗油、耐候性下降。
- 兼容性:需选择与基础聚合物(如甲基乙烯基硅橡胶)相容性好的二甲基硅油,避免出现相分离。
二、乙烯基硅油:交联密度的调控者
1. 作用机制
乙烯基硅油分子链两端或侧链含乙烯基(-CH=CH₂),可与含氢硅油在铂金催化剂作用下发生硅氢加成反应,形成三维交联网络。其主要功能是控制交联密度,而非直接调节硬度。
2. 粘度与硬度的关系
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低粘度乙烯基硅油(如 20~55 mPa・s):
可提高灌封胶的流动性和填料分散性,但交联后硬度可能因交联点密集而增加。例如,1000 cSt 乙烯基硅油与含氢硅油配合使用时,交联密度可达 0.2 mol/cm³,硬度较高。
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高粘度乙烯基硅油(如 10,000~20,000 mPa・s):
分子链较长,交联后形成的网络更柔韧,可降低硬度。例如,动力电池灌封胶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. 应用场景
- 基础聚合物:乙烯基硅油是加成型灌封胶的主要原料,其分子量和乙烯基含量直接影响最终性能。例如,端乙烯基硅油(Vi-PDMS)常用于电子灌封胶,而侧链乙烯基硅油(Vi-PMVS)适用于需要高抗撕裂强度的工业场景。
- 辅助调节:通过调整乙烯基硅油与含氢硅油的比例,可间接优化硬度。例如,减少含氢硅油用量可降低交联密度,从而降低硬度。
三、综合建议
1. 硬度降低:优先选择二甲基硅油
- 适用场景:需要显著软化灌封胶,如电子元件应力释放、柔性封装。
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操作步骤:
① 选择 50~1000 cSt 的二甲基硅油(推荐 200~500 cSt);② 初始添加量控制在 5%~10%,逐步测试硬度变化;③ 混合时需真空脱气,避免气泡残留影响性能。
2. 硬度微调:结合乙烯基硅油
- 适用场景:需要精准控制交联密度,如导热灌封胶、高温环境应用。
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操作步骤:
① 选择低粘度端乙烯基硅油(如 1000~5000 mPa・s)作为基础聚合物;② 通过调整含氢硅油用量(通常 3~5 phr)控制交联密度;③ 添加少量二甲基硅油(<5%)进一步优化硬度。
3. 性能平衡
- 强度与硬度:二甲基硅油添加量过高会降低拉伸强度和抗撕裂性能,建议与补强填料(如气相法白炭黑)配合使用。
- 耐温与绝缘:乙烯基硅油交联网络可提升耐温性(-50~200℃)和绝缘性能(体积电阻率 > 1×10¹⁵ Ω・cm),适合对可靠性要求高的场景。
四、典型配方参考
| 应用场景 | 基础聚合物 | 增塑剂(二甲基硅油) | 交联剂(含氢硅油) | 填料 | 硬度(邵氏 A) |
|---|---|---|---|---|---|
| 电子元件灌封 | 端乙烯基硅油(1000 mPa・s) | 200 cSt(5~10%) | 3 phr | 氧化铝(30%) | 30~40 |
| 动力电池密封 | 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 |
| 柔性光学封装 | 低粘度端乙烯基硅油(200 mPa・s) | 100 cSt(8~12%) | 2 phr | 无 | 20~30 |
五、总结
- 降低硬度:首选低粘度二甲基硅油(50~1000 cSt),通过物理稀释实现软化,添加量通常 5%~15%。
- 调控交联密度:乙烯基硅油用于构建三维网络,通过调整其分子量、乙烯基含量及与含氢硅油的比例,间接优化硬度。
- 实际应用:建议结合两者特性,例如在加成型灌封胶中使用乙烯基硅油作为基础聚合物,同时添加少量二甲基硅油进行微调,以达到最佳性能平衡。
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