客户应用之有机硅灌封胶调节硬度应该是低粘度甲基硅油还是乙烯基硅油?
来源:AI+改 作者:强力化工 发布时间:2025-11-04 11:31 阅读次数:15

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

  • 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

  • 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。
  • 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。
  • 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。
  • 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 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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