我們在進行膠粘劑解決方案定制時,客戶經(jīng)常會對膠粘劑耐溫方面提出要求,特別是應用于發(fā)熱部件的膠粘劑,膠水耐溫必須高于部件發(fā)熱環(huán)境溫度。而對于一些在戶外使用的產(chǎn)品,我們的膠粘劑在耐溫方面既要滿足冬日寒冷地區(qū)的低溫,又要滿足夏季炎熱地區(qū)的高溫。關(guān)于膠粘劑的耐溫性能,首先需要界定耐溫的時間和周期問題。
1、瞬時耐溫-膠粘劑瞬間能耐到的溫度
這種情況是指膠粘劑在某個高溫下耐受幾秒到幾分鐘不等,累計次數(shù)有一定限制。
例如傳統(tǒng)的SMT底部填充膠在波峰焊里面的耐溫性就屬于此類,經(jīng)過幾秒鐘的波峰焊(250度左右)或者幾分鐘的回流焊(150度左右)。膠水的瞬時耐溫要求經(jīng)過此溫度考驗后膠粘劑的基本性能和功能維持不變。
2、循環(huán)耐溫-膠粘劑累計能經(jīng)受的溫度
即膠粘劑在此高溫下周期性或非周期性工作,每次幾分鐘到幾小時甚至更長,累計次數(shù)原則上不限。
這種情況在膠粘劑進行可靠性測試時經(jīng)常碰到,例如高低溫考驗溫度,常見的有雙85測試,還有些是從常溫到高溫150度左右?guī)资畮装偕踔辽锨Т窝h(huán),每個循環(huán)幾分鐘到幾個小時不等,也有從零下到100度左右的。
3、長期耐溫-膠粘劑在某個溫度下持續(xù)工作
這個情況其實是最苛刻的耐溫性要求。一般而言常見的有機膠粘劑無論是聚氨酯還是環(huán)氧或者有機硅等等其實都比較難在超過400度的溫度下持續(xù)工作的。而一些無機膠粘劑能在1000度甚至更高情況下都能工作的,例如在航空航天等領(lǐng)域的應用。
什么是耐高溫膠?
市場上耐高溫膠分為兩類:有機耐高溫膠和無機耐高溫膠。
對于膠粘劑耐高溫性的定義、分類及評價標準國內(nèi)外尚未統(tǒng)一。一般認為凡屬下列情況者可視為耐高溫膠粘劑。
耐高溫膠判定:
在121~175℃下長期使用(累計1~5a)或者在204~232℃下累計使用20000~40000h
在260~371℃下累計使用200~1000h
在538~816℃下使用2~10min
1250度以下的膠
1750度以下的膠
有機耐高溫膠的特點:
1、材料屬性
一般而言,有機耐高溫膠為有機硅、酚醛樹脂、脲醛樹脂、聚酰亞胺等材料制成。
另外也可以在環(huán)氧膠粘劑配方里面通過加入酚醛樹脂及一些填料,改善產(chǎn)品的耐溫性。
2、高溫固化
一般有機耐高溫膠(有機硅除外)都需要在高溫下固化,常溫固化的膠粘劑很難達到耐高溫屬性。環(huán)氧體系耐高溫膠還會采取分段分溫區(qū)固化的模式,因為環(huán)氧膠固化時會放出大量的熱量,使膠水溫度過高,固化反應太過劇烈,從而導致膠水開裂。所以環(huán)氧體系耐高溫膠一般都會現(xiàn)在一個較低溫度下(100℃左右)預固化一段時間,然后再調(diào)整到高溫下(150℃左右)固化完全。
3、低溫儲存
大部分有機耐高溫膠都需要冷凍存儲,使用前再解凍回溫,并且這類膠水解凍后必須盡快用完,無法再進行二次冷凍。也有一些耐高溫膠是冷藏存儲的,這類膠水回溫后若沒有用完,還可以重新冷藏,不影響他下次的使用效果,僅對膠水有效期限有些微影響。
無機耐高溫膠的特點:
1、耐超高溫
無機耐高溫膠耐溫可以達到上千度,可在火中長時間使用,打破了有機耐高溫膠只耐溫在400℃以下的局限性。
2、高溫燒結(jié)
無機膠粘劑都有點類似電子漿料中的高溫燒結(jié)漿料,膠水涂布后通過高溫使膠水中的分散介質(zhì)幾乎全部揮發(fā),最后由晶相結(jié)構(gòu)的結(jié)合形成連接或膠粘。
3、脆性
無機類高溫膠性脆,剝離強度都比較低,而剪切強度較高。一般用于耐火磚、石棉、陶瓷或這些材質(zhì)與碳鋼之間的粘接或固定。
目前250℃以下以有機硅和各種改性高溫環(huán)氧膠為主,250~400℃以有機硅樹脂類膠為主,超過400℃一般就要選用無機類膠粘劑。
玻璃化溫度與耐溫的關(guān)系
玻璃化溫度Tg點是指材料由玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橄鹉z態(tài)的溫度。這種轉(zhuǎn)變是微觀層面上的,材料的表觀并不會改變,所以玻璃化溫度并不代表材料耐溫的上限。
玻璃化溫度主要影響膠粘劑的線膨脹系數(shù),在工作溫度超過Tg點時,膠粘劑的線性膨脹系數(shù)會變大,從而造成輕微的位移。在一些對于精度要求較高,不能產(chǎn)生位移的應用,如:AA鏡頭,Tg點才是一個耐溫性的考量依據(jù)。
對于其他僅對粘接強度等方面有要求的應用,即便工作溫度超過Tg點,粘接強度也不一定會發(fā)生明顯改變,此時我們可以通過膠水的溫度曲線來考察他的耐溫性能。如下圖:
該款膠水的Tg點為45℃,從他的溫度曲線看到在45℃時該膠水依然擁有20MPa左右的強度,所以,只要強度能滿足應用要求,即便工作溫度超過Tg點,膠水也是可以使用的。讀到這里,相信大家對膠粘劑的耐溫性能有了一個全面的了解,更多膠粘劑應用方案定制,可聯(lián)系拜高~