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關于有機硅導熱灌封膠的抗沉降性及流變性探討

思飛新材 2024-06-02 | 閱讀：1729

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前序:電子灌封膠要增加導熱,通常做法是加入多種類型的導熱填料(如導熱灌封膠常用的氧化鋁填料),但氧化鋁的密度為3.5～3.9 g／cm 3,，而硅油基礎膠料的密度則為0.96 g／cm3,，由于兩者的密度相差較大.

(圖片來源:炎樂新材40um 高純球形氧化鋁)

這時問題點也就出來了 1,導致灌封膠儲存時會出現分層或氧化鋁沉降等問題，底部變稠板結，上層變稀析出硅油。 2,這使得產品在使用過程中需要經常進行攪拌，影響了生產效率,。

為避免導熱灌封膠在儲存中出現沉降或油粉分離現象，通常在灌封膠中加入各種輔助填料或助劑,，以提高灌封膠黏度和觸變值,，或加入相應的表面活性劑，提高填料與溶劑的相容性,。但過高的黏度和觸變值會影響導熱灌封膠在使用中的排泡和灌封等工藝性能,。

方案探討:以端乙烯基硅油為原料，氧化鋁為主要導熱填料,，制得有機硅灌封膠,，通過加入白炭黑和蒙脫土，采用流變儀表征灌封膠的黏度和觸變值變化,，以期找到較適宜的抗沉降填料及添加比例,。

制備方式:端乙烯基硅油83．33份，甲基硅油16．67份,，氧化鋁50～250份,，白炭黑0～10．33份，蒙脫土0—10．33份,。

配制：在捏合機中按配方依次加入端乙烯基硅油,、氧化鋁、白炭黑,、蒙脫土,，捏合至膏狀后，加入一定量表面處理劑捏合0．5～1 h,，然后升溫至100℃以上抽真空2～3 h，冷卻至室溫后加入其它組分稀釋,，捏合均勻后得到測試成品,。

性能測試:

抗沉降性：向915 mm×150 mm的試管中倒人110 mm高的導熱灌封膠,。靜置儲存20天后，觀察膠料中油與粉的分離情況,，再通過測量油粉分離層的總高度進行表征,；

流變性：將制作好的導熱灌封膠置于旋轉流變儀測試臺上，在剪切速率恒定或改變的情況下測試樣品的黏度及觸變值,。

由圖示意可見,，隨著氧化鋁用量的增加，氧化鋁與硅油的分離出現了先增強后減弱的趨勢(這也應證上面所寫的內容)分析原因是由于氧化鋁密度較大,，表面活性基團少,，無法與硅油形成較好的相融合，隨著靜置時間的延長氧化鋁逐漸沉降,，硅油上浮,，造成了油粉分離。而隨著氧化鋁用量達到一定程度后,，整個體系的黏度也逐漸增大,，此時反而減慢了氧化鋁粒子的沉降速度，減小了油粉分離層的高度,。

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如上圖示意:加入白炭黑后,，氧化鋁與硅油的分離現象明顯減弱，且隨著白炭黑用量的增加,，油粉分離層高度逐漸減小,。為了表征灌封膠的流平性和流掛性，通過改變剪切速率的方式,，測試三個階段的剪切應力大小,，以滯后環(huán)面積來評價灌封膠流平性和流掛性，滯后環(huán)面積越大,，表明灌封膠的流平性越差,，流掛性越好，即觸變值越高,。隨著白炭黑用量的增加,，滯后環(huán)面積逐漸增大，灌封膠的流平性變差,。白炭黑添加量越多,，灌封膠黏度越高。分析原因可能是,，一是白炭黑比表面積大,，富含硅羥基，與填料和硅油表面形成氫鍵后,，提高了填料與硅油的相容性,，二是白炭黑增加了體系的觸變值和黏度,，減慢了氧化鋁的沉降速度。加入少量白炭黑即可使油粉分離現象明顯減輕,，但隨著白炭黑用量的增加,，氧化鋁的沉降速度卻并未出現明顯下降，過多的白炭黑用量反而造成了灌封膠流乎陛能變差,，對灌封性能帶來了一定負面影響,。

討論結果:以端乙烯基硅油為原料，氧化鋁為主要導熱填料,，制得有機硅灌封膠,。研究表明，單純采用氧化鋁為填料,，用量為150份時體系的油粉分離現象最為嚴重,，重質填料沉降明顯；而隨著氧化鋁用量的增加,，灌封膠體系的黏度上升,，油粉分離現象呈現減弱趨勢。在氧化鋁用量為150份的灌封膠中,，再加入白炭黑與蒙脫土,，灌封膠的油粉分離現象均減弱，抗沉降性改善,；其中,，白炭黑更為有效，蒙脫土反而會促進清油層的出現,。適量加入白炭黑可有效減弱灌封膠油粉分離,，提高抗沉降性，但白炭黑用量過多反而會顯著增加灌封膠黏度和流平性,，對灌封工藝性能造成不良影響.

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