热线电话:400-0558-538

浅谈化学胶粘剂在电工产品中的应用

中国胶粘剂网
2014-02-08
阅读次数:2328
阅读字体 【

  胶粘剂具有能将同种或不同种材料牢固粘接在一起、胶接接头处无应力集中、粘接强度较高且易于实现自动化操作等优点,因而已在诸多领域(尤其作为电子工业生产中的辅助材料之一)中得到广泛应用。这得益于电子工业的不断发展,尤其是人们对家电产品外观和功能性要求的日益提升,而胶粘剂的合理应用不仅可满足电子产品的设计需求,而且有利于提高生产效率、降低综合成本。因此,未来胶粘剂产品将向着改性型、反应型、多功能型和纳米型等方向发展,并且其应用领域也将向着新能源、节能环保等方向发展。

  1·电子工业用胶粘剂产品的应用趋势及市场前景

  随着现代科学技术的快速发展,胶粘剂及其胶接件在电子工业和航空工业中,已成为一种重要的不可或缺的材料之一。胶接技术除具有简便、快捷、高效和价廉等特点外,还可实现金属/非金属的粘接, 并且能在某些场合中有效替代焊接、铆接、螺纹连接和其他机械连接等技术。工程胶粘剂[包括厌氧胶、硅橡胶密封剂、PU(聚氨酯)胶粘剂或密封剂等产品]已广泛应用于汽车、工程机械、新能源、电子电器、医疗和航空航天等29 个重点行业中。胶粘剂作为一种用于粘接和密封的特殊产品,并且其可与普通机械连接方式互为补充,因而随着近年来电子工业产品品质的不断提升,某些高性能的硅胶、厌氧胶和PU 胶粘剂等也已广泛应用于电子产品中。

  目前,工程胶粘剂在电子工业领域的应用已占市场份额的12%,其销量也逐年攀升。据保守估计,目前电子工业发展对反应型工程胶粘剂的需求量已超过1 亿元/a, 未来5 年该类产品需求量将以8%~10%速度增长。

  胶粘剂在电子工业生产中的应用范围很广,几乎每种电子工业产品的生产过程中都会用到胶粘剂。如洗衣机生产中各种塑料件与金属件的粘接、密封,需要用到PU 胶粘剂或热熔胶;为防止螺栓的松脱,洗衣机或空调会使用厌氧型螺纹锁固胶进行锁固,以减少垫片的使用;热水器管路中使用厌氧型管螺纹密封剂代替生料带, 可达到更加可靠的密封效果;微波炉、电烤箱和油烟机等厨电设备中,耐高温硅橡胶是常用的胶粘剂和密封剂; 平板微波炉门体及腔体密封方面、电热水器管螺纹密封方面,也都离不开胶粘剂。另外,为了美观和减少螺纹连接孔,某些产品的整体外观也采用胶接形式。

  随着电子工业产品设计生产中新结构和新材料的不断使用,对胶粘剂的性能要求也日益多样化,并且在电子工业生产制造过程中选择哪种胶粘剂, 需要考虑产品的使用工况、装配工况和生产成本等多重因素,这又对胶粘剂的种类和性能提出了更高的要求。根据工况不同可选择不同固化速率的胶粘剂产品:如某个生产程序的零件粘接20 s 后就要转至下一步工序,故胶粘剂产品的初固时间至少为20 s,否则会影响生产效率;某些装配过程需要间隔较长的时间,胶粘剂的初固时间太短会影响粘接效果,故必须选用另一种型号的胶粘剂来完成这项工作。

  不同被粘材料所需胶种也不相同。以聚碳酸酯(PC)为例,同种PC 因表面性能不同所适用的胶种也不相同。因此,如何将不同材质可靠粘接在一起,也将是未来胶粘剂需要考量的一个新的方向。在针对特定工况选择合适胶粘剂方面,与热熔胶、溶剂型胶粘剂相比,反应型胶粘剂更能适应复杂结构装配的工艺要求(如瞬干胶就是一种吸潮固化的反应型胶粘剂,其固化速率可通过改变反应物等进行调节,以满足不同工况的使用要求)。

  密封与粘接业务的解决方案可为不同用胶企业提供定制化服务:如烤箱企业用胶粘剂,可根据被粘材料种类(不锈钢或玻璃)、耐温等级、功能(蒸或烤)以及生产节奏快慢等因素,选择满足应用性能和施胶工艺性能的合适胶粘剂(包括弹性胶或刚性胶、相应胶粘剂的固化速率、力学强度和施胶手段等),最终提供给客户一个完整的解决方案。通过为客户选择合理的用胶方案,既能有效保证电子工业产品的功能性需求,又能有效提高生产效率和降低综合成本。另外,胶粘剂除应具备被粘材料广泛、耐温性高和固化速率可调外,还应考虑其安全环保性, 如此既能保证终端消费者的使用安全性,又能保证施工人员的操作安全性。

  2· 粘接技术的主要功能与应用形式

  粘接技术的主要形式有非结构型粘接和结构型粘接两种。非结构型粘接主要是指表面黏涂、密封和功能性粘接,典型的非结构型胶粘剂包括表面粘接用胶粘剂、密封剂和导电胶等; 结构型粘接是将结构单元用胶粘剂牢固粘接在一起,所用的结构胶及其粘接点必须能够传递结构应力,并且在设计范围内不影响其结构的完整性和对环境的适用性。

  胶粘剂的主要功能是将被粘材料连接在一起。粘接组件内的应力传递与传统的机械紧固(铆接、焊接、过盈连接和螺栓连接等)相比,前者的应力分布更均匀、强度更高、成本更低和质量更轻。若将薄壁件与厚壁件粘接在一起,可充分发挥薄壁件的全部强度。而机械紧固、焊接结构的强度受紧固件、焊点及其热感应区域等影响较大。

  胶粘剂在电子工业上的应用多种多样, 从微电路定位直至大电机线圈的粘接。胶粘剂一旦失灵,后果十分严重,计算机将停止运行,城市会一片黑暗。电气用胶粘剂除要求机械紧固外,还必须具备导电、绝缘、减振、密封和保护基材等功能。其不同应用所要求的特性包括:使用寿命从数秒至几年不等,工作温度范围为-270~500 ℃;用胶量既可低于1 μg,也可超过1 t。EP(环氧树脂)胶粘剂在电子工业中的应用最为广泛,这是由于其具有通用性强、粘接性优、适应性广、使用方便、电性能好以及耐老化性能佳等诸多优点; 有机硅胶粘剂适用于要求柔韧性佳、温度范围宽、耐高频、耐高温和耐大气污染等场合;在要求快速装配、强度较低和工作温度不高的条件下,可使用热熔胶; 选用丙烯酸酯胶粘剂主要是考虑其具有良好的电性能、稳定性、耐老化性和透明性,并且能快速固化;PU胶粘剂从低温至121 ℃时始终保持柔软、坚韧和牢固等优势;预涂聚乙烯醇缩丁醛可形成坚韧、易组装的胶接接头。胶粘剂在微电子领域中的3 种主要应用是管心粘接、封装、电路元件与基板的粘接。另外,其主要应用于印制线路板。由于必须耐受250 ℃的焊接温度, 因而限制了胶粘剂用于钢箔与层压印制线路板的粘接。胶粘剂也可用于大型设备(如发电机、变压器和其他高温运转的设备等),包括必须在恶劣环境和高温条件下运转20~40 a 的设备。很多设备的尺寸排除了烘箱固化的可能性,而铜和其他金属的热传导又使局部加热无法实现,故必须使用室温固化的胶粘剂。几乎所有的电子设备上都能找到胶粘剂的应用案例,例如雷达天线复合材料的粘接,为电子元件的工作提供了导热和导电等功能。

  目前,风电设备也将拥有广阔的市场空间。为延长风能设备和风机叶片等使用寿命,德国劳埃德船级社开发出一种动叶片粘接用 PU 胶粘剂———Macroplastuk8340:与传统胶粘剂技术相比,该胶粘剂增大了优化动叶片的生产流程,提升了整个生产流程的运行效率, 为PU 胶粘剂的利用开辟了广阔的新空间。我国的风电行业已得到迅猛发展,目前我国风能装机容量约为5 900 MW, 风力发电机叶片制造企业已超过30 家。研制风力发电机叶片所需的碳纤维复合材料用胶粘剂,将成为胶粘剂行业发展的新课题之一。

  3· 电工产品用胶粘剂的种类及其特点

  3.1 PU 弹性密封剂

  PU 弹性密封剂的最大特点是表面硬度高、弹性佳、耐寒性优良和耐油性好,并且其在低温时的粘接强度甚至高于室温时的粘接强度。若改变原料组分和配比,还可获得性能优异的弹性体(邵氏硬度为20~80、弹性模量为5~600 MPa 和拉伸强度为5~8 MPa 等)。如此优良的性能,目前还无更合适的弹性体可替代之。

  3.2 电工产品用抗化学介质侵蚀胶粘剂

  化学介质是多种多样的,这些化学物质特性各异,但有一个共同点就是对复合材料胶层均具有腐蚀破坏作用, 会导致其破裂失效。因此,胶粘剂必须具备良好的耐化学介质侵蚀性能, 即在化学介质环境中胶粘剂能保持良好的粘接力和足够的剥离强度。这种胶粘剂之所以能抗酸抗碱,是由于其分子链中除含有与普通PU 相同的氨基甲酸酯结构外, 还含有少量能与表面活性元素反应形成牢固粘接的特殊基团。普通胶粘剂依靠简单的黏附力发挥其粘接作用, 而这种胶粘剂除黏附力外,还能形成化学键力,从而更能经受各种介质的侵蚀。

  3.3 强通用型胶粘剂

  强通用型胶粘剂要求具备良好的适应性,除复合普通光膜外,还能用于镀铝膜、铝箔的复合。与普通型胶粘剂相比,强通用型胶粘剂是通过在分子中引入功能性基团,使分子链结构产生变化而发挥作用的; 其除含有与普通PU 相同的氨基甲酸酯的羧酸酯结构外,还含有能与铝金属表面活性元素反应的特殊基团,从而使胶层与铝层之间牢固结合(类似于架桥效应)。因此,该类胶粘剂可提供比普通型胶粘剂强得多的牢固度,完全胜任各种基材的复合。

  3.4 高透明度胶粘剂

  随着产品档次的不断提高以及为满足出口需要,高透明度已逐渐成为客户的需求指标。复合包装产品透明度的影响因素,除塑料基材外,还与胶粘剂流动性不足、展平性差和对基材湿润性欠佳等因素有关。通过控制基体树脂的Mr(相对分子质量)大小,可使分子链段长度保持在一个适宜的范围内,使之具有含量高而黏度低、流动性好等特点,从而能有效提高胶粘剂产品的透明度。

  3.5 快固化型胶粘剂

  通常,双组分胶粘剂复合后,需在50 ℃左右的环境中放置24~28 h(甚至更长时间),以使胶层充分固化;然后才能进入下一道工序。使用快固化型胶粘剂,可在不影响胶接件应用性能的前提下缩短其施工周期。这是由于该胶粘剂的功能组分于常温时呈惰性,只有在某一特定温度范围内,胶粘剂的特殊功能组分才起作用。

  3.6 耐高温型胶粘剂

  耐高温型胶粘剂包括了耐长时间高温和耐瞬时高温两种胶粘剂。前者是指食品加工工艺中加热加压杀菌时和高温蒸煮时所用胶粘剂,后者是指制袋封口过程中瞬间高温压合时所用胶粘剂。研究结果表明:为了满足耐高温性能要求(即在以上两种情况下,胶粘剂都必须保持良好的粘接性能和较高的剥离强度、不变形且不破袋),选择上胶量为4.5~5 g/m2,并采用PET/CPP(聚酯/未拉伸聚丙烯)复合膜制袋,装入酸食品封口,然后在121~125 ℃范围内高温蒸煮30、45 min,均未出现变形、离层等现象。

  4 ·胶粘技术及胶粘剂的应用发展

  胶粘技术是指将适宜的胶粘剂用于材料的修复工艺,采用适当的接头形式和合理的粘接工艺来达到连接的目的,即将待修零部件进行修复的技术。

  例如PU 密封剂是以PU 橡胶为基体的富有弹性的密封剂。PU 橡胶是一种较特殊的橡胶,实际上是介于橡胶和塑料之间的高分子化合物。

  PU 密封剂的基体, 通常是异氰酸酯与端羟基多元醇反应后,生成端-NCO 基的线状PU 高分子化合物。异氰酸酯具有很大的活性,室温时其几乎可与所有含活泼氢的化合物(如羟基、羧基、胺类、醇类和水等)反应。目前,用得最多的是TDI(甲苯二异氰酸酯)和MDI(二苯基甲烷二异氰酸酯)。多元醇中最具代表性的是聚醚和聚酯,聚醚多元醇具有良好的弹性、耐寒性和耐介质性能。PU 密封剂可预先合成预聚体,然后再加入硫化剂配制而成;也可以在配制过程中同时进行合成。

  随着胶粘剂合成技术的不断成熟,胶粘剂使用领域也越来越广,其市场占有率也越来越大。随着环保要求的日益提高和环保法规的日趋完善,环境友好型胶粘剂逐渐成为发展的主流,未来胶粘剂的发展方向主要体现在以下方面。

  (1)从溶剂型向水基型、无溶剂型转变。传统胶粘剂广泛使用苯、甲苯等有毒、有害和易挥发有机溶剂,既污染了环境,又危害了人体健康,同时存在燃烧、爆炸等安全隐患;水基型、无溶剂型胶粘剂具有无毒、安全和对环境友好等特点,将是未来市场需求的主流产品。从低甲醛向零甲醛的转变:甲醛对人体健康危害巨大,尽管通过加入甲醛捕捉剂、调整配料比和改善聚合工艺等方法可实现低甲醛释放,但甲醛缩合系胶粘剂退出历史舞台是不可逆转的趋势; 选择无毒、无臭的“绿色”原料、助剂,改善胶粘剂行业从业人员的工作环境,也将是胶粘剂工业发展的方向之一。为减少与胶粘剂的接触和方便使用,尽量采用单组分形式包装。

  (2)近年来高品质、高性能和高附加值胶粘剂异军突起, 并且已成为胶粘剂市场新的利润增长点和新的研究热点:研制具有多重官能团、多种功能基的胶粘剂,克服单一品种的性能缺陷;利用共聚、共混复合、接枝、交联和互穿网络等现代高分子材料科学的新手段,开发耐水、耐高温、高强度、阻燃、室温固化、纳米级和生命活性等新型功能化胶粘剂,发展微电子用、工程灌浆用、防渗堵漏用、航空航天用和医疗卫生用等特种胶粘剂; 发展具有新型固化方式的胶粘剂,主要包括光固化型胶粘剂、辐射固化型胶粘剂、高频热合胶、吸湿固化胶、压敏胶、热熔胶和需氧胶等;合成工艺复杂、设备要求苛刻的胶种不易推广应用, 而原料来源广泛、容易制备且使用方便的高性能“绿色”环保胶粘剂将成为市场的“宠儿”。

  5 ·结语

  近代胶粘技术的飞速发展,使许多产品(尤其是电工产品)均离不开胶粘剂。目前,胶接技术的应用已遍及现代工业的各个领域,在很多场合胶粘剂及其胶粘技术已取代了传统的铆接、焊接、镶、配等工艺,并显示出优越的性能。可以预见,随着科学技术的进一步发展和不断进步,胶接技术必将发挥越来越大的作用。(武汉市汉阳区自力新村:李婷)


广东、江西、福建、上海、贵州、江苏、浙江、北京、甘肃、安徽、陕西、四川、天津、湖北、辽宁、吉林、山西、山东、河南、河北、海南

杭迺懿  13481109710 点击这里给我发消息 
          QQ:2355746054


广西、云南、贵州、湖南

陈业燕 13877180692点击这里给我发消息
          QQ:2355783338


 

     

 
Copyright © 2000-2012 Sinoinfo Ecommerce Inc. All rights reserved
广西华讯信息技术股份有限公司版权所有
备案号: 桂ICP备15007906号-11     桂公网安备 45010302000299号
电话:0771-5553301    传真:0771-5553302
网址:www.bdbgdb.com.cn    邮箱:[email protected]
欢乐炸金花万人安卓版 聚宏鑫配资 汇巨福配资 银行股票涨跌由什么决定 北单比分三串一最高奖金多少 福建11选5 金景配资 澳通金服配资 亿富配资 牛盛配资 掌柜配资 海南4+1 体彩p3 股票涨跌范围 辽宁十一选五 股权激励对股价的影响 我要配资网