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5G时代!必须要了解『导热灌封胶』的粘度及流动性问题

日期:2021-06-07 14:22:07 来源:管理员

导热灌封胶的粘度及流动性

问题一:什么叫有机硅导热灌封胶?
有机硅导热灌封胶一般指导热率大于1.0W/(m·K),粘度较低,流动性好,用于电子电器元件的?;?,可以起到防潮、防尘、防腐蚀、防震的作用。其主要特征为以下几点:

1. 导热率高于常规的有机硅灌封胶,散热更快;
2. 硫化前是液体,流动性好,便于灌注;
3. 由于添加大量的导热填料,密度较大,随着新能源汽车、5G等电子行业的轻量化发展要求,也出现了一些低密度高导热产品。

问题二:常用的导热填料
导热填料主要有以下几种:
1. 硅微粉
主要是指结晶型硅微粉,这是传统的导热填料,其制备的硅胶导热率一般在0.5-0.8 W,因为成本低,目前普通灌封胶大量使用。
2. 氧化铝
 氧化铝也是常用的导热填料,其添加量大,绝缘性好,热稳定性高,导热率较高。但是其密度较大(接近4.0g/cm3),影响其在高端行业的应用,特别有轻量化要求的场合。
3. 氢氧化铝
氢氧化铝能同时满足导热和阻燃的填料,而且其密度低,体积填充量高,可以做成低密度导热胶。但是其属于两性化合物,耐酸碱性差,同时由于熔点低,热稳定性也差,在胶体里消泡性较差,限制了其很多的应用场合。
此外由于氢氧化铝的生产工艺的原因(可百度),其粉料中钠离子含量偏高,在高温条件下会造成有机硅结构的分解。
4. 氮化硼、氮化铝
氮化硼、氮化铝属于导热率较高的填料,缺点是添加麻烦,容易增稠,同时价格贵,而氮化铝还有易水解的缺陷。
现在不少生产厂商也都在通过粉料粒径搭配或者表面处理等方式,希望改善其容易增稠,易水解等问题,目前已有不少做胶企业在小批量使用。
5. 其它半导电及导电填料
半导电填料主要指石墨烯,而导电填料主要包括铝粉、铜粉和银粉等金属粉,这些粉料可和绝缘导热填料复配使用,应用于绝缘等级要求不高的场合,有的情况下直接需要导电的。

问题三:影响导热胶粘度及流动性的几个因素?
影响导热胶的粘度及流动性的影响因素,主要在于原材料和分散方式,而原材料主要是乙烯基硅油和导热填料:
1. 导热填料的影响因素
① 粉料的粒径大小及复配;
② 粉料的颗粒形状;
③ 粉料的表面光滑度;
④ 粉料的表面处理;
2. 乙烯基硅油
乙烯基硅油中,造成胶体粘度变大及流动性变差的主要是由于硅油中残留的Si-OH和-C-OH以及-C=O等基团。
在合成乙烯基硅油过程中,由于单体或碱胶不可避免的会引入水,从而在合成过程中生成Si-OH,其与粉体作用会引起胶料出现触变性,从而导致粘度上升,流动性下降。
同时在乙烯基硅油合成或脱低分子过程中,高温条件下,会有极少部分乙烯基双键断裂,生成-C-OH,在高温条件下,-C-OH还会继续氧化生成-C=O。这些极性基团也会造成胶料触变,粘度上升。
3. 分散工艺
分散设备主要有高速分散机,捏合机、动混机,在混合过程中需要控制温度,水分及线剪切速度。
① 温度过高,粘度也会不稳定,尤其是处理粉,温度过高的话,粘度有时候会变得很高,甚至出现交联;
② 要除去水分,一般建议使用带加热的设备,通过真空除水;
③ 线剪切速度不适合过快,过快会引起温度偏高,同时还会引起静电堆积,还有剪切力过大,粉料表面也会被受损,造成粘度上升。

问题四:如何解决这些问题?
1. 选择合适厂家的粉料
现在高导热灌封胶主流都是使用球铝,目前国内球铝主要厂家有金戈、百图、天津泽希、苏州锦艺、江苏联瑞等。其中:
金戈擅长于粉料复配和粉料处理,可以给客户提供整体解决方案;
百图是国内最早的球铝生产厂家,产品球形度高,批次稳定性好,合作客户多。
2. 使用处理过的乙烯基硅油
上海精日生产的P系列硅油,有效的去除了硅油中残留的Si-OH和-C-OH以及-C=O等基团。使得导热灌封胶中粘度显著降低(尤其对氧化铝和氢氧化铝填料),经多家知名制胶企业验证,可使粘度降低30%;或者在相同粘度要求下,多加20%左右的粉。
3. 使用带加热的动混机做胶,真空条件下除水,控制温度不超过100℃。

 

 

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