關(guān)于膠粘劑的耐溫性探討
從接觸膠粘劑開始，就經(jīng)常會(huì)聽到客戶對(duì)膠粘劑耐溫性的要求，常見用于電子組裝封裝的膠水因?yàn)榻?jīng)常需要過回流或波峰焊，自然就有對(duì)膠粘劑耐溫性的要求了。另外很多膠粘劑在接受可靠性測試的時(shí)候也經(jīng)常有冷熱沖擊或者高溫高濕的要求，這里對(duì)耐溫性也提出了要求。關(guān)于膠粘劑的耐溫性我們從下面幾個(gè)方面來探討。
關(guān)于耐溫性或者耐高溫能力，首先需要界定耐溫的時(shí)間和周期問題。
1）第一種是指膠粘劑瞬間能耐到的溫度（幾秒到幾分鐘不等，累計(jì)次數(shù)有一定限制），
2）第二種是指膠粘劑累計(jì)能經(jīng)受的溫度（周期性或非周期性工作，每次幾分鐘到幾小時(shí)甚至更長，累計(jì)次數(shù)原則上不限）
3）第三種是指膠粘劑在某個(gè)溫度下持續(xù)工作的能力
就上面三種情況結(jié)合實(shí)際大家可以進(jìn)一步了解其區(qū)別：
1）第一種情況，例如傳統(tǒng)的SMT紅膠在波峰焊里面的耐溫性就屬于此類，或者某些產(chǎn)品COB邦定封膠后再去過SMT制程，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）。這里面要求經(jīng)過此溫度考驗(yàn)后膠粘劑的基本性能和功能維持不變。一般而言膠粘劑固化后的玻璃化溫度Tg點(diǎn)越高，這方面的表現(xiàn)會(huì)好一些。當(dāng)然熱膨脹系數(shù)、模量等等也是有較大影響的；
2）第二種情況在膠粘劑進(jìn)行可靠性測試時(shí)經(jīng)常碰到，例如高低溫考驗(yàn)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(gè)循環(huán)幾分鐘到幾個(gè)小時(shí)不等，也有從零下到100度左右的。當(dāng)然這里面考驗(yàn)的是膠粘劑的綜合性能，不僅僅是耐溫性；
3）第三種是指膠粘劑持續(xù)工作的溫度，這個(gè)其實(shí)是最苛刻的耐溫性要求。一般而言常見的有機(jī)膠粘劑無論是聚氨酯還是環(huán)氧或者有機(jī)硅等等其實(shí)都比較難在超過500度的溫度下持續(xù)工作的。曾經(jīng)見過一些PI類的有機(jī)膠粘劑可以在300度溫度下持續(xù)工作，但其固化其實(shí)也是在250甚至更高了。而一些無機(jī)膠粘劑則在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(yīng)用。其實(shí)某種意義上無機(jī)膠粘劑都有點(diǎn)類似電子漿料中的高溫?zé)Y(jié)漿料了，最終無機(jī)物幾乎已經(jīng)全部揮發(fā)了，而由晶相結(jié)構(gòu)的結(jié)合形成連接或膠粘了。
最近研究了一款赫能用于喇叭的耐高溫膠水360，資料顯示可以在312度的高溫下持續(xù)工作（其實(shí)應(yīng)該是屬于第二種情況，沒有哪個(gè)喇叭會(huì)長年累月開著吧，呵呵）。發(fā)現(xiàn)這類膠水其實(shí)是有著大量的溶劑在里面的，完全固化后剩余固化物的估計(jì)連50%質(zhì)量都不到?？戳艘幌庐a(chǎn)品的MSDS資料，屬于丁腈酚醛類膠粘劑，而用甲乙酮來做溶劑。順便說一句，在環(huán)氧膠粘劑配方里面通過加入酚醛樹脂及一些填料可以改善產(chǎn)品的耐溫性。因?yàn)榉尤┧芰纤追Q電木，由于其絕緣性和耐溫性可用于很多電子電器產(chǎn)品中。
另外膠粘劑的耐溫性往往與固化條件也有很大的關(guān)系，一般常溫固化的膠粘劑需要耐到很高的溫度其實(shí)有一定的難度的。類似前面提到的耐高位PI膠其固化溫度要求也是比較高的。另外在某些場合下進(jìn)行分段分溫區(qū)固化也能某種意義上提高膠粘劑的耐溫性或者說可靠性。
以上是筆者自己的一些凌亂的經(jīng)驗(yàn)和看法。
“對(duì)于膠粘劑耐高溫性的定義、分類及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)國內(nèi)外尚未統(tǒng)一。一般來講,耐高溫性應(yīng)按照在特定溫度、時(shí)間和介質(zhì)中能保持設(shè)計(jì)所要求的膠接強(qiáng)度或具有一定的強(qiáng)度保持率來評(píng)定。也就是說耐高溫膠粘劑除能滿足一定的溫度要求外,還必須滿足以下綜合性能:有良好的熱物理和熱化學(xué)性能;有良好的加工性;在較高的溫度和使用工作條件下,有較高的粘接強(qiáng)度和較好的物理機(jī)械性能并在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)能保持這種性能。”
“耐高溫膠水
一、一般認(rèn)為凡屬下列情況者可視為耐高溫膠粘劑。
(1)在121～175℃下長期使用(累計(jì)1～5a)或者在204～232℃下累計(jì)使用20000～40000h。
(2)在260～371℃下累計(jì)使用200～1000h。
(3)在371～427℃下累計(jì)使用24～200h。
(4)在538～816℃下使用2～10min。
(5)1250度以下的膠
(6)1750度以下的膠
二、常見高溫膠水：
高溫膠按性質(zhì)可以分為有機(jī)高溫膠和無機(jī)高溫膠兩大類。
1、常見有機(jī)高溫膠：
常見的高溫膠一般耐溫范圍在400℃一下，其主要包括有機(jī)硅類膠、酚醛樹脂膠、脲醛樹脂膠、耐溫環(huán)氧膠、聚酰亞胺膠等。這類膠可以有軟質(zhì)彈性的，或韌性的，或硬質(zhì)剛性的。這類膠一般可以加入功能性填料，賦予其絕緣、導(dǎo)熱、導(dǎo)磁、防火、阻燃等功能。
2、無機(jī)高溫膠：
無機(jī)耐高溫膠耐溫可以達(dá)到1800℃，可以在火中長時(shí)間使用，打破了耐高溫粘合劑只耐溫在1300℃以下的世界性技術(shù)難題，×××耐高溫?zé)o機(jī)粘合劑是一種利用無機(jī)納米材料經(jīng)縮聚反應(yīng)制成的耐高溫?zé)o機(jī)納米復(fù)合粘結(jié)劑，通過對(duì)成分配比以及制備工藝參數(shù)的篩選，得到粘結(jié)劑是PH值為中性的懸浮分散體系，不僅粘結(jié)力強(qiáng)且對(duì)金屬基體無腐蝕性，而且可以再高溫下保持良好的粘接性能和抗腐蝕性，使用壽命長。×××耐高溫?zé)o機(jī)粘合劑使用方便，可用于耐高溫材料的直接粘接，涂料能直接在400-1000℃的高溫基體表面噴涂，在水分揮發(fā)的同時(shí)，涂料會(huì)瞬間粘附在基體表面，形成的耐高溫保護(hù)涂層均勻致密，抗熱震性能好，防護(hù)效果顯著。
密封型高溫膠簡介：
目前密封型高溫膠以單組分硅酮膠為主，一般耐溫在260℃以下，少數(shù)廠家型號(hào)可以做到310℃，雙組分硅酮膠據(jù)報(bào)道有做到400℃的。
粘接填補(bǔ)用高溫膠簡介：
目前250℃以下以各種改性高溫環(huán)氧膠為主，250～400℃以有機(jī)硅樹脂類膠為主，超過400℃一般就要選用無機(jī)類膠粘劑。
無機(jī)類高溫膠性脆，一般都剝離強(qiáng)度低剪切強(qiáng)度高。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。”
