膠粘劑分析大全
膠料是膠粘劑的主要成分,要求有良好的粘附性和潤濕性、合適的結晶速度和門尼黏度;溶劑主要用于溶解膠料及調節膠粘劑的黏度;增粘樹脂可增加膠膜的黏性或擴展膠粘劑的黏性范圍;填料在膠粘劑中的作用視其具體品種而異,主要目的是為了改善膠粘劑在某些方面的性能如提高膠膜的尺寸穩定性、介電性、硬度等或為了降低成本;助劑主要有硫化劑、硫化促進劑、防老劑等,用于促進氯丁橡膠的硫化或改善高分子材料因熱、光、濕等因素引起的老化破壞。下面我們從幾個方面來分析下：
1、溶劑選擇
溶劑對氯丁橡膠的溶解性、膠粘劑的初期黏度、黏度的穩定性、層分離性、涂布性、粘合保持性、被粘合材料的浸滲性、初期粘合力和粘合強度等都有密切關系,此外毒性、揮發速度、對大氣臭氧層的影響等都是需要考慮的因素。隨著環保法規日趨嚴格和人們健康意識日益增強,生產和使用環保型氯丁膠粘劑是大勢所趨,而環保型氯丁膠粘劑的自動套管機溶劑選擇和配合至關重要。根據最新的專利報道,新發明的低VOC氯丁橡膠膠粘劑其VOC<250g/L。
2、膠膜的軟硬程度
這個問題在很大程度上是屬于應用領域的專業問題。比如在粘接電聲器材方面,為了盡可能減小聲音傳播過程中的失真,用戶往往希望粘合劑在固化后的膠膜要硬而韌。但是在阻尼領域,膠膜往往需要柔軟些。不同規格型號的氯丁橡膠,其膠膜的軟硬程度是不同的,需要研究人員在應用過程中仔細比較和鑒別。比如日本東曹的G-40S-1膠膜就比Y-30S的硬。一般來說,氯丁橡膠的結晶速率越快,膠膜越硬。因此在選擇膠種時,必須根據不同的應用目的去選擇能形成不同軟硬程度膠膜的氯丁橡膠品種。
3、耐熱性能
許多電子元件在組裝過程或使用過程中會對所用膠粘劑有耐熱性方面的要求。例如粘接送話器的元件,需要在80~100℃老化4h,以均衡膜片上的電荷及消除應力。又如粘接電聲器材,考慮到大功率喇叭長時間播放引起的放熱,往往要求在喇叭中心部位的膠粘劑能耐120~150℃甚至170℃以上的高溫。雖然現在可以找到不少耐高溫的膠粘劑品種,但綜合各方面需求(如常溫固化、高溫應用,盡可能是單組分膠粘劑,低毒低氣味,快速固化,對不同材料的強粘結力以及合理的價位等)都能同時滿足的膠粘劑則依然很少。氯丁橡膠的正常軟化點是60~70℃,因此,為了擴大氯丁橡膠膠粘劑在電子元件組裝方面的應用范圍,必須在膠粘劑配方設計及生產工藝過程方面想方設法提高其耐熱性能。一個可行的思路是通過提高氯丁橡膠的交聯密度來提高其耐熱性能,但此時必須兼顧到膠粘劑的貯存穩定性和操作性能,因為隨著交聯密度的提高,一般情況下膠粘劑的貯存穩定性和操作性能都會受到不同程度的影響。
4、揮發速度
各種溶劑因其沸點不同,故揮發速率也不同。雖然多數情況下由于希望膠粘劑的固化速率快,往往去選用一些揮發速率快的溶劑,然而實際上溶劑的揮發速率并非越快越好,而需根據具體情況具體處理。在對不同配方用于不同材料的應用試驗中發現,對于光面或表面少孔的材質,溶劑揮發速率過快,會導致膠粘劑對材料表面的浸潤差;反之,對于表面多孔的材料,若溶劑揮發速率過慢,浸潤太深,會導致材料表面余膠少,這兩種情況都會導致粘結力下降。當采用良溶劑和不良溶劑混合并用時,若不良溶劑揮發速度快,則由于隨著不良溶劑的揮發,膠粘劑中良溶劑的濃度增大,氯丁橡膠一直是可溶的,不會析出,故而能得到平滑的膜表面;反之,若是良溶劑揮發速率快,先揮發出來,剩下不良溶劑難溶氯丁橡膠,會導致膠析出、結塊,使膠膜表面不平整。
5、不同膠種的配合應用
在某些特殊場合, 考慮到產品的某些綜合性能要求及對不同粘接材料的介面親和力, 可將不同型號的氯丁膠種并用或將氯丁橡膠與其他橡膠進行配合使用。例如為了得到更好的耐低溫性能, 可考慮并用結晶速度低的氯丁膠型號; 為了改進加工性,提高粘合強度以及改善耐屈撓和耐撕裂性能, 可考慮和天然膠并用; 與丁腈橡膠并用可改善其耐油性等。
6、產品性能測試方法
一個配方設計得是否合理、成功, 最終需要有一個合適的試驗方法對其進行驗證。這個試驗方法除了部分是按國家標準進行外, 更多的是設計人員根據生產實際需要自行設計、創造的, 其正確性以實踐作為惟一檢驗的標準。本文作者對實際應用中根據需要自行設計的一些試驗方法略作介紹。
不同溫度下的剝離強度，不同粘合時間的剝離強度，不同被粘材料的剝離強度，軟化點，穩定性( GB 7751--87)，實際應用模擬試驗。
7、對接枝反應性能的影響
氯丁類膠粘劑雖然因為有極性,對各種材料在較大范圍內都具有粘合性,但在粘合聚氯乙烯制品及聚烯烴等其他一些難粘制品時,僅靠單純的物理溶解制得的膠粘劑的黏結力是不夠的,因此往往要考慮在氯丁橡膠分子上進行甲基丙烯酸甲酯等單體的接枝。其接枝共聚反應大致包含下列過程：首先是BPO分解為初級自由基,初級自由基攻擊MMA單體形成單體自由基,并形成不斷增長的自由基鍵PMMA,支鏈自由基再與氯丁膠主鏈接枝聚合。當希望粘接范圍更廣,能粘接一些如SBS、PU等難粘材料時,可考慮進一步用聚氨酯改性。但并非所有的氯丁橡膠品種都可以用來進行接枝反應,型號A-90、G-40S-1的氯丁橡膠可被用于接枝反應,許多其他型號的品種并不宜用于接枝。
橡膠型電子元件膠粘劑在配方設計中的幾個關鍵方面主要是膠種、溶劑、增粘樹脂、填料及硫化促進劑和防熱、防氧老化助劑的選擇。在選用一些專用型的氯丁橡膠品牌時需重點關注的問題是結晶速度、門尼黏度和膠膜的軟硬程度; 溶劑選擇首要考慮到其對氯丁橡膠的溶解能力, 其次是毒性、揮發速度。在氯丁橡膠膠粘劑中選擇配合適量的增粘樹脂可大大提高膠粘劑的粘合強度及耐熱性能;添加填料能賦予膠膜某些特殊物理性能;適量的硫化促進劑和防老劑對于進一步提高膠膜的耐熱老化性能及改善膠液的貯存穩定性是需要的。
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