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胶黏剂的耐温性能如何测试?

2022.09.30 16:20:01   Clicks

我们在进行胶粘剂解决方案定制时,客户经常会对胶粘剂耐温方面提出要求,特别是应用于发热部件的胶粘剂,胶水耐温必须高于部件发热环境温度。而对于一些在户外使用的产品,我们的胶粘剂在耐温方面既要满足冬日寒冷地区的低温,又要满足夏季炎热地区的高温。关于胶粘剂的耐温性能,首先需要界定耐温的时间和周期问题。



胶黏剂的耐温性能如何测试?



1、瞬时耐温-胶粘剂瞬间能耐到的温度


这种情况是指胶粘剂在某个高温下耐受几秒到几分钟不等,累计次数有一定限制。

例如传统的SMT底部填充胶在波峰焊里面的耐温性就属于此类,经过几秒钟的波峰焊(250度左右)或者几分钟的回流焊(150度左右)。胶水的瞬时耐温要求经过此温度考验后胶粘剂的基本性能和功能维持不变。


2、循环耐温-胶粘剂累计能经受的温度


即胶粘剂在此高温下周期性或非周期性工作,每次几分钟到几小时甚至更长,累计次数原则上不限。

这种情况在胶粘剂进行可靠性测试时经常碰到,例如高低温考验温度,常见的有双85测试,还有些是从常温到高温150度左右几十几百甚至上千次循环,每个循环几分钟到几个小时不等,也有从零下到100度左右的。


3、长期耐温-胶粘剂在某个温度下持续工作


这个情况其实是最苛刻的耐温性要求。一般而言常见的有机胶粘剂无论是聚氨酯还是环氧或者有机硅等等其实都比较难在超过400度的温度下持续工作的。而一些无机胶粘剂能在1000度甚至更高情况下都能工作的,例如在航空航天等领域的应用。


什么是耐高温胶?


市场上耐高温胶分为两类:有机耐高温胶和无机耐高温胶。

对于胶粘剂耐高温性的定义、分类及评价标准国内外尚未统一。一般认为凡属下列情况者可视为耐高温胶粘剂。


耐高温胶判定:


在121~175℃下长期使用(累计1~5a)或者在204~232℃下累计使用20000~40000h

在260~371℃下累计使用200~1000h

在538~816℃下使用2~10min

1250度以下的胶

1750度以下的胶


有机耐高温胶的特点:


1、材料属性

一般而言,有机耐高温胶为有机硅、酚醛树脂、脲醛树脂、聚酰亚胺等材料制成。

另外也可以在环氧胶粘剂配方里面通过加入酚醛树脂及一些填料,改善产品的耐温性。


2、高温固化

一般有机耐高温胶(有机硅除外)都需要在高温下固化,常温固化的胶粘剂很难达到耐高温属性。环氧体系耐高温胶还会采取分段分温区固化的模式,因为环氧胶固化时会放出大量的热量,使胶水温度过高,固化反应太过剧烈,从而导致胶水开裂。所以环氧体系耐高温胶一般都会现在一个较低温度下(100℃左右)预固化一段时间,然后再调整到高温下(150℃左右)固化完全。


3、低温储存

大部分有机耐高温胶都需要冷冻存储,使用前再解冻回温,并且这类胶水解冻后必须尽快用完,无法再进行二次冷冻。也有一些耐高温胶是冷藏存储的,这类胶水回温后若没有用完,还可以重新冷藏,不影响他下次的使用效果,仅对胶水有效期限有些微影响。


无机耐高温胶的特点:


1、耐超高温

无机耐高温胶耐温可以达到上千度,可在火中长时间使用,打破了有机耐高温胶只耐温在400℃以下的局限性。


2、高温烧结

无机胶粘剂都有点类似电子浆料中的高温烧结浆料,胶水涂布后通过高温使胶水中的分散介质几乎全部挥发,最后由晶相结构的结合形成连接或胶粘。


3、脆性

无机类高温胶性脆,剥离强度都比较低,而剪切强度较高。一般用于耐火砖、石棉、陶瓷或这些材质与碳钢之间的粘接或固定。


目前250℃以下以有机硅和各种改性高温环氧胶为主,250~400℃以有机硅树脂类胶为主,超过400℃一般就要选用无机类胶粘剂。


玻璃化温度与耐温的关系


玻璃化温度Tg点是指材料由玻璃态转变为橡胶态的温度。这种转变是微观层面上的,材料的表观并不会改变,所以玻璃化温度并不代表材料耐温的上限。


玻璃化温度主要影响胶粘剂的线膨胀系数,在工作温度超过Tg点时,胶粘剂的线性膨胀系数会变大,从而造成轻微的位移。在一些对于精度要求较高,不能产生位移的应用,如:AA镜头,Tg点才是一个耐温性的考量依据。


对于其他仅对粘接强度等方面有要求的应用,即便工作温度超过Tg点,粘接强度也不一定会发生明显改变,此时我们可以通过胶水的温度曲线来考察他的耐温性能。如下图:


胶黏剂tg点

该款胶水的Tg点为45℃,从他的温度曲线看到在45℃时该胶水依然拥有20MPa左右的强度,所以,只要强度能满足应用要求,即便工作温度超过Tg点,胶水也是可以使用的。读到这里,相信大家对胶粘剂的耐温性能有了一个全面的了解,更多胶粘剂应用方案定制,可联系拜高~


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