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硅橡膠中低分子聚硅氧烷的危害

作者:瑞誠  來源:本站  發表時間:2019-06-12 22:13:46   瀏覽:

一、前言

有機硅聚合物的原料主要是環狀有機硅氧烷,通過在堿或酸催化劑作用下開環聚合便可制得聚有機硅氧烷。作為可使用的環硅氧烷來講,大致有二甲基環硅氧烷、甲基乙烯基環硅氧烷、甲基苯基狀硅氧烷、二苯基環硅氧烷、甲基三氟丙基環硅氧烷及甲基氫環硅氧烷等。通過將這些環硅氧烷與不同種類的端基功能團組合,便可合成各種各樣的聚有機硅氧烷。其反應是在堿催化劑作用下發生開環反應,屬于平衡反應。對聚有機硅氧烷來講,當二甲基環狀硅氧烷的臺量在12%~14%時,聚合反應達到平衡,此時,平衡反應體系中,還有少量的D3D6小分子線型體。另外,在較高溫度時,殘存微量催化劑也會使硅橡膠主鏈發生降解而放出低分子聚硅氧烷。因此,低分子聚硅氧烷是指低分子環硅氧烷(D3D20)和低分子線型體(D3D)。為了表述方便,一般用D3Dzo的總量測定來表示。通常,在將反應體系經過加熱減壓處理便可除去低分子聚硅氧烷,但對聚硅氧烷來講其消除的量是有限的。因此,在聚硅氧烷的產品標準中,低揮發的指標范圍為1-3%,即聚硅氧烷中低分予聚硅氧烷的含量有1-3%。由于聚硅氧烷中殘留有少量的低揮發,因低分子聚硅氧烷而造成的危害時有發生,如微型電機操作失靈(觸電故障)和光學器件的模糊不清、電絕緣性能降低和涂覆工藝的不良現象等。

二、低分子聚硅氧烷的影響

1、導電接觸失效

早在70年代中期,日本Jateishi電子公司的Yoshmura等人發現:由于硅橡膠中殘存有少量低分子聚硅氧烷,當其制品在電子電器中長期使用時,特別是在較苛刻的條件下容易造成電接觸失效。

2、對密閉空間光學透明元器件的影響

在密閉空間中,由于硅橡膠中的低分子環硅氧烷揮發充滿在整個密閉空間中,當低分子環硅氧烷在透明光學元器件上富集時,影響光學元器件的透光性,嚴重干擾光信號的傳遞和傳輸,甚至無法工作。

3、涂覆工藝的不良現象

作為電子披覆膠來講,由于PCB板涂層很薄,低分子聚硅氧烷隨時間的延長,逐漸會從涂層q,逃逸出來造成涂層的缺陷,使其達不到“三防”的效果。

4、影響原因

聚硅氧烷對電器接點的污染一方面是直接因其低的表面張力而使電器接點表面產生蠕變,另一方面,間接污染則來自聚硅氧烷本身的揮發和在接點表面的沉積。此外,殘留在聚合物如硅橡膠中的低分子量聚硅氧烷也會逐漸揮發。由于上述原因,這些低分子環硅氧烷因揮發而充滿于電接觸空間,而電接觸時常會產生電弧及電火花,低分子聚硅氧烷在電弧作用下會反應生成Si02SiC等物質,在長期使用中,這些si02SiC等便會沉積在導電接觸部位而形成一個絕緣層,從而導致電接觸失效。

由聚硅氧烷引起電子電器接點導電失效的特征是由于Si02SiC等物質的生成而使接觸電阻突然增大。這不同于有機溶劑污染所引起的接點失效,這種由聚硅氧烷導致的接點電性能劣化通常稱為聚硅氧烷污染。

這些聚硅氧烷污染源有的來自電器部件本身,有的來自電器接點周圍使用的各種聚硅氧烷化合物。聚硅氧烷隨其分子量的下降而更易于揮發。例如盡管D4沸點為175。C,然而在大氣壓下.即使處于室溫也會逐漸揮發,并以蒸氣形式保留在大氣中,況且,聚硅氧烷的蒸氣壓隨分子量的降低呈指數上升,象D4這樣的環硅氧烷靠近電子電器接點表面時,其蒸氣對該表面的影響無論何時都是值得考慮的因素。因此低分子量聚硅氧烷的存在對電子電器接點是非常不利的。

三、硅橡膠中低分子聚硅氧烷的對策

1、低分子聚硅氧烷的測定

1、1硫化硅橡膠中低分子聚硅氧烷的測定(氣相色譜(GC))

將待測樣品用環己烷或CCl4萃取一定時間,利用氣相色譜儀測定,得到樣品中每種低分子硅氧烷環體(D3D20)的含量以及D3DloD3D20總量。

1、2硫化硅橡膠中總質量損失(TML the total inass loss)和可凝揮發份(CVCM the collected volatilecondensable materials)測定

常規測試低分子聚硅氧烷方法有:熱失重法、抽提失重法和氣相色譜法。但在實際操作過程中,上面三種辦法還存在不足,不能有效監控和避免低分子聚硅氧烷對使用物體的影響。

2、硅橡膠中低分子環硅氧烷的對策

通過對聚硅氧烷、補強填料及助劑進行精制,嚴格控制硅橡膠原材料中的各種揮發物,出廠產品嚴格按照測試要求,進行硅橡膠的總質量損失(TML)和可凝揮發份(CVCM)的測定,確保硅橡膠的總質量損失(TML)和可凝揮發份(CVCM)符合指標要求(TMLd、于l%,CVCM4、于01%。)。對于用于航空和航天上的電氣、電子、通訊器材、儀器儀表和光學元器件的澆注、密封作為絕緣、防震、防潮和導電連接的封裝材料,PCB板上的“三防”披覆膠,必須嚴格控制低分子聚硅氧烷在硅橡膠中含量,以免在開放式的電接點附近或密閉式、半密閉式電氣設備、微電子系統、光學系統中使用時,由于其所含低分子聚硅氧烷的揮發造成接點故障、光學器件污染和PCB板涂層缺陷等。

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