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有机硅灌封胶分类及配方

一.背景

灌封材料是多种多样的，但是现在用得最多的主要是各种合成聚合物。其中，又以环氧树脂、聚氨脂弹性体以及有机硅聚合物三大类聚合物用得最为广泛。面临耐湿性、耐热性、内应力问题等，聚氨酯在应用中存在着难以解决的问题是灌封胶表面过软、易起泡，固化不充分且高温固化时易发脆，在条件苛刻的工作环境中聚氨酯灌封材料往往难以满足耐湿热耐老化耐高低温要求。有机硅高分子材料因特殊的硅氧键主链结构而具有独特的耐气候、耐老化性能，优异的耐高低温性能，良好的疏水性机械性能、电绝缘等，因而被广泛用于电子电器元件的灌封保护；半导体发光二极管(LED)的显示器灌封大多采用有机硅灌封。

半导体发光二极管(LED)是一种将电能转换为可见光的固态半导体器件，LED的光谱几乎全部集中于可见光频段，其发光效率可达80%~90%，是一种新型高效光源，具有节能、环保、寿命长等3大优势。在全球能源短缺的背景下，LED越来越为人们所关注。LED显示器件因其长期暴露在苛刻而恶劣的环境下工作，要求必须具有良好的环境适应性LED显示器件灌封的目的：首先是密封和绝缘，避免印制线路板和发光二极管的引脚；暴露于环境中，从而免受潮气、雨水、灰尘、辐射（光热）、迁移离子等环境侵害；其次是固定LED，提高产品对外来冲击震动的抵抗力，防止因LED灯歪斜引起显示屏显示质量下降的缺陷。

二、有机硅灌封胶

有机硅灌封胶的组成及分类

有机硅灌封胶由硅树脂、交联剂、催化剂、导热材料等部分组成。硅橡胶灌封胶按分子结构和交联方法可分为室温硫化硅橡胶；双组份加成形硅橡胶灌封胶（ARC硅橡胶）；双组份缩合型硅橡胶灌封胶（RTV硅橡胶）。

ARC硅橡胶胶固化无小分子放出,交联结构易控制，收缩率在0.2%以下，电学性能、弹性等均优于RTV硅橡胶,且工艺性能优越,既可在常温下固化，又可在加热后于短时间内固化。所以ARC硅橡胶灌封胶在国内外被公认为是极有发展前途的电子工业用新型材料。

双组份加成形硅橡胶灌封胶

常见的双组份双组份加成形硅橡胶灌封胶：由端乙烯基硅油为基胶、含氢硅油为交联剂、三氧化二铝(Al2O3)为导热填料组成。可以添加甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷

（KH570）为偶联剂，铂催化剂（PL-2600）为催化剂。

固化特点

在该反应中，含氢官能团的聚硅氧烷用作交联剂（硫化剂），氯铂酸或它的可溶性铂合物作催化剂。硫化反应在室温下进行，不放出副产品，因此加成型硅凝胶在硫化过程中不产生收缩。这类硫化胶无毒，具有卓越的抗水解稳定性，良好的低压缩形变性、低燃烧性，可深度硫化，硫化速度可用温度控制等优点。

导热材料粒径对灌封胶性能的影响

Al2O3的粒径越大，灌封胶的热导率越大，但拉伸强度和扯断伸长率减小，适宜的Al2O3粒径为5μm或18μm；随着Al2O3用量的增加，灌封胶的热导率、拉伸强度增大，扯断伸长率先增后减，黏度上升Al2O3适合的加入量为150~200份；将不同粒径的Al2O3并用填充到灌封胶中可以提高灌封胶的热导率,当18μm的Al2O3和5μm的Al2O3质量比为3:2时,灌封胶的热导率较高,且对灌封胶的黏度和力学性能基本没影响。

硅烷偶联剂用量对灌封胶性能的影响

以KH570为例，加入KH570可改善灌封胶的力学性能,但热导率有所下降,适宜的用量为Al2O3的0.5%为宜。

三、常见有机硅灌封胶配方参考

单组份有机硅灌封胶

成分

质量百分比

成分说明

端羟基聚二甲基硅氧烷

50-60%

107硅橡胶

甲基硅油

3-5%

增塑剂

甲基三丁酮肟基硅烷

1-3%

交联剂

正硅酸乙酯

1-3%

交联剂

二月桂酸二丁基锡

0.5-1%

催化剂

二氧化硅

35-45%

填料

双组份有机硅灌封胶配方1：

将AB组分按质量比100∶5～15混合均匀后使用。

A组分

成分 质量百分比 成分说明

B组分

107硅橡胶

甲基硅油黏度（100～1000mPas）硫化剂DCBP

硅微粉

二氧化钛（白炭黑）

55-60%

20-25%

1-3%

8-15%

5-10%

基胶增塑剂

硫化促进剂填料

填料

成分甲基硅油

甲基三丁酮肟基硅烷

KH570

丁基二月桂酸锡

质量百分比

20-25%

50-60%

2-5%

0.5-1%

成分说明

/

交联剂偶联剂催化剂

配方2：A组分

成分

质量百分比

成分说明

乙烯基硅油（1000mPas）

15-20%

乙烯基含量0.3%

乙烯基硅油（300mPas）

15-20%

乙烯基含量0.7%

三氧化二铝

50-60%

填料

氢氧化铝

5-8%

填料

B组分

KH570

0.1-0.5