有機硅密封材料在電氣設備中的應用

北京國電富通科技發展有限責任公司 張培琳 趙悅菊 滕濟林 王國剛 吳劉鎖 王建輝

有機硅密封材料在電氣設備中的應用

北京國電富通科技發展有限責任公司 張培琳 趙悅菊 滕濟林 王國剛 吳劉鎖 王建輝

【摘要】在當今社會中，人們節能環保的意識越來越強，泄露不可避免的成為了我們必須解除的一大隱患。引起泄漏的原因一般來講有兩個：一即為密封面上存在間隙；二便是密封的兩側都存在著壓力差。當今減少密封處的間隙便是防止泄漏的最重要的途徑。密封，正如其名即為防止泄漏或者稱為防止工作介質在工作設備中溢出，或者是防止外界雜質進入到設備內部。我們可以知道密封的作用其實就是減小結合面間的間隙用以增大泄漏時的阻力。但其效果與密封材料的性能息息相關。本文中詳細介紹了防止結構部件縫隙漏泄氣體或液體所用的聚四氟乙烯密封材料。這類材料用有機硅作為主要原料。最初用于飛機油箱、座艙和航天飛行器的密封，近年來也用在柔性結構的超高層大樓等建筑物上；大都用于電子工業等方面。相信日后會在電子設備中大顯異彩。

【關鍵詞】密封；有機硅密封材料；電子設備

前言

目前我國在沙漠天然環境電氣設備方面遠遠落后于世界發達國家，其中原因有各種方面，設備問題，經驗問題及人員素質問題都有很大的差距。機械部展開了一系列于惡劣環境下的電子設備試驗。但是沙漠天然環境下電子裝備試驗基本沒有開展過。

在這種電子設備中有些設備，除了對傳動精度等其他技術要求非常高，它對設備的密封性能要求也非常非常高。其實可以說密封性能在分析電子設備的質量時就是一個非常重要的指標，倘若密封不好，外部的酸，水等腐蝕性物體便會進入設備內部進而便會對工作機構腐蝕，進而便會影響到產品質量，加劇了設備的磨損程度，降低其壽命。因此改善密封材料的性能越來越成為了我們需要攻克的難關與瓶頸。

1.高分子密封材料簡介以及其發展趨勢

由前言可知，人們對電子設備性能的要求越來越高。其所使用的密封材料已經不能僅僅滿足于常非常普通的的機械性能，還要可以耐酸堿鹽霧等腐蝕，耐風雨沖擊的壓力等。如今的密封件基本上是硅橡膠或聚四氟乙烯等材料做的，雖然它們具有著一系列的優點，但是隨著時代的推進，人們急需解決它們的環保，體積大等等一系列的問題。然而上述有機硅密封材料可以滿足如今人們對電子設備小型、輕量化與高速、大容量，環保，密封效果好等等一系列的優點。由此我們可以了解電子元器件密封中所采用的其材料對其性能的重要作用。

該類密封材料存在著定形和不定形之分：其中那個定形密封材料常見的主要包括有各種各樣的密封條或者密封圈，它們基本上都是用氯丁橡膠、聚氯乙烯、氟橡膠這一類東西做的；不定形密封材料就包括了一些密封膏等等。密封膏都可以說是用低分子量的合成橡膠而制造出來的。密封材料按施工工藝不同而制成各種品種，如供涂刷用的制成稀膏狀，供嵌填縫隙用的制成厚膏狀，以及供填塞用制成的襯條和膩子狀材料等。這種材料在施工后能自行硫化，成為橡膠狀彈性體。以液態聚硫膠為基料的密封膏最初用于飛機油箱、座艙和航天飛行器的密封，近年來也用在柔性結構的超高層大樓等建筑物上；以有機硅為基料的密封膏大都用于電子工業等方面。

2.影響有機硅密封材料性能的因素

2.1 擴鏈劑類型

從根據現有理論來講的話，在某些交聯點不變的時候，基礎聚合物分子量的多少與交聯密度成反比，就是說聚合物的分子量加大的話便能實現低模量。但是與此同時也會帶來一系列的問題比如說黏度過大，混料困難等。但是在加入擴鏈劑方法之后，我們便能使讓基礎聚合物在硫化交聯的時候更加順暢，并且可以使得分子量急劇的增加增長，使得交聯點密度呈指數型降低，從而可以獲得低模量的材料。我們通過上述的論述可以得知如果我們可以加大擴鏈劑和交聯劑的反應活性的話，便能做出更加低模量有機硅密封材料。

2.2 交聯時間

在硫化剛剛開始的時候，我們知道斷裂伸長率便會猛烈地下降。并且在有機硅密封材料硫化過程中，其進入到內部從而產生硫化反應可以說需要大量的空氣中的水分。 可以知道水分在體系的滲透速率絕對是影響其硫化速率的最為關鍵因素。之后隨著時間的延長，硫化層厚度也會開始慢慢的增加，也就意味著水分滲透性已經慢慢的減弱，硫化速率也在慢慢的減弱，交聯的速率也在慢慢的減小，斷裂伸長率和交聯度的變化均會慢慢的減弱。

3.硫化溫度

根據大量的實驗表明，溫度對有機硅密封材料性能及交聯度有著重要的影響。 并且通過對比30和50硫化交聯的材料力學性能，我們就不能發現了：把50硫和30硫對比的話，30硫化體系的一系列的綜合性能更加令人滿意。最為人滿意的是即使在硫化11天之后斷裂伸長率都會在800% 以上。根據我們的經驗，猜測及進一步的論證后發現這是因為30硫化體系的擴鏈效應相比較的話更加劇烈，這就會讓交聯密度降低斷裂伸長率增加。

4.材料測試

4.1 材料制備

選用粒直徑為30微米懸浮粉料進行一系列的預處理，之后將納米FeO。與預處理粉料按質量比O：100，1：100，2：100，3：100，4：100，5：100配比加入到粉末臥式混合機中攪拌2次，而且每當經過5分鐘之后將攪拌好的粉末放在壓模中模壓成型，模壓壓力35兆帕，加壓速度為4兆帕每分鐘，保壓3分鐘；之后溫度一直升高320℃保溫五個小時，在將溫度升高到，在保溫三個小時后，再將溫度冷卻到320℃進行保溫，之后半個小時再將之冷卻到37℃；檢驗合格后，恒溫保存即可。

4.2 材料性能測試

樣品在上架前應該先對每個樣品進行一系列的檢查。檢查的時候光線應該均勻，也就是說需要無論從哪一個方向以及角度進行檢查時，都需要保證可以充分地呈現其缺點。而且無論在樣品上無論有任何細小的瑕疵、雜物或者其他對實驗結果稍有影響的現象都不應該給投放試驗。在檢查之后，我們需要詳細地做好檢查記錄。而且在試樣投試三個月內，每一個月檢查三次；之后投試三個月后，每月檢查一次；再超過一年后，每三個月檢查三次。再我們檢查的時候，外觀檢查都應當仔細認真，需要記錄的結果應該包括樣品的失光、起泡、腐蝕、粉化、開裂等。樣品試驗五年，每年抽取四分之一回來進行測試。需要測試并且記錄的結果需要包括光澤度、色差、粉化、起泡、重量變化、生銹、剝落、生銹、機械性能等。

測試的項目需要有拉伸強度、斷裂延伸率、沖擊強度、彎曲強度、色差、光澤度等。并且測試其拉伸強度、斷裂延伸率需要嚴格依據GB 1040《塑料拉伸性能試驗方法》。測驗他的沖擊強度則嚴格依據QB 1843《塑料懸臂梁沖擊試驗方法》。之后測試其彎曲強度仍然按GB 9341《塑料彎曲性能試驗方法》，用光澤度計進行測量光度，可以用色差計測量色差。最后所測得的數據還需要嚴格對照樣品實測數據相比為70%而且作為合格以及日后研究的重要依據。、

5.結語

通過使用不同的擴鏈劑 ， 進而制備出了低模量并且高延伸率特種有機硅密封材料 ， 通過大量的實驗結果表明 ， 通過本文中的制作方法， 擴鏈效應會十分明顯 ， 并且可以實現低模量化但是倘若會有過高或過低硫化溫度 ，便對形成交聯網絡非常不利 ， 材料力學性能也會因之嚴重受損。

有機硅密封材料具有包括保護容易受損的元件、防止連線材料受到外部應力（溫度、濕度、應力）的影響。通過上述的方法可以可批量生產并且成本比較低，所以這種方法可以在實踐中完美應用。而且用這種方法做出密封材料會具備以下特性，低粘度，高流動性、可短時間硬化、高耐熱、高粘結性、低內應力。

基金項目：國網科技項目“輸變電設備雜化復合功能材料開發及其特性試驗技術研究”。