有機(jī)硅密封材料在電氣設(shè)備中的應(yīng)用

北京國電富通科技發(fā)展有限責(zé)任公司 張培琳 趙悅菊 滕濟(jì)林 王國剛 吳劉鎖 王建輝

有機(jī)硅密封材料在電氣設(shè)備中的應(yīng)用

北京國電富通科技發(fā)展有限責(zé)任公司 張培琳 趙悅菊 滕濟(jì)林 王國剛 吳劉鎖 王建輝

【摘要】在當(dāng)今社會(huì)中，人們節(jié)能環(huán)保的意識(shí)越來越強(qiáng)，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(gè)：一即為密封面上存在間隙；二便是密封的兩側(cè)都存在著壓力差。當(dāng)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(zhì)在工作設(shè)備中溢出，或者是防止外界雜質(zhì)進(jìn)入到設(shè)備內(nèi)部。我們可以知道密封的作用其實(shí)就是減小結(jié)合面間的間隙用以增大泄漏時(shí)的阻力。但其效果與密封材料的性能息息相關(guān)。本文中詳細(xì)介紹了防止結(jié)構(gòu)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(jī)硅作為主要原料。最初用于飛機(jī)油箱、座艙和航天飛行器的密封，近年來也用在柔性結(jié)構(gòu)的超高層大樓等建筑物上；大都用于電子工業(yè)等方面。相信日后會(huì)在電子設(shè)備中大顯異彩。

【關(guān)鍵詞】密封；有機(jī)硅密封材料；電子設(shè)備

前言

目前我國在沙漠天然環(huán)境電氣設(shè)備方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于世界發(fā)達(dá)國家，其中原因有各種方面，設(shè)備問題，經(jīng)驗(yàn)問題及人員素質(zhì)問題都有很大的差距。機(jī)械部展開了一系列于惡劣環(huán)境下的電子設(shè)備試驗(yàn)。但是沙漠天然環(huán)境下電子裝備試驗(yàn)基本沒有開展過。

在這種電子設(shè)備中有些設(shè)備，除了對(duì)傳動(dòng)精度等其他技術(shù)要求非常高，它對(duì)設(shè)備的密封性能要求也非常非常高。其實(shí)可以說密封性能在分析電子設(shè)備的質(zhì)量時(shí)就是一個(gè)非常重要的指標(biāo)，倘若密封不好，外部的酸，水等腐蝕性物體便會(huì)進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部進(jìn)而便會(huì)對(duì)工作機(jī)構(gòu)腐蝕，進(jìn)而便會(huì)影響到產(chǎn)品質(zhì)量，加劇了設(shè)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(guān)與瓶頸。

1.高分子密封材料簡(jiǎn)介以及其發(fā)展趨勢(shì)

由前言可知，人們對(duì)電子設(shè)備性能的要求越來越高。其所使用的密封材料已經(jīng)不能僅僅滿足于常非常普通的的機(jī)械性能，還要可以耐酸堿鹽霧等腐蝕，耐風(fēng)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(yōu)點(diǎn)，但是隨著時(shí)代的推進(jìn)，人們急需解決它們的環(huán)保，體積大等等一系列的問題。然而上述有機(jī)硅密封材料可以滿足如今人們對(duì)電子設(shè)備小型、輕量化與高速、大容量，環(huán)保，密封效果好等等一系列的優(yōu)點(diǎn)。由此我們可以了解電子元器件密封中所采用的其材料對(duì)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(gè)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?zhàn)訝畈牧系?。這種材料在施工后能自行硫化，成為橡膠狀彈性體。以液態(tài)聚硫膠為基料的密封膏最初用于飛機(jī)油箱、座艙和航天飛行器的密封，近年來也用在柔性結(jié)構(gòu)的超高層大樓等建筑物上；以有機(jī)硅為基料的密封膏大都用于電子工業(yè)等方面。

2.影響有機(jī)硅密封材料性能的因素

2.1 擴(kuò)鏈劑類型

從根據(jù)現(xiàn)有理論來講的話，在某些交聯(lián)點(diǎn)不變的時(shí)候，基礎(chǔ)聚合物分子量的多少與交聯(lián)密度成反比，就是說聚合物的分子量加大的話便能實(shí)現(xiàn)低模量。但是與此同時(shí)也會(huì)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(kuò)鏈劑方法之后，我們便能使讓基礎(chǔ)聚合物在硫化交聯(lián)的時(shí)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(lián)點(diǎn)密度呈指數(shù)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(kuò)鏈劑和交聯(lián)劑的反應(yīng)活性的話，便能做出更加低模量有機(jī)硅密封材料。

2.2 交聯(lián)時(shí)間

在硫化剛剛開始的時(shí)候，我們知道斷裂伸長率便會(huì)猛烈地下降。并且在有機(jī)硅密封材料硫化過程中，其進(jìn)入到內(nèi)部從而產(chǎn)生硫化反應(yīng)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(duì)是影響其硫化速率的最為關(guān)鍵因素。之后隨著時(shí)間的延長，硫化層厚度也會(huì)開始慢慢的增加，也就意味著水分滲透性已經(jīng)慢慢的減弱，硫化速率也在慢慢的減弱，交聯(lián)的速率也在慢慢的減小，斷裂伸長率和交聯(lián)度的變化均會(huì)慢慢的減弱。

3.硫化溫度

根據(jù)大量的實(shí)驗(yàn)表明，溫度對(duì)有機(jī)硅密封材料性能及交聯(lián)度有著重要的影響。 并且通過對(duì)比30和50硫化交聯(lián)的材料力學(xué)性能，我們就不能發(fā)現(xiàn)了：把50硫和30硫?qū)Ρ鹊脑挘?0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(huì)在800% 以上。根據(jù)我們的經(jīng)驗(yàn)，猜測(cè)及進(jìn)一步的論證后發(fā)現(xiàn)這是因?yàn)?0硫化體系的擴(kuò)鏈效應(yīng)相比較的話更加劇烈，這就會(huì)讓交聯(lián)密度降低斷裂伸長率增加。

4.材料測(cè)試

4.1 材料制備

選用粒直徑為30微米懸浮粉料進(jìn)行一系列的預(yù)處理，之后將納米FeO。與預(yù)處理粉料按質(zhì)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(jī)中攪拌2次，而且每當(dāng)經(jīng)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(gè)小時(shí)，在將溫度升高到，在保溫三個(gè)小時(shí)后，再將溫度冷卻到320℃進(jìn)行保溫，之后半個(gè)小時(shí)再將之冷卻到37℃；檢驗(yàn)合格后，恒溫保存即可。

4.2 材料性能測(cè)試

樣品在上架前應(yīng)該先對(duì)每個(gè)樣品進(jìn)行一系列的檢查。檢查的時(shí)候光線應(yīng)該均勻，也就是說需要無論從哪一個(gè)方向以及角度進(jìn)行檢查時(shí)，都需要保證可以充分地呈現(xiàn)其缺點(diǎn)。而且無論在樣品上無論有任何細(xì)小的瑕疵、雜物或者其他對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果稍有影響的現(xiàn)象都不應(yīng)該給投放試驗(yàn)。在檢查之后，我們需要詳細(xì)地做好檢查記錄。而且在試樣投試三個(gè)月內(nèi)，每一個(gè)月檢查三次；之后投試三個(gè)月后，每月檢查一次；再超過一年后，每三個(gè)月檢查三次。再我們檢查的時(shí)候，外觀檢查都應(yīng)當(dāng)仔細(xì)認(rèn)真，需要記錄的結(jié)果應(yīng)該包括樣品的失光、起泡、腐蝕、粉化、開裂等。樣品試驗(yàn)五年，每年抽取四分之一回來進(jìn)行測(cè)試。需要測(cè)試并且記錄的結(jié)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(jī)械性能等。

測(cè)試的項(xiàng)目需要有拉伸強(qiáng)度、斷裂延伸率、沖擊強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、色差、光澤度等。并且測(cè)試其拉伸強(qiáng)度、斷裂延伸率需要嚴(yán)格依據(jù)GB 1040《塑料拉伸性能試驗(yàn)方法》。測(cè)驗(yàn)他的沖擊強(qiáng)度則嚴(yán)格依據(jù)QB 1843《塑料懸臂梁沖擊試驗(yàn)方法》。之后測(cè)試其彎曲強(qiáng)度仍然按GB 9341《塑料彎曲性能試驗(yàn)方法》，用光澤度計(jì)進(jìn)行測(cè)量光度，可以用色差計(jì)測(cè)量色差。最后所測(cè)得的數(shù)據(jù)還需要嚴(yán)格對(duì)照樣品實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)相比為70%而且作為合格以及日后研究的重要依據(jù)。、

5.結(jié)語

通過使用不同的擴(kuò)鏈劑 ， 進(jìn)而制備出了低模量并且高延伸率特種有機(jī)硅密封材料 ， 通過大量的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明 ， 通過本文中的制作方法， 擴(kuò)鏈效應(yīng)會(huì)十分明顯 ， 并且可以實(shí)現(xiàn)低模量化但是倘若會(huì)有過高或過低硫化溫度 ，便對(duì)形成交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)非常不利 ， 材料力學(xué)性能也會(huì)因之嚴(yán)重受損。

有機(jī)硅密封材料具有包括保護(hù)容易受損的元件、防止連線材料受到外部應(yīng)力（溫度、濕度、應(yīng)力）的影響。通過上述的方法可以可批量生產(chǎn)并且成本比較低，所以這種方法可以在實(shí)踐中完美應(yīng)用。而且用這種方法做出密封材料會(huì)具備以下特性，低粘度，高流動(dòng)性、可短時(shí)間硬化、高耐熱、高粘結(jié)性、低內(nèi)應(yīng)力。

基金項(xiàng)目：國網(wǎng)科技項(xiàng)目“輸變電設(shè)備雜化復(fù)合功能材料開發(fā)及其特性試驗(yàn)技術(shù)研究”。