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有機硅導熱灌封膠、導熱粘接膠和導熱硅脂等產(chǎn)品,都是由導熱填料(詞條“導熱填料”由行業(yè)大百科提供)分散在有機聚硅氧烷中形成的復合物。導熱產(chǎn)品為了提高整體的導熱效能,通常需要填充大量的導熱填料,如氧化鋅、氧化鋁、氧化鎂、氮化鋁、氮化硼、碳化硅等等。這些填料粒子的密度都比較大,在儲存期間會受到重力的作用而出現(xiàn)不同程度的沉降分層現(xiàn)象,同時填料粒子間的范德華力也會促使填料粒子互相結合并逐漸凝聚成更大的顆粒,使得沉降分層加劇。
沉降分層會影響產(chǎn)品的使用性,比如有機硅導熱灌封膠存放后填料會沉在底部,使用前需要先進行適當?shù)臄嚢瑁源_保后續(xù)的混合效果。導熱粘接膠分層后會導致硅油和助劑在膠瓶口的部位聚集,施工時需要先將膠瓶口的少量產(chǎn)品擠出再正常使用,影響工藝的連續(xù)性。因此,如何抑制或減緩沉降分層的現(xiàn)象發(fā)生,是產(chǎn)品設計開發(fā)過程中需要認真考慮的問題。
根據(jù)斯托克斯定律,填料的沉降速度與研磨細度成反比,與填料密度成正比,隨體系黏度增加而下降,而實際影響沉降的因素較為復雜,可以分別從填料、助劑和生產(chǎn)工藝這幾方面入手。
1. 選擇合適的填料并對填料進行表面處理
使用粒度更小的導熱填料和提高體系的黏度可以在一定程度上延緩導熱填料的沉降,但是對于大多數(shù)應用場合,增加體系黏度勢必影響到使用性能。對于導熱灌封膠產(chǎn)品,通常需要使用不同粒徑的填料相互搭配,以平衡黏度和抗沉降性能。
同時,為了進一步控制填料的沉降,需要對填料進行表面處理提高體系的穩(wěn)定性(詞條“穩(wěn)定性”由行業(yè)大百科提供)。導熱填料表面羥基較多,難以被有機聚硅氧烷浸潤分散,在大量填充時容易因為顆粒間的作用力而凝聚,通過對填料進行表面處理,例如使用硅烷偶聯(lián)劑可以在填料表面形成有機硅涂層,改善填料與有機聚硅氧烷的親和性,增加填料粒子間的排斥作用,阻止填料粒子凝聚。但填料表面處理的工藝一般比較復雜,會造成生產(chǎn)成本的上升。
2. 加工助劑
提高體系的觸變性,添加沉降抑制劑,如氣相法白炭黑,也能夠得到較好的防沉效果。這些沉降抑制劑在物料靜置的時候,通過物理或化學鍵合,在體系中形成一種可逆的三維網(wǎng)狀結構,使導熱填料被包裹在網(wǎng)絡中,延緩沉降。當物料受到外力的作用,比如攪拌或擠壓(詞條“擠壓”由行業(yè)大百科提供)時,這種網(wǎng)狀結構又能比較容易地被破壞,滿足物料的施工的要求。沉降抑制劑的添加量需要比較精確的控制,添加量太少,防沉效果不好,添加量太大則會導致體系的黏度大幅增加,不利于產(chǎn)品的使用。
3. 生產(chǎn)工藝
導熱產(chǎn)品中導熱填料的添加量基本都要超過50%,部分高導熱產(chǎn)品更是超過90%,實際生產(chǎn)中需要解決大量的導熱填料在有機聚硅氧烷中均勻分散的問題。通過少量多次的添加方式,可以幫助有機聚硅氧烷對導熱填料的浸潤,同時還能避免一次添加量過大形成的黏度高峰,保證設備的順利運轉(zhuǎn)。在加入導熱填料的過程中,還可以通過加熱升溫來促進填料與有機聚硅氧烷之間的結合,對提高填料防沉性也有積極的作用,但加熱也會導致助劑過早的相互作用,導致體系的儲存期下降,需要對混料工藝作相應的調(diào)整。
白云化工一直致力于導熱有機硅產(chǎn)品的研究和開發(fā),經(jīng)過多年的不懈努力,針對不同的應用需求形成了導熱灌封膠、導熱粘接密封膠和導熱硅脂等一系列的產(chǎn)品。這些產(chǎn)品在導熱性、施工性、使用穩(wěn)定性和防沉降性等各方面都取得了較好的平衡。未來白云化工還將繼續(xù)為用戶提供更多性能優(yōu)異的導熱產(chǎn)品和解決方案。