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        耐高溫低剝離力有機硅壓敏膠帶的研制

        2020-10-09 10:04:58朱東海彭曉偉劉洪樂張暉四川東材科技集團股份有限公司四川綿陽621000
        化工管理 2020年26期

        朱東海 彭曉偉 劉洪樂 張暉(四川東材科技集團股份有限公司,四川 綿陽 621000)

        0 引言

        隨著通訊電子、家電產(chǎn)品精致輕薄的發(fā)展趨勢,內(nèi)部各零部件也隨之轉(zhuǎn)型,例如PCB板厚度已經(jīng)降至0.2mm,柔性FPC也低至0.1mm,這些連接件在進行焊接、熱壓過程中,需要用的耐高溫低剝離力(100~200gf/25mm)壓敏膠帶進行表面保護。

        低剝離力壓敏膠膠系主要有:亞克力、有機硅、聚氨酯[1]。如表1所示,這三款基礎(chǔ)型壓敏膠各自具備不同的優(yōu)勢,綜合性能最好的有機硅壓敏膠雖然耐溫性能勝出,但依然沒法避免低分子析出而污染被貼物表面的現(xiàn)象。

        表1 低剝離力壓敏膠膠系

        有機硅壓敏膠也分加成型、縮合型兩大類,常見的低剝離力有機硅壓敏膠采用的是Pt的絡(luò)合物[例如鉑(0)-1,3-二乙烯基四甲基二硅氧烷]催化的加成型有機硅[2]。受合成工藝、反應(yīng)機理限制,成本居高不下[3]。

        表2 有機硅壓敏膠系

        由表2可見,縮合型低剝離力有機硅壓敏膠以優(yōu)異的耐高溫性、低成本,以及優(yōu)異的抗低分子物析出特性,受到膠粘帶行業(yè)的重點關(guān)注。

        1 實驗部分

        1.1 原材料

        乙烯基硅橡膠(乙烯基含量0.08、0.16、0.24、0.35%)、八甲基環(huán)四硅氧烷(D4)、α,ω-二羥基聚硅氧烷、二丁基二月桂酸錫、甲基乙烯基MQ樹脂(ViMQ)、二甲苯、庚烷、石油醚、過氧化苯甲酰(BPO)、過氧化雙(4-甲基苯甲酰)(PMBP)。

        試驗儀器:電腦式剝離力試驗機、斜面滾球法初粘性測試儀。

        1.2 合成有機硅壓敏膠

        按比例用二甲苯將ViMQ樹脂充分溶解,再與D4、α,ω-二羥基聚硅氧烷、庚烷、石油醚充分混合,升溫至90~120℃,緩慢滴加二丁基二月桂酸錫的甲苯溶液,保溫4h后,讓樹脂冷卻至常溫。制得的壓敏膠呈微黃透明狀粘稠液體,固含量

        60%±2%。

        1.3 低剝離力有機硅壓敏膠帶制備

        取不同乙烯基含量的硅橡膠分別用二甲苯進行溶解,制成30%固含量的溶液。用二甲苯將BPO、PMBP充分溶解,再與膠水、硅橡膠溶液混合均勻,經(jīng)過攪拌、過濾、涂布、干燥、固化、收卷,制成低剝離有機硅壓敏膠帶。

        1.4 性能測試

        180°剝離強度:按GB/T 2792—2014,采用電腦式剝離試驗機測試;初粘性:按GB/T 4852—2002,采用斜面滾球法初粘性測試儀測試。

        耐溫性:將膠帶裁成25mm×200mm樣條,貼于銅箔表面,將制備好的試樣置于鼓風干燥箱內(nèi),240℃×30min后取出,冷卻至常溫后,撕開膠帶觀察鋼板表面狀況。

        抗析出性:將膠帶裁成25mm×200mm的樣條,貼在玻璃表面,將制備好的試樣置于在恒溫恒濕箱中,85℃×85%RH×168h后取出,撕開膠帶觀察玻璃表面狀況。

        2 結(jié)果與討論

        2.1 ViMQ樹脂含量對壓敏膠帶性能的影響

        在不添加乙烯基硅橡膠的前提下,固定D4、α,ω-二羥基聚硅氧烷的用量(2:8),調(diào)整ViMQ樹脂的比例,測試以6051-0.025mm為基材的壓敏膠帶性能,結(jié)果見表3。

        表3 ViMQ樹脂含量對壓敏膠帶性能的影響

        由表3可見,隨著ViMQ添加量的增多,壓敏膠帶的初粘性呈下降趨勢,180°剝離強度會隨之增大,但是耐溫性和抗析出性能出現(xiàn)了先升后降的現(xiàn)象。這是因為,隨著ViMQ樹脂含量的增多,與壓敏膠的相容性變差,交聯(lián)反應(yīng)過程中,沒有完全接枝到分子主鏈上,遇到高溫后容易與被貼物(例如玻璃、銅箔)之間產(chǎn)生較強的范德華力,從而在膠帶撕開后停留在被貼物表面,形成白霧、鬼影現(xiàn)象。

        2.2 乙烯基硅橡膠的乙烯基含量對壓敏膠帶性能的影響

        產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與2.1相同的條件下,觀察不同的乙烯基含量對膠帶性能的影響。

        由表4可見,隨著硅橡膠中乙烯基含量的增多,初粘性、180°剝離強度并不會發(fā)生太大變化,然而隨著反應(yīng)基團“C=C”的量的變化,膠層內(nèi)部交聯(lián)程度出現(xiàn)了明顯的波動,只有在使用0.24%的硅橡膠時,才出現(xiàn)了耐溫性和抗析出性的同步提升。

        2.3 乙烯基硅橡膠添加量對壓敏膠帶性能的影響

        產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與2.1相同的條件下,選擇乙烯基含量0.24%的乙烯基硅橡膠,觀察不同硅橡膠添加量對膠帶性能的影響。

        由表5可見,隨著乙烯基硅橡膠添加量的遞增,初粘性、180°剝離強度呈下降趨勢。由于反應(yīng)程度的變化,耐溫性和抗析出性能均呈現(xiàn)出先升高后降低的趨勢。

        2.4 引發(fā)劑種類對壓敏膠帶性能的影響

        產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與2.1相同,使用ViMQ樹脂(質(zhì)量比45%~60%)以及16份的乙烯基硅橡膠前提下,觀察不同引發(fā)劑種類及添加量對膠帶性能的影響。

        由表6可見,隨著引發(fā)劑添加量的增加,膠帶的交聯(lián)程度明顯提升,體現(xiàn)在耐溫性、抗析出性的同步上升。由于,BPO的引發(fā)效率是PMBP的兩倍,所以在相同添加比例的情況下,由BPO引發(fā)交聯(lián)的膠層耐溫性、抗析出性更優(yōu)。

        表4 乙烯基硅橡膠的乙烯基含量對壓敏膠帶性能的影響

        表5 乙烯基硅橡膠的添加量對壓敏膠帶性能的影響

        表6 不同引發(fā)劑種類及添加量對壓敏膠帶性能的影響

        3 結(jié)語

        以ViMQ樹脂(質(zhì)量比45%~60%)、D4、α,ω-二羥基聚硅氧烷制備的有機硅壓敏膠,添加乙烯基含量0.24%的乙烯基硅橡膠36份、BPO引發(fā)劑2.5份,最終制成的低剝離力有機硅壓敏膠帶的耐高溫性能、抗析出性能最優(yōu)。

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