有机硅密封材料在电气设备中的应用

北京国电富通科技发展有限责任公司 张培琳 赵悦菊 滕济林 王国刚 吴刘锁 王建辉

有机硅密封材料在电气设备中的应用

北京国电富通科技发展有限责任公司 张培琳 赵悦菊 滕济林 王国刚 吴刘锁 王建辉

【摘要】在当今社会中，人们节能环保的意识越来越强，泄露不可避免的成为了我们必须解除的一大隐患。引起泄漏的原因一般来讲有两个：一即为密封面上存在间隙；二便是密封的两侧都存在着压力差。当今减少密封处的间隙便是防止泄漏的最重要的途径。密封，正如其名即为防止泄漏或者称为防止工作介质在工作设备中溢出，或者是防止外界杂质进入到设备内部。我们可以知道密封的作用其实就是减小结合面间的间隙用以增大泄漏时的阻力。但其效果与密封材料的性能息息相关。本文中详细介绍了防止结构部件缝隙漏泄气体或液体所用的聚四氟乙烯密封材料。这类材料用有机硅作为主要原料。最初用于飞机油箱、座舱和航天飞行器的密封，近年来也用在柔性结构的超高层大楼等建筑物上；大都用于电子工业等方面。相信日后会在电子设备中大显异彩。

【关键词】密封；有机硅密封材料；电子设备

前言

目前我国在沙漠天然环境电气设备方面远远落后于世界发达国家，其中原因有各种方面，设备问题，经验问题及人员素质问题都有很大的差距。机械部展开了一系列于恶劣环境下的电子设备试验。但是沙漠天然环境下电子装备试验基本没有开展过。

在这种电子设备中有些设备，除了对传动精度等其他技术要求非常高，它对设备的密封性能要求也非常非常高。其实可以说密封性能在分析电子设备的质量时就是一个非常重要的指标，倘若密封不好，外部的酸，水等腐蚀性物体便会进入设备内部进而便会对工作机构腐蚀，进而便会影响到产品质量，加剧了设备的磨损程度，降低其寿命。因此改善密封材料的性能越来越成为了我们需要攻克的难关与瓶颈。

1.高分子密封材料简介以及其发展趋势

由前言可知，人们对电子设备性能的要求越来越高。其所使用的密封材料已经不能仅仅满足于常非常普通的的机械性能，还要可以耐酸碱盐雾等腐蚀，耐风雨冲击的压力等。如今的密封件基本上是硅橡胶或聚四氟乙烯等材料做的，虽然它们具有着一系列的优点，但是随着时代的推进，人们急需解决它们的环保，体积大等等一系列的问题。然而上述有机硅密封材料可以满足如今人们对电子设备小型、轻量化与高速、大容量，环保，密封效果好等等一系列的优点。由此我们可以了解电子元器件密封中所采用的其材料对其性能的重要作用。

该类密封材料存在着定形和不定形之分：其中那个定形密封材料常见的主要包括有各种各样的密封条或者密封圈，它们基本上都是用氯丁橡胶、聚氯乙烯、氟橡胶这一类东西做的；不定形密封材料就包括了一些密封膏等等。密封膏都可以说是用低分子量的合成橡胶而制造出来的。密封材料按施工工艺不同而制成各种品种，如供涂刷用的制成稀膏状，供嵌填缝隙用的制成厚膏状，以及供填塞用制成的衬条和腻子状材料等。这种材料在施工后能自行硫化，成为橡胶状弹性体。以液态聚硫胶为基料的密封膏最初用于飞机油箱、座舱和航天飞行器的密封，近年来也用在柔性结构的超高层大楼等建筑物上；以有机硅为基料的密封膏大都用于电子工业等方面。

2.影响有机硅密封材料性能的因素

2.1 扩链剂类型

从根据现有理论来讲的话，在某些交联点不变的时候，基础聚合物分子量的多少与交联密度成反比，就是说聚合物的分子量加大的话便能实现低模量。但是与此同时也会带来一系列的问题比如说黏度过大，混料困难等。但是在加入扩链剂方法之后，我们便能使让基础聚合物在硫化交联的时候更加顺畅，并且可以使得分子量急剧的增加增长，使得交联点密度呈指数型降低，从而可以获得低模量的材料。我们通过上述的论述可以得知如果我们可以加大扩链剂和交联剂的反应活性的话，便能做出更加低模量有机硅密封材料。

2.2 交联时间

在硫化刚刚开始的时候，我们知道断裂伸长率便会猛烈地下降。并且在有机硅密封材料硫化过程中，其进入到内部从而产生硫化反应可以说需要大量的空气中的水分。 可以知道水分在体系的渗透速率绝对是影响其硫化速率的最为关键因素。之后随着时间的延长，硫化层厚度也会开始慢慢的增加，也就意味着水分渗透性已经慢慢的减弱，硫化速率也在慢慢的减弱，交联的速率也在慢慢的减小，断裂伸长率和交联度的变化均会慢慢的减弱。

3.硫化温度

根据大量的实验表明，温度对有机硅密封材料性能及交联度有着重要的影响。 并且通过对比30和50硫化交联的材料力学性能，我们就不能发现了：把50硫和30硫对比的话，30硫化体系的一系列的综合性能更加令人满意。最为人满意的是即使在硫化11天之后断裂伸长率都会在800% 以上。根据我们的经验，猜测及进一步的论证后发现这是因为30硫化体系的扩链效应相比较的话更加剧烈，这就会让交联密度降低断裂伸长率增加。

4.材料测试

4.1 材料制备

选用粒直径为30微米悬浮粉料进行一系列的预处理，之后将纳米FeO。与预处理粉料按质量比O：100，1：100，2：100，3：100，4：100，5：100配比加入到粉末卧式混合机中搅拌2次，而且每当经过5分钟之后将搅拌好的粉末放在压模中模压成型，模压压力35兆帕，加压速度为4兆帕每分钟，保压3分钟；之后温度一直升高320℃保温五个小时，在将温度升高到，在保温三个小时后，再将温度冷却到320℃进行保温，之后半个小时再将之冷却到37℃；检验合格后，恒温保存即可。

4.2 材料性能测试

样品在上架前应该先对每个样品进行一系列的检查。检查的时候光线应该均匀，也就是说需要无论从哪一个方向以及角度进行检查时，都需要保证可以充分地呈现其缺点。而且无论在样品上无论有任何细小的瑕疵、杂物或者其他对实验结果稍有影响的现象都不应该给投放试验。在检查之后，我们需要详细地做好检查记录。而且在试样投试三个月内，每一个月检查三次；之后投试三个月后，每月检查一次；再超过一年后，每三个月检查三次。再我们检查的时候，外观检查都应当仔细认真，需要记录的结果应该包括样品的失光、起泡、腐蚀、粉化、开裂等。样品试验五年，每年抽取四分之一回来进行测试。需要测试并且记录的结果需要包括光泽度、色差、粉化、起泡、重量变化、生锈、剥落、生锈、机械性能等。

测试的项目需要有拉伸强度、断裂延伸率、冲击强度、弯曲强度、色差、光泽度等。并且测试其拉伸强度、断裂延伸率需要严格依据GB 1040《塑料拉伸性能试验方法》。测验他的冲击强度则严格依据QB 1843《塑料悬臂梁冲击试验方法》。之后测试其弯曲强度仍然按GB 9341《塑料弯曲性能试验方法》，用光泽度计进行测量光度，可以用色差计测量色差。最后所测得的数据还需要严格对照样品实测数据相比为70%而且作为合格以及日后研究的重要依据。、

5.结语

通过使用不同的扩链剂 ， 进而制备出了低模量并且高延伸率特种有机硅密封材料 ， 通过大量的实验结果表明 ， 通过本文中的制作方法， 扩链效应会十分明显 ， 并且可以实现低模量化但是倘若会有过高或过低硫化温度 ，便对形成交联网络非常不利 ， 材料力学性能也会因之严重受损。

有机硅密封材料具有包括保护容易受损的元件、防止连线材料受到外部应力（温度、湿度、应力）的影响。通过上述的方法可以可批量生产并且成本比较低，所以这种方法可以在实践中完美应用。而且用这种方法做出密封材料会具备以下特性，低粘度，高流动性、可短时间硬化、高耐热、高粘结性、低内应力。

基金项目：国网科技项目“输变电设备杂化复合功能材料开发及其特性试验技术研究”。