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胶接是通过具有黏附能力的物质，把同种或不同种材料牢固地连接在起的方法。具有黏附能力的物质称为胶粘剂或黏合剂，被胶接的物体称为被粘物，胶粘剂和被黏物构成的组件称为胶接接头。其主要优点是操作简单、生产率高；工艺灵活、、简便；接头、牢固、美观产品结构和加工工艺简单；省材、省力、成本低、变形小。容易实现修旧利废接技术可以有效地应用于不同种类的金属或非金属之间的联接等。
胶粘剂的组成
一
胶粘剂的组成
现在使用的胶粘剂均是采用多种组分合成树脂胶粘剂，单一组分的胶粘剂已不能满足使用中的要求。合成胶粘剂由主剂和助剂组成，主剂又称为主料、基料或粘料；助剂有固化剂、稀释剂、增塑剂、填料、偶联剂、引发剂、增稠剂、防老剂、阻聚剂、稳定剂、络合剂、乳化剂等，根据要求与用途还可以包括阻燃剂、发泡剂、消泡剂、着剂和防霉剂等成分。1.主剂主剂是胶粘剂的主要成分，主导胶粘剂粘接性能，同时也是区别胶粘剂类别的重要标志。主剂一般由一种或两种，甚至三种高聚物构成，要求具有良好的粘附性和润湿性等。通常用的粘料有:·天然高分子化合物如蛋白质、皮胶、鱼胶、松香、桃胶、骨胶等。2)合成高分子化合物①热固性树脂，如环氧树脂、酚醛树脂、聚氨酯树脂、脲醛树脂、有机硅树脂等。②热塑性树脂，如聚醋酸乙烯酯、聚乙烯醇及缩醛类树脂、聚苯乙烯等。③弹性材料，如丁腈胶、氯丁橡胶、聚硫橡胶等。④各种合成树脂、合成橡胶的混合体或接枝、镶嵌和共聚体等。
2.助剂为了满足特定的物理化学特性，加入的各种辅助组分称为助剂，例如:为了使主体粘料形成网型或体型结构，增加胶层内聚强度而加入固化剂(它们与主体粘料反应并产生交联作用)；为了加速固化、降低反应温度而加入固化促进剂或催化剂；为了提高耐大气老化、热老化、电弧老化、臭氧老化等性能而加入防老剂；为了赋予胶粘剂某些特定性质、降低成本而加入填料；为降低胶层刚性、增加韧性而加入增韧剂；为了改善工艺性降低粘度、延长使用寿命加入稀释剂等。包括:1）固化剂固化剂又称硬化剂，是促使黏结物质通过化学反应加快固化的组分,它是胶粘剂中主要的配合材料。它的作用是直接或通过催化剂与主体聚合物进行反应，固化后把固化剂分子引进树脂中，使原来是热塑性的线型主体聚合物变成坚韧和坚硬的体形网状结构。固化剂的种类很多，不同的树脂、不同要求采用不同的固化剂。胶接的工艺性和其使用性能是由加人的固化剂的性能和数量来决定的。2）增韧剂
增韧剂的活性基团直接参与胶粘剂的固化反应，并进入到固化产物形成的一个大分子的链结构中。没有加入增韧剂的胶粘剂固化后，其性能较脆，易开裂，实用性差。加入增韧剂的胶接剂，均有较好的抗冲击强度和抗剥离性。不同的增韧剂还可不同程度地降低其内应力、固化收缩率，提高低温性能。
常用的增韧剂有聚酰胺树脂、合成橡胶、缩醛树脂、聚砜树脂等。
3）稀释剂稀释剂又称溶剂，主要作用是降低胶粘剂粘度，增加胶粘剂的浸润能力，改善工艺性能。有的能降低胶粘剂的活性，从而延长使用期。但加入量过多，会降低胶粘剂的胶接强度、耐热性、耐介质性能。常用的稀释剂有丙酮、漆料等多种与粘料相容的溶剂。4）填料填料一般在胶黏剂中不发生化学反应，使用填料可以提高胶接接头的强度、抗冲击韧性、耐磨性、耐老化性、硬度、高使用温度和耐热性，降低线膨胀系数、固化收缩率和成本等。常用的填料有氧化铜、氧化镁、银粉、瓷粉、云母粉、石棉粉、滑石粉等。5）改性剂改性剂是为了改善胶黏剂的某一方面性能，以满足要求而加入的一些组分，如为增加胶接强度，可加入偶联剂，还可以加入防腐剂、防霉剂、阻燃剂和稳定剂等。
二
胶粘剂的分类
按成分来分类
胶粘剂种类很多，比较普遍的有:脲醛树脂胶粘剂、聚醋酸乙烯胶粘剂、聚丙烯酸树脂胶粘剂,聚丙烯酸树脂、聚氨酯胶粘剂、热熔胶粘剂、环氧树脂胶粘剂、合成胶粘剂等等。
1、有机硅胶粘剂
是一种密封胶粘剂，具有耐寒、耐热、耐老化、防水、防潮、伸缩疲劳强度高、永久变形小、等特点。近年来，此类胶粘剂在国内发展迅速，但目前我国有机硅胶粘剂的原料部分依靠。
2、聚氨酯胶粘剂
能粘接多种材料，粘接后在低温或温时仍能保持材料理化性质，主要应用于制鞋、包装、汽车、磁性记录材料等领域。
3、聚丙烯酸树脂
主要用于生产压敏胶粘剂，也用于纺织和建筑领域。
建筑用胶粘剂:主要用于建筑工程装饰、密封或结构之间的粘接。
4、 热熔胶粘剂
根据原料不同，可分为EVA热熔胶、聚酰胺热熔胶、聚酯热熔胶、聚烯烃热熔胶等。目前国内主要生产和使用的是EVA热熔胶。聚烯烃系列胶粘剂主要原料是乙烯系列、SBS、SIS共聚体。
5、环氧树脂胶粘剂
可对金属与大多数非金属材料之间进行粘接，广泛用于建筑、汽车、电子、电器及日常家庭用品方面
6、脲醛树脂、酚醛、三聚氰胺－甲醛胶粘剂
主要用于木材加工行业，使用后的甲醛释放量高于标准。
木材加工用胶粘剂:用于中密度纤维板、石膏板、胶合板和刨花板等
7、合成胶粘剂
主要用于木材加工、建筑、装饰、汽车、制鞋、包装、纺织、电子、印刷装订等领域。目前，我国每年合成胶粘剂近20万吨，品种包括热熔胶粘剂、有机硅密封胶粘剂、聚丙烯酸胶粘剂、聚氨酯胶粘剂、汽车用聚氯乙烯可塑胶粘剂等。同时，每年出口合成胶粘剂约2万吨，主要是聚醋酸乙烯、聚乙烯酸缩甲醛及压敏胶粘剂。
按用途来分类
1、密封胶粘剂
主要用于门、窗及装配式房屋预制件的连接处。高档密封胶粘剂为有机硅及聚氨酯胶粘剂，中档的为氯丁橡胶类胶粘剂、聚丙烯酸等。在我国，建筑用胶粘剂市场上，有机硅胶粘剂、聚氨酯密封胶粘剂应是今后发展的方向，目前其占据建筑密封胶粘剂的销售量为30％左右。
2、建筑结构用胶粘剂
主要用于结构单元之间的联接。如钢筋混凝土结构外部修补，金属补强固定以及建筑现场施工，一般考虑采用环氧树脂系列胶粘剂。
3、汽车用胶粘剂
分为4种，即车体用、车内装饰用、挡风玻璃用以及车体底盘用胶粘剂。
目前我国汽车用胶粘剂年消耗量约为4万吨，其中使用量大的是聚氯乙烯可塑胶粘剂、氯丁橡胶胶粘剂及沥青系列胶粘剂。
4、包装用胶粘剂
主要是用于制作压敏胶带与压敏标签，对纸、塑料、金属等包装材料表面进行粘合。纸的包装材料用胶粘剂为聚醋酸乙烯乳液。塑料与金属包装材料用胶粘剂为聚丙烯酸乳液、VAE乳液、聚氨酯胶粘剂及氰基丙烯酸酯胶粘剂。
5、电子用胶粘剂
消耗量较少，目前每年不到1万吨，大部分用于集成电路及电子产品，现主要用环氧树脂、不饱和聚酯树脂、有机硅胶粘剂。用于5微米厚电子元件的封端胶粘剂我们可以自己供给，但3微米厚电子元件用胶粘剂需从国外。
6、制鞋用胶粘剂
年消费量约为12.5万吨，其中氯丁橡胶类胶粘剂需要11万吨，聚氨酯胶粘剂约1.5万吨。由于氯丁橡胶类胶粘剂需用苯类作溶剂，而苯类对人体有害，应限制发展，为满足制鞋业发展需求，采用聚氨酯系列胶粘剂将是方向。
按物理形态来分类
1、密封胶
1.1 按密封胶硫化方法分类
（1）湿空气硫化型密封胶
此类密封胶系列用空气中的水分进行硫化。它主要包括单组分的聚氨酯、硅橡胶和聚硫橡胶等。其聚合物基料中含有活性基团，能同空气中的水发生反应，形成交联键，使密封胶硫化成网状结构。
（2）化学硫化型密封胶
双组分的聚氨酯、硅橡胶、聚硫橡胶、氯丁橡胶和环氧树脂密封胶都属于这一类，一般在室温条件下完成硫化。某些单组分的氯磺化聚乙烯和氯丁橡胶密封胶以及聚氯乙烯溶胶糊状密封胶则须在加热条件下经化学反应完成硫化。
（3）热转变型密封胶
用增塑剂分散的聚氯乙烯树脂和含有沥青的橡胶并用的密封胶是两个不同类型的热转变体系。乙烯基树脂增塑体在室温下是液态悬浮体，通过加热转化为固体而硬化；而橡胶-沥青并用密封胶则为热熔性的。
（4）氧化硬化型密封胶
表面干燥的嵌逢或安装玻璃用密封胶主要以干性或半干性植物油或动物油为基料，这类油料可以是精制聚合的、吹制的或化学改性的。
（5）溶剂挥发凝固型密封胶
这是以溶剂挥发后无粘性高聚物为基料的密封胶。这一类密封胶主要有丁基橡胶、高分子量聚异丁烯、一定聚合程度的丙烯酸酯、氯磺化聚乙烯以及氯丁橡胶等密封胶。
1.2 按密封胶形态分类
（1）膏状密封胶
此类密封胶基本上用于静态接缝中，使用期一般为2年或2年以上。通常采用3种主体材料:油和树脂、聚丁烯、沥青。
（2）液态弹性体密封胶
此类密封胶包括经硫化可形成真正弹性状态的液体聚合物，它们具有承受重复的接缝变形能力。弹性体密封胶所使用的聚合物弹性体包括液体聚硫橡胶、巯端基聚丙烯醚、液体聚氨酯、室温硫化硅橡胶和低分子丁基橡胶等。该类密封胶通常配合成两个组分，使用时将两个组分混合。
（3）热熔密封胶
热熔密封胶又叫热施工型密封胶。指以弹性体同热塑性树脂掺合物为基料的密封胶。这类密封胶通常在加热（150～200℃）情况下经一定口型模型直接挤出到接缝中。热施工可改进密封胶对被粘基料的湿润能力，因此对大多数被粘基料具有良好的粘接力。一经放入适当位置，就冷却成型或成膜，成为收缩性很小的坚固的弹性体。热施工密封胶的主体材料主要是异丁烯类聚合物、三元乙丙橡胶和热塑性的苯乙烯嵌段共聚物。它们通常同热塑性树脂如EVA、EEA、聚乙烯、聚酰胺、聚酯等掺合。
（4）液体密封胶
该类密封胶主要用于机械接合面的密封，用以代替固体密封材料即固体垫圈以机械内部流体从接合面泄漏。该类密封胶通常以高分子材料例如橡胶、树脂等为主体材料，再配以填料及其它组分制成。液体密封胶通常分不干性粘着型、半干性粘弹性、干性附着型和干性可剥型等4类。根据具体使用部位及要求选择。
1.3 按密封胶施工后性能分类
（1）固化型密封胶
固化型密封胶可分成刚性密封胶和柔性密封胶两种类型:a)刚性密封胶硫化或凝固后形成坚硬的固体，很少具有弹性；此类密封胶有的品种既起密封作用又起胶接作用，其代表性密封胶是以环氧树脂、聚酯树脂、聚丙烯酸酯、聚酰胺和聚乙酸乙烯酯等树脂为基料的密封胶。b）柔性密封胶在硫化后保持柔软性。它们一般以橡胶弹性体为基料。柔性变化幅度大，硬度（邵尔A）在10～80范围内。这类密封胶中有些品种是纯橡胶，大多数具有良好胶粘剂的性能。
（2）非固化型密封胶
这类密封胶是软质凝固性的密封胶，施工之后仍保持不干性状态。通常为膏状，可用刮刀或刷子用到接缝中，可以配合出许多不同粘度和不同性能的密封胶。
2、按胶粘剂硬化方法分类
低温硬化代号为a;常温硬化代号为b;加温硬化代号为c;适合多种温度区域硬化代号为d;与水反应固化代号为e;厌氧固化代号为f;辐射(光、电子束、放射线)固化代号为g;热熔冷硬化代号为h;压敏粘接代号为i;混凝或凝聚代号为j，其他代号为k。
3、按胶粘剂被粘物分类
多类材料代号为A;木材代号为B;纸代号为C;天然纤维代号为D;合成纤维代号为E;聚烯烃纤维(不含E类)代号为F;金属及合金代号为G;难粘金属(金、银、铜等)代号为H;金属纤维代号为I，无机纤维代号为J;透明无机材料(玻璃、宝石等)代号为K;不透明无机材料代号为L;天然橡胶代号为M;合成橡胶代号为N;难粘橡胶(硅橡胶、氟橡胶、丁基橡胶)代号为O，硬质塑料代号为P，塑料薄膜代号为Q;皮革、合成革代号为R，泡沫塑料代号为S; 难粘塑料及薄膜(氟塑料、聚乙烯、聚丙烯等)代号为T;生物体组织骨骼及齿质材料代号为U;其他代号为V。
4、胶水状态
无溶剂液体代号为1;2有机溶剂液体代号为2;3水基液体代号为3，4膏状、糊状代号为4，5粉状、粒状、块状代号为5;6片状、膜状、网状、带状代号为6;7丝状、条状、棒状代号为7。
5、其它胶粘剂: (不常用到)
金属结构胶、聚合物结构胶、光敏密封结构胶、其它复合型结构胶
热固性高分子胶:环氧树脂胶、聚氨酯(PU)胶、氨基树脂胶、酚醛树脂胶、丙烯酸树脂胶、呋喃树脂胶、间笨二酚-甲醛树脂胶、二甲笨-甲醛树脂胶、不饱和聚酯胶、复合型树脂胶、聚酰亚胺胶、脲醛树脂胶、其它高分子胶
密封胶粘剂:室温硫化硅橡胶、环氧树脂密封胶、聚氨酯密封胶、不饱和聚酯类、丙烯酸酯类、密封腻子、氯丁橡胶类密封胶、弹性体密封胶、液体密封垫料、聚硫橡胶密封胶、其它密封胶
热熔胶:热熔胶条、胶粒、胶粉、EVA热熔胶、橡胶热熔胶、聚丙烯、聚酯、聚酰胺、聚胺酯热熔胶、苯乙烯类热熔胶、新型热熔胶、聚乙烯及乙烯共聚物热熔胶、其他热熔胶
水基胶粘剂:丙烯酸乳液、醋酸乙烯基乳液、聚乙烯醇缩醛胶、乳液胶、其它水基胶
压敏胶(不干胶):胶水、胶粘带、无溶剂压敏胶、溶剂压敏胶、固化压敏胶、橡胶压敏胶、丙烯酸酯压敏胶、其它压敏胶
溶剂型胶:树脂溶液胶、橡胶溶液胶、其它溶剂胶
无机胶粘剂:热熔无机胶、自然干无机胶、化学反应无机胶、水硬无机胶、其它无机胶
热塑性高分子胶粘剂:固体高分子胶、溶液高分子胶、乳液高分子胶、单体高分子胶、其它热塑性高分子胶
天然胶粘剂:蛋白质胶、碳水化合物胶粘剂、其他天然胶
橡胶粘合剂:硅橡胶粘合剂、氯丁橡胶粘合剂、丁腈橡胶粘合剂、改性天然橡胶粘合剂、氯磺化聚乙烯粘合剂、聚硫橡胶粘合剂羧基橡胶粘合剂、聚异丁烯、丁基橡胶粘合剂、其它橡胶粘合剂
耐高温胶:有机硅胶、无机胶、高温模具树脂胶、金属高温粘合剂、其它耐高温胶
聚合物胶粘剂:丁腈聚合物胶、聚硫橡胶粘合剂、聚氯乙烯胶粘剂、聚丁二烯胶、过氯乙烯胶粘剂、其它聚合物胶
修补剂:金属修补剂、高温修补剂、紧急修补剂、耐磨修补剂、耐腐蚀修补剂、塑胶修补剂、其它修补剂
医用胶、纸品用胶、导磁胶、防磁胶、防火胶、防淬火胶、防淬裂胶、动物胶、植物胶、矿物胶、食品级胶粘剂、其它胶水。
固晶胶水
一、什么是固晶？
通过胶体（对于LED来说一般是导电胶或缘胶）把晶片粘结在支架的指定区域，形成热通路或电通路，为后序的打线连接提供条件的工序。
（一）、条件需求
材料
1、支架
2、固晶胶
固晶胶的种类:导电胶（银胶），缘胶（透明胶）。
固晶胶的用途:具有粘附性，导电性（银胶），导热性，以及反光性能（添加银粉形状）。
3、LED芯片
设备
固晶机，烘箱。
（二）、工艺流程
点胶
将碗杯内部点入固晶胶。
装片
在已点胶的碗杯内部放入LED芯片。
二、LED生产流程
三、固晶胶水的种类
根据工艺需求的不同，LED固晶胶一般可分为缘胶、导热白胶和导电银胶三类，其中以缘胶的应用为广泛。根据材料体系的不同可分为环氧固晶胶和有机硅固晶胶两大类，环氧固晶胶粘结力强，但耐热性差，易黄变，光衰严重，只能用于小功率低端产品；而有机硅固晶胶耐温性和耐候性好，不易黄变，适用范围更广。
四、固晶胶水工艺的技术要求
固晶无论是何种技术方案，归结到生产中的具体要求，主要有以下四点:点是精度，基于芯片微缩化、pitch超小、芯片巨量转移，平面度和超大尺寸等特点，需要die bond设备更高精度和稳定；第二点是效率，无论是背光和显示，都需要大量LED芯片以及锡膏的时效性，此外量产的成本都推动die bond设备转移效率的提高；第三点是差，由于芯片制造工艺、LED封装工艺、驱动IC和电路控制以及基板的制作工艺都会导致显示效果的差异，因而die bond具备混打功能；一点便是良率，无论是背光还是直显，都面临修补的问题，尤其是直显，成品需要达到99.999%， die bond设备良率越高，自然就减少修补成本。
五、固晶锡膏与固晶银胶的比较
LED 热管理设计一直是热门话题，也是影响 LED 发光性能及性的关键技术之一。对于 LED 器件来说，主要的散热路径是 LED 芯片产生的热量通过固晶层再到热沉，如果固晶质量不控制好，则固晶层的热阻将是散热路径的瓶颈所在，从而引起结温升高。常见的几种固晶方式以及相应的固晶材料。LED芯片主要有正装及倒装两种结构，而正装又分为垂直和水平结构。对于垂直LED芯片，常见固晶采用银胶，主要是为了导电、散热、固定芯片，存在的缺点是银胶会吸光；对于水平结构的LED芯片，常见固晶采用透明缘胶，主要是为了缘并提高亮度，因为它可以发挥反射杯的反射率，从这方面来说，对于小功率LED器件，一般缘胶可比银胶提高亮度。但是银胶的热导率比缘胶较高，目前市面上银胶热导率可高达40 W / (m*k)，因此，大功率LED大多数采用银胶固晶。还有一种应用于功率型LED 器件的固晶材料——固晶锡膏，固晶锡膏是以热导率为 60 W / m*k 左右的锡、银、铜等金属合金作基体的键合材料。但目前固晶锡膏很多是应用在倒装芯片的固晶上，倒装芯片可实现高功率密度，因为其固晶层较接近发光层，热阻可大大降低，而且没有焊线可以缩小固晶间距。
常见的倒装芯片固晶有两种，一种是芯片底部有固晶金属层，即带有一层纯锡或金锡共晶合金作接触面镀层，可实现与有镀金或银的基板的粘合。还有一种是倒装芯片底部没有固晶金属层，可使用固晶锡膏实现两个电与基板之间的粘合。另外，固晶锡膏通过回流炉焊接只需 5-7 min，相对于通用银胶的 30-90 min，固晶速度快，但是导电银胶的基体树脂是一种胶黏剂, 可以选择适宜的固化温度进行粘接, 如环氧树脂胶黏剂可以在室温至 150℃ 固化, 远低于锡铅焊接的 200℃ 以上的焊接温度, 这就避免了焊接高温可能导致的材料变形、电子器件的热损伤和内应力的形成。而且固晶锡膏常有空洞率的问题，因此，固晶方式和固晶材料之间的选择要综合应用场合及成本考虑。
热硫化工艺参数对粘接性能的影响
氟橡胶热硫化胶水的最终性能高度依赖工艺控制。典型硫化温度范围为160-180℃，压力需保持在0.5-2MPa之间，时间根据制品厚度通常为10-30分钟。温度过低会导致交联密度不足，过高则可能引起胶水分解；压力不足易产生气泡，过高则可能造成胶层过薄。预热处理（80-100℃预热5分钟）能显著改善胶水流动性和浸润性。特殊配方胶水可采用分段硫化工艺，如先低温定型后高温强化，这对复杂几何形状零件的粘接尤为重要。
氟橡胶主要应用于汽车和机动车行业，由于它的耐高温、耐油和耐介质性能，主要是做油封和O型圈。氟橡胶配方是什么？我们知道，氟橡胶是指主链或侧链的碳原子上含有氟原子的合成高分子弹性体。氟原子的引入，赋予橡胶的耐热性、抗氧化性、耐油性、耐腐蚀性和耐大气老化性，在航天、航空、汽车、石油和家用电器等领域得到广泛应用。目前有聚烯烃类氟橡胶、亚硝基氟橡胶、四丙氟橡胶、磷腈氟橡胶以及全氟醚橡胶等品种。
氟橡胶配方分析:
氟橡胶一般是由 生胶 、吸酸剂 、硫化剂、促进剂 、补强填充剂 、加工助剂等组成 。
氟橡胶23，俗称1号胶，为偏氟乙烯和三氟氯乙烯共聚物。
氟橡胶26，俗称2号胶，杜邦牌号VITON A，为偏氟乙烯和六氟丙烯共聚物，综合性能优于1号胶。
氟橡胶246，俗称3号胶，杜邦牌号VITONB，为偏氟乙烯、四氟乙烯、六氟丙烯三元共聚物，氟含量高于26胶，耐溶剂性能好。
氟橡胶TP，国内俗称四丙胶，旭硝子牌号AFLAS，为四氟乙烯和碳氢丙烯共聚物，耐水蒸汽和耐碱性能。
氟橡胶配方说明:
1、生胶
有些生胶加工性能较差，主要是门尼粘度较高,相应影响胶料的加工流动性。
2、硫化剂
硫化是使氟橡胶产生一定程度的交联,使其具有良好的使用性能。如对苯二酚、双酚A、双酚AF等,并配用相应的促进剂APP,以适应高层次的性能要求。
3、吸酸剂
吸酸剂也称为稳定剂。一般采用MgO、CaO、ZnO、PbO、二盐基亚磷酸铅,其用量一般在5份～10份。总之,要选择合适的吸酸剂,以满足实际性能的要求。
4、补强填充剂
氟橡胶是一种自补强性的橡胶。一般用量在10份～30份之间。目前常用的补强填充剂大致上有热裂法炭黑(N990)、喷雾碳黑、白炭黑、碳酸钙、硫酸钡、氧化钙、炭纤维等。
5、加工助剂
它是在不影响胶料性能发挥的前提下,改善氟橡胶的混炼工艺,焦烧,改进胶料的流动性和压出性能,并能在加工中粘辊、粘模,起到外脱模剂的作用。
6、骨架黏合
塑炼:生胶在辊距0.3~0.5mm的开炼机薄通10次，包辊即可加入配合剂。
混炼:氟橡胶的容量比合成胶还要小；辊温:一般控制在40-60℃；加料顺序:生胶→吸酸剂→加工助剂→填充剂→硫化促进剂。配合剂加完，均匀、薄通打三角包、打卷、后出然片。
氟胶硫化要分两次进行:一段硫化165-170℃×10min；二段硫化230℃×24h（要逐步加温，到230℃后，恒温记时。
氟橡胶(FKM)因具有耐油、耐高温、耐溶剂、耐强酸、耐强氧化剂、阻燃、耐老化等一系列优良的特性，所以在国防军工、航空航天、电子通信、车辆船舶、石油化工等尖端技术领域获得了广泛的应用。是近几年老，随着上述相关行业的高速发展和技术进步，FKM作为一种不可替代的高性能弹性体材料，不仅在需求上有了大幅度增加，而且其用途也正在不断地扩大。
从技术的角度来讲，尽管FKM从基础研究到应用研究都取得了很大的进展，但在一些的使用场合，目前人们更为关注的还是FKM的低温特性、压缩永久变形性、耐碱性、耐含甲醇汽油性、耐强氧化剂性、低抽出性、低毒性等问题。
因此，本文将针对上述问题，就具有这些特性的FKM胶料的配合技术作一介绍。
一、FKM的种类、结构和特点
具有代表性的FKM的种类、结构和特点见表1。对FKM来讲，因其聚合物结构和所用硫化体系不同，所以硫化胶的性能也各有差异。为了使FKM能够满足各种苛刻条件下的使用要求，所以除选择适宜的品级外，在胶料的配合上加以改善也是十分必要的。
表1FKM的种类、结构和特点
种类
特点
用途
二元类PKM
耐热性
油封、衬垫、软管
三元类FKN
耐油性
含有全氟乙烯醚的PKM
耐品性、低温特性
全氟醚PKM(FFKM)
耐品性、耐热性、低温特性、氧化稳定性、低渗透性
O形圈、衬垫(半导体、化工、航空航天)
TFE-丙烯类PKM
耐品性(无机酸碱)、耐热性
油封(耐添加剂)
氟类热塑性弹性体
热塑性、低抽出性和透明性
O形圈、胶管(医疗、食品)
氟硅橡胶(FVMQ)
低温性、耐油性
密封件、膜片
氟类液体橡胶
低温性、耐油性
密封件、膜片
羧基亚硝基FKM
低温性、耐强氧化剂性(N2O4等)
密封制品
全氟三嗪橡胶
热稳定性(长期使用温度300℃)，但低温性较差，对浓酸稳定，耐碱性很差
密封制品
氟化磷腈橡胶
低温性、耐油性、耐溶剂性、耐酸碱性
密封制品
聚二氟硫酰橡胶
耐磨性(相当NR的16倍)、低温性
目前，构成市场主导品种的是偏氟乙烯(VDF)与六氟丙烯(HFP)共聚的二元类FKM，其组成为:VDF摩尔分数80%，氟质量分数约66%，Tg为-20℃。近年来，共聚入四氟乙烯(TFE)、减少VDF含量(提高氟含量)的三元类FKM的需求明显有所增加。对三元类FKM来讲，氟含量愈高、耐品性、耐腐蚀性、耐油性、耐燃油渗透性就愈好，但低温特性会变差。目前，市售的FKM各品级的低温特性见表2。作为改善低温特性的品种，除共聚了全氟乙烯醚的FKM外，还有含氟硅类(FVMQ)和主链中含有六氟丙烯氧化物单元的FKM。
表2FKM主要品级的低温特性
制造公司
品级
脆性温度/℃
三爱富
2463
-28
2462
-25
2603
-25
晨光
2463
-26
3M
FC-2174
-25
FEC-16241A
-42
FEC-16227A
-40
杜邦
GFLT-301、601、501
-24(TR)
GFLT-305、505、506
-30(TR)
大金
G716、G723
-24～-25
由于VDF单元遇碱性化合物容易引起脱氟酸反应，所以三元类FKM的耐碱性是有限的。在接触有机胺化合物或强碱性水溶液的场合，适用的是TFE/丙烯(Pr)共聚的四丙氟橡胶或TFE/全氟乙烯醚共聚的FKM。在含有VDF的品级中，耐碱性较好的是分子中不含HFP而含乙烯醚的FKM。其次，则是VDF含量低、氟含量高的三元类FKM。不过，通过四丙氟橡胶与三元乙丙橡胶(EPDM)共混来改善耐碱性也是十分有效的。
在接触强氧化剂(N2O4、发烟硝酸等)的场合，则可选用羧基亚硝基FKM或全氟醚型的FKM。
二、FKM用配合剂的选择
1.吸酸剂
对胺硫化及多元醇硫化来讲，吸酸剂是的配合剂。当吸酸剂与氟酸反应并生成氟化物时，即使使用一种金属氧化物，如MgO、Ca(OH)2、CaO、Zn0、PbO等都没关系，但在要求耐热性和低压缩永久变形的胶料中，好是用高活性的MgO。对于厚制品，可在胶料中使用一定数量的Ca(OH)2、CaO的配合可消除胶料中产生的气泡，同样也具低压缩永久变形这一特点。在要求耐酸性、耐水性的场合，则需要配合一定数量的PbO。但出于方面的考虑，近年来有禁用铅化物的趋势，这对要求耐酸性、耐水性的制品来讲，采用过氧化物硫化体系是解决这一问题的有效方法之一。在多元醇硫化体系中，作为吸酸剂，当使用PbO时不仅制品表面无光泽，而且在溶胀、蒸汽条件下的压缩永久变形也比较大。
对多元醇硫化体系来讲，当含有Ca(OH)2吸酸剂的胶料在空气中放置时，就有可能吸收水分和CO2，降低吸酸剂的反应性，而水分则会提高其反应性，这样就会进一步地影响到硫化速度。另外，有时也会因聚集而出现分散不良的现象，因此好使用充分干燥或表面处理过的材料，这样就可辊筒的污染(吸酸剂附着在辊筒表面)。
2.填充剂
FKM用填充剂的主要目的不是为了补强，而是为了调节硬度、降低成本等。对HAF这样的补强性炭黑来讲，因对硬度的提高幅度较大，不宜高填充，所以通常主要使用的是大粒径的非补强性炭黑(如喷雾炭黑、中粒子热裂法炭黑)。在要求耐磨性、着或考虑成本的场合，则可使用白炭黑、硅酸钙、硅酸镁、硅酸铝、碳酸钙、滑石粉、聚四氟乙烯、炭纤维、石墨、二硫化钼、氮化硅、硫酸钡、氟化钙等。是对于注重泽的制品，多数是在以硫酸钡为基础的混合物(配有5份覆盖力强的TiO2)中添加颜料后制造的。就硫化体系而言，由于多元醇及胺硫化体系在硫化时可使橡胶本身着，所以对要求泽明亮的制品好是用过氧化物硫化体系的FKM。在上述填料中，二硫化钼、炭纤维、滑石粉、石墨、聚四氟乙烯、氮化硅、氮化硼对提高耐热性、减小摩擦系数是有效的，但在一定程度上均会降低硫化胶的物性(5%左右)。对于碳酸钙、硫酸钡、硅酸钙、氟化钙等无机填料，挤出、模压、耐热性较好的是氟化钙，但压缩永久变形较差。硅酸钙的耐热老化性优于氟化钙，硫酸钡的综合性能也不错。
3.增塑剂和加工助剂
一般来讲，在FKM胶料中是不用增塑剂和加工助剂的。因为FKM制品的使用条件为苛刻，能够使用的增塑剂和加工助剂十分有限，这也是注重物性超过注重加工性能的主要原因。当在FKM中使用加工助剂时，不仅会使压缩永久变形增大，而且还会导致耐热性下降。此外，因低分子聚乙烯与过氧化物具有反应性，所以在过氧化物硫化体系的FKM中配合是不适宜的。就脱模剂而言，除可用有机硅类和氟类脱模剂外，作为内脱模剂也可在胶料中配合少量的脂肪族胺或脂肪酸酰胺化合物，但同时也会带来与加工助剂同样的结果(压缩永久变形增大，耐热性下降)。而且，因内脱模剂在硫化时会迁移到橡胶表面，所以对硫化体系与加工助剂的协同效果也会产生一定的影响。
三、FKM的各硫化体系及其特点
FKM的硫化，通常可分为胺硫化、多元醇(双酚)硫化和过氧化物硫化三种类型。胺硫化体系和多元醇硫化体系是以胺或镍盐(铵盐等)为催化剂，通过二胺或双酚化合物与脱氟酸(氟化氢)反应形成的双键加成进行硫化的。但无论是哪一种硫化体系都要中和产生氟酸，因此配合吸酸剂(金属氧化物)是十分必要的。其各硫化体系的特点见表3。
表3FKM各硫化体系的特点
项目
胺硫化
双酚硫化
过氧化物硫化
硫化剂
二胺
双酚AF
TAIC
促进剂
不需要
四价铵盐
有机过氧化物
的配合剂
金属氧化物(MgO)
金属氧化物[MgO及Ca(OH)2]
不需要(当交联点为Br时，添加金属氧化物，有时会加快硫化速度)
氟含量与硫化特性
提高氟含量会降低硫化性能
与氟含量无关
硫化胶特点
(1)硫化速度快
(1)压缩永久变形小
(1)耐品性、耐蒸汽性优良
(2)机械强度高
(2)焦烧稳定性好
(2)金属洗提成分少(无吸酸剂时)
(3)粘合性优良
(3)脱模性好
(3)机械强度高
(4)压缩永久变形大
(4)模具污染性小
(4)抗屈挠性好
(5)耐热性良好
(5)不需二段硫化
主要用途
油封、膜片、涂料、厚制品
O形圈、衬垫、软管、胶板、油封
膜片、油封、耐酸和耐蒸汽用密封件
基本配方
生胶
100
生胶(含硫化剂)
100
生胶
100
MT炭黑
20
MT炭黑
20
MT炭黑
20
MgO(低活性)
15
MgO(低活性)
3
TAIC
4
硫化剂V-3①
3
Ca(OH)2
6
过氧化物②
1.5
注:①N，N′-双肉桂叉-1，6-己二胺；②2，5-二甲基-2，5-二叔丁基过氧化己烷。
1.胺硫化与多元醇硫化
就胺硫化体系而言，为了赋予硫化剂在混炼时的焦烧稳定性，在配合体系中可以以胺盐的方式使用。实际上，从加工稳定性与硫化胶物性的均衡来讲，己二胺氨基甲酸盐、乙二胺氨基甲酸盐、环己二胺氨基甲酸盐等都可以使用。由于二胺硫化剂具有脱氟酸催化剂的作用，所以不需要使用的催化剂。但在多元醇硫化体系中，因硫化剂本身不具有催化剂的作用。所以作为与镍盐的共催化剂配合一定数量的氢氧化钙是十分必要的。
作为硫化剂，也可使用对苯二酚、双酚A等双酚合化物，但从耐热性考虑，双酚AF是较为理想的一种硫化剂。是双酚AF/苄基三苯基氯化磷这一硫化体系，对改善FKM硫化胶的压缩永久变形是有效的。不过，目前多数FKM制造厂是将其镍盐及双酚AF与FKM以预混物的方式提供用户的。
2.过氧化物硫化
对过氧化物硫化来讲，目前主要的品级是在分子中作为交联点预先导入碘或溴的FKM，但各公司的品级其构成是不同的。关于硫化机理，作为助硫化剂的多官能不饱合化合物(TAIC)与FKM的交联点是通过有机过氧化物产生的自由基进行反应、硫化的。因不需要吸酸剂，所以是耐水性、耐酸性优良的硫化体系。而且由于不会因吸酸剂而促进脱氟酸反应，所以耐碱性也优于多元醇硫化体系，并可解决多元醇硫化体系有时会出现的龟裂等问题。
在半导体制造装置用密封材料的用途中，洗提金属的问题正在不断增加，而过氧化物硫化体系硫化的FKM将成为解决这一问题的方法之一。另外，即使配合吸酸剂也不会影响硫化特性，所以为赋予粘合性和耐热性，也可配合适量的氧化锌、氢氧化钙等配合剂。
目前，在国产FKM的胶料中主要使用的是N，N′-双肉桂叉-1，6-己二胺(3#)，双酚AF和过氧化物三种硫化剂，其各品级适用的硫化剂见表4。
表4国产FKM各品级适用的硫化剂
品级
门尼粘度
硫化剂
加工方法
FE2601
45～75/ML(+10)121℃
3#、双酚AF
模压、挤出
FE2602
130～180/ML(1+10)121℃
3#、双酚AF
模压
FE2603
60～100/ML(5+4)100℃
双酚AF
模压、挤出
FE2604
101～129/ML(5+4)100℃
3#、双酚AF
胶浆涂刷
FE2605
20～40/ML(1+4)121℃
双酚AF
注射成型
FE2461
50～70/ML(1+4)121℃
双酚AF
注射成型
FE2462
80～100/ML(5+4)100℃
3#、双酚AF
模压
FE2463
50～80/ML(5+4)100℃
双酚AF
模压、挤出
FE2701
70～110/ML(5+4)100℃
有机过氧化物
模压、挤出
FE2311
-
-
模压
FE246D
-
3#
胶浆、涂刷
四、结语
以上，本文就FKM配合技术的进展进行了介绍。尽管涉及到的问题主要是与生胶本身的结构和特性有关，但通过与其它橡胶(NBR、VMQ、ACM等)共混及选用新型功能性材料等手段，在配合上加以改善也是有效的。
FKM是具市场发展潜力的一种高性能弹性体材料，但从基础研究到应用研究在技术上与国外相比还有较大的差距。其主要表现在以下几个方面:
(1)生胶品种少。是耐低温、耐碱性、耐强氧化剂、耐含甲醇汽油性、可有机过氧化物硫化、低粘度等胶种的开发；
(2)配合技术落后。由于原材料品种单一，可选择的余地较小，所以定型的胶料配方并不多；
(3)加工技术及设备急待改进。由于实现注射成型加工，所以产品质量稳定性差、生产效率也比较低；
(4)科研经费不足。FKM有不少重要的课题急待研究和开发，但遗憾的是因经费问题而有许多高级技术人员只能无奈地从事着与操作工同样的搬模具的工作；
(5)人才断层。随着科研体制、分配体制的变化，自1985年以后，就已经出现了人才脱节、断层的现象。是近几年，这一问题尤为突出，甚至有不少年青的、高学历的技术人员，目前还在重复着70-80年代已经完成的基础性研究课题的工作，这样不仅造成了人力、财力和资源的大浪费，而且对人才培养、技术都是不利的。
因此，期望管理层或有识之士能够关注我国有机氟工业的发展，尽快缩小与国外公司(杜邦、3M、大金等)在技术上的差距，因为我们拥有自己的技术和材料，是在国防高科技领域应用的技术和材料。当然，FKM的制造厂家、加工厂家与用户的密切配合也是重要的。
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氟橡胶被称为“橡胶王”，是一种含氟高分子弹性体，具有的耐介质功能、耐高温功能、耐酸碱功能和耐高真空功能，但耐低温功能较差，使用受到限制。
若将氟橡胶与氟硅橡胶并用，制备氟橡胶/氟硅橡胶并用胶，功能会发生什么影响呢？
氟硅橡胶是一种侧链含有氟原子的硅橡胶，其主链为硅氧键，分子链柔顺性好，耐低温功能。氟硅橡胶中含有一定量不饱和键，能够选用过氧化物硫化系统进行硫化。
氟橡胶的硫化温度和硫化时刻与氟硅橡胶大致相同，两者能够完成共硫化，因此这两种橡胶并用在理论上具有可行性。
中国器工业集团第五三研究所选取如下材料，进行了试验
氟橡胶，商标PL958
氟硅橡胶，商标AFS-R-1003
硅橡胶，商标110-2
物理功能比照
不同并用比氟橡胶/氟硅橡胶并用胶的物理功能如表2所示
从表2能够看出，当氟橡胶/氟硅橡胶并用比为8/2时，并用胶的物理功能较好，这是由于该并用比下，氟橡胶与氟硅橡胶构成相互涣散较好的结构，而氟硅橡胶的份额相对增大或减小均会使两相相容性变差。
耐介质功能和脆性温度
体积（质量）变化率是试样在介质中处理前后体积（质量）的变化率，其值越小，试样的耐介质功能越好，反之越差。不同并用比氟橡胶/氟硅橡胶并用胶的耐介质功能和脆性温度如表3所示。
从表3能够看出:跟着氟硅橡胶用量增大，并用胶的耐介质功能略有下降，耐低温功能显着提高；普通氟橡胶的脆性温度仅为－20 ℃左右，当氟橡胶/氟硅橡胶并用比为5/5和8/2时，并用胶的脆性温度别离可达
－52和－45 ℃，耐低温功能大幅提高；氟硅橡胶提高并用胶耐低温功能的同时并未使其耐介质功能大幅下降，即便氟橡胶/氟硅橡胶并用比为5/5，并用胶仍具有的耐介质功能。
选取氟橡胶/氟硅橡胶并用比为8/2和5/5的并用胶进行断面微观形状剖析
当氟橡胶/氟硅橡胶并用比为8/2时，并用胶构成了均匀的相态结构，未呈现显着分层，阐明两种胶完成了共硫化，宏观表现出的物理功能；当氟橡胶/氟硅橡胶并用比为5/5时，并用胶呈现显着的中空区域，受力时会发生裂纹使其功能显着下降，这表明两种胶混合均匀，不能构成涣散均匀的结构。
结论:
（1）跟着氟硅橡胶用量增大，并用胶的脆性温度下降，耐低温功能显着提高。
（2）当氟橡胶/氟硅橡胶并用比为8/2时，并用胶的微观结构未呈现显着分层现象，物理功能较好。