Quelles sont les performances de l'adhésif silicone PSA ?

Les perspectives du marché des adhésifs sensibles à la pression en silicone devraient continuer à croître au cours des prochaines années. Avec le développement rapide des industries électroniques, automobiles et de la construction, la demande pour des adhésifs sensibles à la pression en silicone à haute performance et respectueux de l'environnement augmente. Notamment dans les domaines des véhicules à énergie nouvelle et des maisons intelligentes, la demande pour leurs applications a considérablement augmenté. Quelles sont les exigences techniques des adhésifs sensibles à la pression en silicone ?

Grâce à son inertie chimique unique, sa résistance aux températures extrêmes, sa biocompatibilité et ses propriétés viscoélastiques ajustables, le silicone PSA est devenu un matériau fonctionnel indispensable dans l'industrie moderne. L'adhésif sensible à la pression en silicone peut lier une variété de matériaux difficiles à coller, tels que les polyoléfines non traitées en surface, les plastiques fluorés, le polyimide et le polycarbonate. De plus, il possède de bonnes propriétés diélectriques et une résistance au vieillissement, et peut résister à l'érosion de la lumière ultraviolette, de l'ozone et d'autres facteurs environnementaux.

Il y a cinq aspects à présenter pour le silicone PSA :

• Quelle est la composition chimique du silicone PSA ?
• Domaine médical et de la santé
• Domaine de fabrication de dispositifs électroniques
• Fabrication industrielle et domaines émergents

1. Quelle est la composition chimique du silicone PSA ?

1.1 Polymère de base : polydiméthylsiloxane (PDMS)

La chaîne principale du PDMS est constituée d'atomes de silicium (Si) et d'oxygène (O) alternés (-Si-O-Si-), chaque atome de silicium connectant deux groupes méthyle (-CH₃pour former une chaîne flexible hélicoïdale. Les propriétés de liaison chimique sont les suivantes :

(1) Énergie de liaison Si-O : 452 kJ/mol (nettement supérieure aux 348 kJ/mol de la liaison C-C), conférant une grande stabilité thermique ;

(2) Angle de liaison et liberté de rotation : l'angle de liaison Si-O-Si est d'environ 143°, et la barrière d'énergie rotationnelle libre n'est que de 0,8 kJ/mol, ce qui rend la chaîne moléculaire extraordinairement flexible ;

Répartition de la masse moléculaire : on choisit généralement un PDMS d'une masse moléculaire de 200 000 à 500 000, et la fraction de faible masse moléculaire (<5%) doit être strictement éliminée pour éviter les migrations.

1.2 Résine de tackifier : résine MQ

MQ resin is condensed from monofunctional trimethylsiloxane (M unit, (CH3)3SiO1/2(CH3)3SiO1/2) and tetrafunctional silicon dioxide (Q unit, SiO4/2SiO4/2), its The M/Q ratio (typically 0.6-0.8) determines the tackifying efficiency of the resin, and the MQ resin is physically entangled with the PDMS chains to form a hydrogen-bonding network, which lowers the energy storage modulus (G’) and improves adhesion;

Il a un point de ramollissement de 80 à 150°C et maintient l'adhésion à haute température ; généralement, le rapport massique de PDMS à la résine MQ est de 1:0,5 à 1:1,2.

1.3 Système de réticulation

(1) Réticulation par peroxyde

Agents de réticulation couramment utilisés : peroxyde de diisopropyle (DCP), peroxyde de benzoïle (BPO).

Mécanisme de réaction : température élevée (>160 ℃décomposition des radicaux libres, capture de l'atome d'hydrogène méthylique sur la chaîne du PDMS, formation de réticulations inter-chaînes ;

Contrôle de la densité de réticulation : addition de DCP de 0,5 à 2 phr (pour 100 résines), densité de réticulation atteignant 1 × 10-⁴ mol/cm³ (mesuré par la méthode de dissolution);

(2) Addition réticulée catalysée par le platine

L'huile de silicone contenant de l'hydrogène (Si-H) et l'huile de silicone vinyl (Vi-PDMS) sous l'effet d'un catalyseur de platine subissent une réaction d'hydrosilénation.

Ce système de réticulation n'a pas de sous-produits, a une période d'applicabilité longue (>8 h) et est adapté aux revêtements de précision ; cependant, la concentration de platine doit être dans la plage de 5 à 10 ppm, et un excès rendrait le colloïde fragile.

XJY-301 Adhésif sensible à la pression en silicone

Il est fabriqué à partir de la structure spécifique de la résine de silicone et de polydiméthylsiloxane de poids moléculaire élevé, conjointement avec des adhésifs organiques pour des conditions scénariques spécifiques.

Comparé au caoutchouc naturel, il se caractérise par une résistance à la chaleur, une haute stabilité, une bonne isolation électrique, une bonne transparence, une forte adhérence au pelage et une résistance chimique. Dans le traitement des produits industriels, de l'électronique, des matériaux optiques, des soins de santé et des rubans à mica, des rubans de collage, des films de protection et d'autres domaines, les propriétés PSA trouvent une large gamme d'applications.

2. Domaine médical et de la santé

2.1 Système de délivrance transdermique de médicaments

Les patchs transdermiques fournissent une libération prolongée de médicaments (par exemple, fentanyl, médicaments de thérapie de remplacement de la nicotine) à travers la peau, évitant les effets de premier passage et améliorant l'observance des patients.

Advantages:

Adhérence à long terme : doit être continuellement attachée à la surface de la peau pendant 3 à 7 jours, avec un taux de décollement de <5% ;

Perméabilité à l'humidité et à l'air : le taux de transmission de la vapeur d'eau (MVTR) doit être >2000 g/m²/jour pour prévenir la macération de la peau ;

Compatibilité des médicaments : le colloïde n'adsorbe pas les molécules de médicament, assurant un taux de libération stable (cinétique de grade zéro).

Solutions de colles sensibles à la pression en silicone :

(1) Conception de la structure moléculaire : utilisation d'un réseau PDMS à faible densité de réticulation (espacement des points de réticulation > 10 nm) pour permettre la libre diffusion des molécules de médicament ;

(2) Modification interfaciale : introduction de chaînes latérales de polyéthylène glycol (PEG) hydrophiles pour équilibrer la perméabilité à l'humidité et l'adhérence ;

(3) Validation clinique : Validation du profil de libération du médicament par des expériences de permécutanation ex vivo (cellule de diffusion de Franz) pour s'assurer que la déviation de la libération cumulée à 72 heures est <10%.

L'application de colles sensibles à la pression en silicone dans les systèmes de délivrance transdermique de médicaments nécessite une attention particulière : les petites molécules de siloxane (par exemple, D4, D5) peuvent provoquer des irritations cutanées, et la quantité résiduelle doit être réduite à <50 ppm par un processus de désemmagement à haute température sous vide ; les électrolytes dans la sueur réduisent l'adhérence interfaciale, et la résistance à la transpiration peut être améliorée par greffage de surface de polymères ioniques amphotères (par exemple, bêtaïnes sulfonées).

2.2 Électrodes médicales et biocapteurs

Les électrodes ECG, les capteurs EEG et d'autres dispositifs d'attachement à long terme doivent garantir la stabilité du signal et la sécurité cutanée.

Advantages:

(1) Conductivité : résistivité volumique <1 Ω-cm, réduisant le bruit du signal ;

(2) Biocompatibilité : conforme aux normes de cytotoxicité ISO 10993-5 (survie cellulaire >90%) ;

(3) Viscoélasticité dynamique : s'adapter aux micromouvements de la peau (taux de déformation 0,1-10 Hz), fluctuations de la force de décollement <15%.

Solutions de colles sensibles à la pression en silicone :

(1) système composite conducteur : ajouter 20% -30% de paillettes d'argent (taille des particules 3-5 μm, rapport diamètre-épaisseur > 50:1), formant un réseau conducteur tridimensionnel, résistance carrée <1 Ω/sq;

(2) Renforcement de la flexibilité : Introduction de topologie PDMS en forme d'étoile pour réduire le module à 50-100 kPa, correspondant aux propriétés mécaniques de la peau ;

(3) Fonctionnalisation antibactérienne : chargé de 0,5% de nanoparticules de ZnO, le taux d'inhibition bactérienne contre Staphylococcus aureus est >99%.

3. Domaine de la fabrication de dispositifs électroniques

3.1 Emballage de dispositifs électroniques flexibles

Flexible OLED displays, wearable sensors, etc. need to maintain stable packaging under bending (radius of curvature 20%) conditions.

Advantages:

(1) Résistance à la fatigue : taux d'adhérence > 80% après 100 000 pliages ;

(2) Faible module : module de stockage d'énergie G' < 100 kPa, évitant la concentration de contraintes entraînant la rupture du dispositif ;

(3) Résistant au vieillissement par l'humidité et la chaleur : 1000 heures à 85°C℃atténuation de force de décollement /85% RH, <20%.

Solutions de colles sensibles à la pression en silicone :

(1) Optimisation de la topologie de chaîne moléculaire : utilisation d'une structure PDMS hyperramifiée, allongement à la rupture > 500% ;

(2) Disposition d'orientation des charges : ajout de nanotubes de carbone (NTC) 1%, orientation par champ électrique pour former un réseau conducteur anisotrope ;

(3) Technologie de renforcement d'interface : prétraitement du substrat avec un agent de couplage silane (par exemple, KH-550) et renforcement du travail d'adhésion à >200 mN/m.

3.2 Fixation temporaire de puces de semi-conducteurs

Le dicing des wafers et le processus d'encapsulation des puces nécessitent une fixation temporaire de l'appareil et l'absence de décollement résiduel dans les processus suivants.

Advantages:

(1) Stabilité à haute température : résistance à 180-250 ℃ procédé de soudage par reflow, pas de débordement de colle ou de carbonisation ;

(2) Force de décollage contrôlée : force de décollage à température ambiante >2 N/cm, chauffée à 80 ℃ inférieure à 0,1 N/cm ;

(3) Contamination ionique ultra-faible : Na⁺, K⁺ teneur <1 ppb, pour éviter la corrosion des puces.

Solutions de colles sensibles à la pression en silicone :

(1) Système thermo-réactif : ajout de microcapsules de paraffine 5% (température de transition de phase de 70 ℃), expansion volumique après chauffage pour déclencher le décollement de l'interface ;

(2) Synthèse ultra-propre : utilisation de la réaction d'addition catalysée par le platine pour éviter les résidus de peroxyde ;

(3) Contrôle d'épaisseur à l'échelle nanométrique : l'épaisseur de la couche adhésive est de 5±0.5 μµm par technologie de revêtement par micro-­gravure.

4. Fabrication industrielle et domaines émergents

4.1 Assemblage de batteries pour véhicules à énergie nouvelle

Fixation d'isolation entre les cellules dans le module de batterie de puissance, remplissage de l'interface de dissipation de thermique, etc.

Advantages:

(1) Ignifugeation : classe UL94 V-0, indice d'oxygène limite (LOI) > 30% ;

(2) Conductivité thermique : conductivité thermique en plan >5 W/mK, différence de température <5℃ (50 A charge/décharge conditions) ;

(3) Résistance à la corrosion par les électrolytes : immersion de 30 jours dans un électrolyte LiPF₆/EC-DMC, taux d'expansion volumique <3%.

Solutions de colles sensibles à la pression en silicone :

(1) Système synergique ignifuge : hydroxyde de magnésium (60%) et composés de platine catalysant la formation de carbone, taux de carbone résiduel >40% ;

(2) Construction du réseau de conductivité thermique : nanofeuilles de nitrure de bor (50%) arrangement orienté verticalement, conductivité thermique en plan de 12 W/mK ;

(3) Modification de la résistance chimique : ramification de la liaison latérale perfluoroalkyle, angle de contact >120°, résistance à la pénétration de l'électrolyte.

4.2 Système de thermorégulation aérospatiale

Pâte de dissipateur thermique satellite, isolation multilayer (MLI) de l'engin spatial fixée et autres applications en environnement extrême.

Advantages:

(1) Résistant aux irradiations spatiales : résistant à >1000 kGy γ-rayonnement, perte de qualité <1% ;

(2) Adhérence sur une plage de températures ultralarge : fluctuation de la force d'arrachement <30% de -196°C (azote liquide) à +300°C;

(3) Résistance à l'érosion par protons-oxygène : environnement de la basse orbite terrestre (LEO), taux de perte de masse <0,1 mg/cm²-h.

Solutions de colles sensibles à la pression en silicone :

(1) Copolymérisation de la phénylsiloxane : introduction de 20% de chaînes latéral phenyle, température de transition vitreuse (Tg) réduite à -120℃;

(2) Conception de la couchée de blindage nanométrique : couche d'oxyde cérium de 10 nm revêtue en surface, réfléchissant 99% du rayonnement UV ;

(3) Optimisation de la compatibilité au vide : contenu de matière volatile (CVCM) <0,01%, passage du test NASA ASTM E595.

5. Quels sont les défis des adhésifs sensibles à la pression en silicone ?

(1) Amélioration environnementale : Développement de monomères de silane à base de biodérivés (par exemple, des siloxanes dérivés de la cellulose) pour réduire la dépendance aux matières premières pétrolières ;

(2) Fabrication numérique : Optimisation des formulations avec l'apprentissage automatique (par exemple, les algorithmes d'optimisation bayésienne pour réduire les cycles de développement de 50%) ;

(3) Intégration multi-échelles : Réalisation de la conception intégrée du nano-fchargeur-micron-structure-macro-dispositif, franchissant les limites de performance actuelles.

6. Comment améliorer les performances des adhésifs sensibles à la pression en silicone ?

L'adhésif sensible à la pression en silicone est un adhésif sensible à la pression de haute performance, avec les performances excellentes suivantes : il possède une excellente résistance à la température, peut maintenir la stabilité à des températures extrêmes de -75 ℃ à 300 ℃ et n'est pas facile à ramollir, à se déformer ou à tomber en panne. Il possède une excellente résistance aux produits chimiques, à l'eau, aux huiles, aux solvants, à la dégradation thermique et à l'oxydation， une bonne adhérence de pelage et une force adhésive. Comment améliorer la compétitivité des produits ?

Silicones XJY est l'un des principaux résine silicone MQ et Silicone VMQ en Chine, avec plus de 30 ans d'expérience en matière de R&D et de fabrication dans l'industrie du silicone et plus de 15 brevets et supports techniques connexes. Nos produits à base de matières premières de silicone peut répondre aux besoins des domaine des adhésifs sensibles à la pression en silicone et soutenir la fourniture de solutions personnalisées et diversifiées.