Como a adesiva de silicone está liderando a mudança na indústria?

Os adesivos sensíveis à pressão de silicone, como uma classe de polímeros de silicone no centro dos materiais adesivos funcionais, têm seu valor não apenas refletido no desempenho básico de adesão, mas também na capacidade de suportar ambientes extremos e no nível de design da ciência dos materiais. Como o Silicone PSA está liderando a mudança na indústria?

O Silicone PSA tem vantagens significativas: sua resistência à temperatura é excelente, podendo estar em -65 ℃ a 300° ℃ under extreme temperatures to maintain stability, suitable for high-temperature electronic equipment and low-temperature environments. Strong weather resistance, high resistance to UV, ozone, and other environmental factors, and  long outdoor service life. Excellent chemical stability, resistant to a wide range of acids, alkalis, and solvents. In addition, good adhesive strength with light pressure to difficult-to-bond materials such as PTFE, and good exhaust performance in the bonding process to ensure tight bonding.

Os seguintes cinco aspectos da inovação tecnológica e áreas de aplicação do adesivo sensível à pressão de silicone:

• Qual é a composição do Silicone PSA?
• Quais são as propriedades do Silicone PSA?
• Quais são os cenários de aplicação do Silicone PSA?
• What is the technology innovation direction of  Silicone PSA?
• Como melhorar o desempenho do Silicone PSA?

1. Qual é a composição do Silicone PSA?

O sistema de formulação do adesivo sensível à pressão de silicone é essencialmente o resultado da regulação de microfase da resina de silicone e do elastômero de silicone, e suas vantagens de desempenho vêm do efeito sinérgico dos dois:

(1) Resina de silicone (resina MQ):

A resina MQ consiste em estrutura monofuncional (unidade M, R3SiO1/2) e tetrafuncional (unidade Q, SiO4/2), através da reação de hidrólise e policondensação para formar um esqueleto de rede tridimensional. Entre elas, os grupos orgânicos (por exemplo, metila, fenila) na unidade M podem regular a polaridade da resina, enquanto a unidade Q determina a densidade de reticulação. Por exemplo, em formulações de adesivos de alta temperatura, a fenila em vez da metila pode aumentar a resistência ao calor (temperatura de transição vítrea Tg aumentada para mais de 200 ℃), e aumentar a proporção da unidade Q pode aumentar a força de ancoragem no substrato metálico.

(2) Elastômero de silicone (PDMS):

The long-chain linear structure of polydimethylsiloxane (PDMS) (molecular weight usually 500,000-1,000,000) gives the system flexibility. The energy storage modulus (G’) of the colloid can be precisely controlled by adjusting the mass ratio of PDMS to MQ resin (typical range 1:1 to 4:1). For example, when the percentage of PDMS is increased, G’ decreases from 10^5 Pa to the 10^4 Pa level, and the colloid shifts from hard bonding to soft cushioning characteristics, which is suitable for shock-absorbing bonding in vibration environments.

(3) Sistema de reticulação:

A cura por adição catalisada por platina (Hidrossililação) é atualmente o processo dominante, que alcança a reticulação controlada através da reação quantitativa entre a ligação Si-H e o vinil. Em comparação com a cura tradicional por peróxido, o sistema catalisado por platina sem liberação de subprodutos é especialmente adequado para adesivos de grau médico ou óptico. Por exemplo, um adesivo para curativo médico usando um catalisador de platina retardado, à temperatura ambiente para manter um estado líquido para facilitar a aplicação, aquecendo a 80 ℃ após 10 minutos para completar a cura, para evitar danos por alta temperatura ao substrato sensível ao calor.

(4) Cargas funcionais:

Adicione nitreto de alumínio com distribuição de tamanho de partícula otimizada (AlN, condutividade térmica 320 W/m-K) ou alumina modificada superficialmente (condutividade térmica 30 W/m-K), o que pode fazer a resistência térmica do adesivo termicamente condutor cair para menos de 0,5 ℃-cm²/W. Para adesivo condutor, pó de cobre revestido de prata (tamanho de partícula 5-10μm, carregado com 60-70% em peso) pode ser mantido com resistividade volumétrica <0,01 Ω-cm ao mesmo tempo, o controle de custos no filler de prata pura 1/3.

2. Quais são as características do PSA de Silicone?

(1) Resistência a altas temperaturas:

A energia de ligação da ligação silicone-oxigênio (Si-O) é de até 452 kJ/mol, muito maior do que a ligação C-C (347 kJ/mol), que é a raiz da resistência ao calor. Tomemos como exemplo um adesivo sensível à pressão de silicone de grau eletrônico típico, após envelhecimento a 250 ℃ por 1000 horas, sua 180 ℃ taxa de retenção da resistência ao descolamento ainda é superior a 80%, enquanto o adesivo acrílico nesta condição foi completamente carbonizado e falhou. Mais notavelmente, a introdução de aditivos resistentes ao calor (como óxido de cério) pode capturar os radicais livres gerados em altas temperaturas, a temperatura de decomposição térmica de 300 ℃ para 450 ℃, para atender às necessidades de fixação de cabos no compartimento do motor aeroespacial.

(2) Inércia química:

O grupo metila da cadeia molecular PDMS forma uma camada hidrofóbica densa, que pode bloquear efetivamente a penetração de solventes polares. Dados de teste mostram que, após 24 horas de imersão em ácido sulfúrico concentrado (98%), a espessura da camada adesiva expande <5%, enquanto o adesivo acrílico expande mais de 200%. Além disso, o pico de absorção UV da rede de siloxano está localizado na região de ondas curtas (<250nm), que é muito menor do que a intensidade UV do espectro solar no solo (280-400nm), portanto, a vida útil externa pode chegar a mais de 20 anos, o que é mais de 3 vezes maior do que o desempenho de intemperismo do adesivo de poliuretano.

(3) Desempenho elétrico:

Em alta frequência de 10GHz, a constante dielétrica (ε) do adesivo sensível à pressão de silicone é estável em 2.8-3.2, e o fator de perda (tanδ) é < 0,002, o que é uma característica que o torna uma escolha ideal para a encapsulação de módulos de antena de ondas milimétricas 5G. Por exemplo, um fabricante de antenas de estação base usou um filme adesivo de silicone personalizado em vez de resina epóxi tradicional para reduzir a perda de transmissão de sinal de 0,15 dB/cm para 0,03 dB/cm, enquanto resolvia o problema de fissuração da interface causado pelo descasamento do coeficiente de expansão térmica (CTE).

(4) Biocompatibilidade:

A chave para passar no teste de citotoxicidade ISO 10993-5 é controlar a quantidade residual de siloxano cíclico de baixo peso molecular (D4-D6). O processo avançado usa destilação molecular para reduzir o teor de D4 dos convencionais 500 ppm para menos de 50 ppm e reduz a adsorção de proteínas através do enxerto superficial de segmentos de cadeia de polietilenoglicol (PEG). Uma fita de fixação de marcapasso foi testada por implantação in vivo de 30 dias, e o nível de resposta inflamatória foi grau 0 (sem irritação), enquanto a fita de acrilato tradicional foi grau 2 (irritação moderada).

Adesivo Sensível à Pressão de Silicone XJY-301

É feito a partir da estrutura específica de resina de silicone e polidimetilsiloxano de alto peso molecular em conjunto com adesivos orgânicos para condições específicas de cenário.

Em comparação com a borracha natural, caracteriza-se por resistência ao calor, alta estabilidade, boa isolação elétrica, boa transparência, alta adesão ao descolamento e resistência química. No processamento de produtos industriais, processamento eletrônico, materiais ópticos, saúde e fita de mica, fita de emenda, filme protetor e outros campos, as propriedades de PSA têm uma ampla gama de aplicações.

3. Quais são os cenários de aplicação do PSA de silicone?

3.1 Indústria elétrica e eletrônica: 

Fixação de placa de circuito flexível (FPC):

In the folding screen phone, the hinge area FPC needs to withstand more than 200,000 times of dynamic bending. By optimizing the modulus gradient design, the silicone pressure-sensitive adhesive adopts a low-modulus adhesive (G’=5×10^4 Pa) in the bending area to absorb stress, and a high-modulus adhesive (G’=2×10^5 Pa) na extremidade fixa para evitar fluência, o que reduziu com sucesso a taxa de falha de 15% inicial para menos de 0,3%. Em termos de custo, embora o preço unitário do silicone orgânico seja três vezes maior que o do adesivo acrilato, o custo total da BOM caiu 12% devido à redução no uso de componentes estruturais, como blindagens.

(2) Materiais de interface térmica para chips:

Tomando um chip GPU como exemplo, o uso de adesivo de silicone com condutividade térmica preenchido com nitreto de boro (12 W/m-K) para substituir a graxa de silicone tradicional, a resistência térmica da interface de 0,8 ℃ – cm ² / W para 0,3 ℃ – cm ² / W, a temperatura da junção do chip reduziu 18 ℃, o mesmo consumo de energia sob a mesma potência aritmética reduziu em 7%. Mais notável é que suas propriedades tixotrópicas permitem que a espessura da camada adesiva seja controlada em 50±5μm sob condições de instalação vertical, evitando o problema de espessura irregular causado pela mobilidade dos materiais tradicionais de mudança de fase.

(3) Aplicações de blindagem eletromagnética:

A tampa de blindagem da estação base 5G requer impedância de superfície <0,1 Ω\/sq e resistência à corrosão por névoa salina de longo prazo. Através da combinação de nanofios de prata (diâmetro 50nm, relação de aspecto > 1000) e resina de silicone, foi desenvolvido um filme adesivo condutor e flexível. Em um teste em estação base costeira, após 2000 horas de teste de névoa salina, a eficácia de blindagem ainda permanece acima de 60dB, enquanto o revestimento condutor de resina epóxi, devido à migração de prata, resultou na atenuação da eficácia para 40 dB.

3.2 Campo médico e de saúde

(1) Inovação em curativos médicos:

Curativos hidrocoloides tradicionais enfrentam o problema de perda de viscosidade após absorção de exsudato. Ao introduzir uma estrutura microporosa (tamanho de poro 20-50μm), o novo gel de sílica orgânica mantém a permeabilidade ao ar (MVTR>2000 g\/m²/day) while realizing directional fluid management – the upper layer of hydrophobic silica gel blocks bacterial invasion, and the lower hydrophilic modified layer guides the lateral diffusion of exudate, which extends the adherence maintenance time from 3 days to 7 days. to 7 days. Clinical data shows that the chronic wound healing cycle is shortened by 30% and dressing change frequency is reduced by 50%.

(2) Dispositivos médicos vestíveis:

Sensores de monitoramento contínuo de glicose (CGM) exigem que o colóide mantenha uma força de adesão >1 N\/cm mesmo sob imersão em suor. Ao construir uma estrutura de matriz de micropilares biomimética (100 μm de diâmetro e 200 μm de altura), a adesão úmida do gel de sílica orgânica é aumentada para 80% do estado seco, e uma “falha controlada” modo é adotado ao descascar para evitar danificar a epiderme. Um teste de produto mostra que em condições de suor durante esportes, a taxa de descolamento em 14 dias é <2%, enquanto a taxa de descolamento do adesivo acrílico médico tradicional é de 15%.

(3) Sistema de administração transdérmica de medicamentos:

Tomando o adesivo de fentanil como exemplo, o gel de sílica orgânica é usado como reservatório de medicamento e camada de liberação controlada, e sua estrutura tridimensional pode ajustar com precisão o coeficiente de difusão molecular. Ao ajustar a densidade de reticulação, a taxa de flutuação da liberação do medicamento em 72 horas é reduzida de ± 25% para ± 8%, e a suavidade da concentração do medicamento no sangue é significativamente melhorada, reduzindo a incidência de efeitos colaterais.

4. What is the technology innovation direction of  Silicone PSA?

(1) Otimização da formulação do material

Compósito de carga funcionalizada: através da adição de grafeno, nitreto de boro e outros nanomateriais, o desenvolvimento de adesivo sensível à pressão de alta condutividade térmica (> 10W\/m-K), condutor ou de blindagem eletromagnética;

Sistema de solvente ecologicamente correto: desenvolvimento de adesivos sensíveis à pressão de silicone à base de água ou curáveis por UV para reduzir as emissões de VOC;

Ligação dinâmica reversível: baseada em ligações químicas reversíveis, como Diels-Alder, para obter múltiplas ligações da camada adesiva e descascamento não destrutivo.

(2) Inovação tecnológica

Tecnologia de revestimento de precisão: revestimento ultrafino (<10μm) e revestimento padronizado para atender às necessidades de dispositivos eletrônicos miniaturizados;

Sistema de inspeção on-line: combinado com visão de IA para detectar defeitos na camada adesiva e melhorar o rendimento da produção;

Tecnologia de impressão 3D: desenvolver pastas adesivas sensíveis à pressão de silicone adequadas para impressão 3D por extrusão para expandir os cenários de colagem de estruturas complexas.

(3) Campo de aplicação emergente

Eletrônicos flexíveis: para colagem da área de dobradiça de telas dobráveis de celulares e embalagem de circuitos esticáveis;

Exploração espacial: adesivo sensível à pressão resistente à radiação na aplicação de painéis solares de satélite;

Dispositivos médicos biônicos: módulo de elasticidade semelhante à pele do adesivo sensível à pressão para interface protética biônica.

5. Como melhorar o desempenho do PSA de silicone?

O adesivo sensível à pressão de silicone, no tradicional adesivo sensível à pressão à base de acrilato ou borracha, é difícil de atender ao cenário de alto nível; o adesivo sensível à pressão de silicone, em virtude das propriedades físico-químicas únicas conferidas pela cadeia principal de silicone, tornou-se uma eletrônica de precisão, cuidados médicos e de saúde, veículos de nova energia e outros campos do “guardião invisível”. Como melhorar a competitividade dos produtos?

XJY Silicones é um dos principais resina de silicone MQ e Silicone VMQ A nossa empresa é um dos principais fabricantes de silicone na China, com mais de 30 anos de experiência em I&D e fabrico na indústria do silicone, bem como mais de 15 patentes relacionadas e apoio técnico. A nossa produtos de matérias-primas de silicone pode satisfazer as necessidades dos campo de adesivo sensível à pressão e apoiar o fornecimento de diversid soluções personalizadas.