Как силиконовый PSA лидирует в отраслевых изменениях?

Силиконовые клеи-расплавы как класс функциональных клеящих материалов на основе силиконовых полимеров, их ценность отражается не только в базовых адгезионных свойствах, но и в способности выдерживать экстремальные условия и уровне проектируемости материаловедения. Как силиконовый PSA меняет отрасль?

Силиконовый PSA имеет значительные преимущества: его термостойкость превосходна, может работать в диапазоне от -65 ℃ до 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.

Следующие пять аспектов технологических инноваций и областей применения силиконовых клеев-расплавов:

• Каков состав силиконового PSA?
• Каковы свойства силиконового PSA?
• Каковы сценарии применения силиконового PSA?
• What is the technology innovation direction of  Silicone PSA?
• Как улучшить характеристики силиконового PSA?

1. Каков состав силиконового PSA?

Система состава силиконового клея-расплава по сути является результатом микрофазового регулирования силиконовой смолы и силиконового каучука, преимущества в производительности обусловлены синергетическим эффектом двух компонентов:

(1) Силиконовая смола (MQ смола):

Структура MQ смолы состоит из монофункциональных (M-звено, R3SiO1/2) и тетрафункциональных (Q-звено, SiO4/2) звеньев, образующих трехмерный сетчатый каркас в процессе гидролитической поликонденсации. Органические группы (например, метил, фенил) в M-звене регулируют полярность смолы, в то время как Q-звено определяет плотность сшивания. Например, в составах для высокотемпературных клеев замена метила фенилом повышает термостойкость (температура стеклования Tg увеличивается до более чем 200 ℃), а увеличение доли Q-звена усиливает закрепляющую силу на металлической подложке.

(2) Силиконовый каучук (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) Сшивающая система:

Платино-катализируемое аддитивное отверждение (гидросилилирование) в настоящее время является основным процессом, который обеспечивает контролируемое сшивание за счет количественной реакции между Si-H-связью и винилом. По сравнению с традиционным пероксидным отверждением, платино-катализируемая система без выделения побочных продуктов особенно подходит для медицинских или оптических клеев. Например, клей для медицинских повязок с использованием замедленного платинового катализатора при комнатной температуре сохраняет жидкое состояние для удобства нанесения, при нагревании до 80 ℃ через 10 минут завершает отверждение, чтобы избежать повреждения термочувствительной подложки.

(4) Функциональные наполнители:

Добавьте дисперсию по размерам частиц оптимизированного нитрида алюминия (AlN, теплопроводность 320 Вт/м·К) или модифицированную по поверхности окись алюминия (теплопроводность 30 Вт/м·К), что позволяет снизить тепловое сопротивление термопроводящего клея до менее 0,5 ℃-см²/Вт. Для электропроводящего клея серебросодержащий медный порошок (размер частиц 5-10μм, наполнение 60-70 мас.%) может обеспечивать объемное удельное сопротивление <0,01 Ω-см, одновременно контролируя стоимость на уровне 1/3 от стоимости чистого серебряного наполнителя.

2. Каковы особенности силиконового клея-герметика (PSA)?

(1) Термостойкость:

Энергия связи кремний-кислород (Si-O) составляет до 452 кДж/моль, что значительно выше, чем у связи C-C (347 кДж/моль), что является основой термостойкости. В качестве примера рассмотрим типичный электронный силиконовый клей-герметик: после старения при 250 ℃ в течение 1000 часов, сохранение прочности отслаивания под 180 ℃ ° все еще превышает 80%, в то время как акрилатный клей в этих условиях полностью обугливается и выходит из строя. Более того, введение термостойких добавок (например, оксида церия) позволяет улавливать свободные радикалы, образующиеся при высоких температурах, повышая температуру термического разложения с 300 ℃ до 450 ℃, °, что удовлетворяет требованиям крепления кабелей в моторном отсеке аэрокосмических двигателей.

(2) Химическая инертность:

Метильные группы молекулярной цепи PDMS образуют плотный гидрофобный слой, который эффективно препятствует проникновению полярных растворителей. Испытательные данные показывают, что после 24-часового погружения в концентрированную серную кислоту (98%) толщина клеевого слоя увеличивается менее чем на 5%, в то время как акрилатный клей расширяется более чем на 200%. Кроме того, пик поглощения УФ-излучения силоксановой сетки находится в коротковолновой области (<250 нм), что значительно ниже интенсивности УФ-излучения солнечного спектра на Земле (280-400 нм), поэтому срок службы на открытом воздухе может превышать 20 лет, что более чем в 3 раза превышает атмосферостойкость полиуретанового клея.

(3) Электротехнические характеристики:

На высокой частоте 10 ГГц диэлектрическая проницаемость (ε) силиконового клея-герметика стабильно составляет 2,8-3,2, а коэффициент потерь (tgδ) <0,002, что делает его идеальным выбором для инкапсуляции модулей 5G миллиметровых волн. Например, производитель антенн для базовых станций использовал кастомизированную силиконовую клеевую пленку вместо традиционной эпоксидной смолы, что позволило снизить потери передачи сигнала с 0,15 дБ/см до 0,03 дБ/см, одновременно решив проблему растрескивания на границе раздела, вызванную несоответствием коэффициента теплового расширения (КТР).

(4) Биосовместимость:

Ключевым условием прохождения теста на цитотоксичность ISO 10993-5 является контроль остаточного количества низкомолекулярных циклических силоксанов (D4-D6). Передовая технология использует молекулярную дистилляцию для снижения содержания D4 с обычных 500 млн−1 до менее 50 млн−1 и уменьшает адсорбцию белков путем поверхностного прививания цепочек полиэтиленгликоля (ПЭГ). При испытании ленты для фиксации кардиостимулятора методом 30-дневной имплантации in vivo уровень воспалительной реакции составил 0 баллов (нет раздражения), в то время как традиционная акрилатная лента показала 2 балла (умеренное раздражение).

XJY-301 Силиконовый Клей Чувствительный к Давлению (PSA)

Изготавливается из специфической структуры силиконовой смолы и высокомолекулярного полидиметилсилоксана в сочетании с органическими клеями для конкретных сценариев применения.

По сравнению с натуральным каучуком, он отличается термостойкостью, высокой стабильностью, хорошей электроизоляцией, хорошей прозрачностью, высокой адгезией и химической стойкостью. В обработке промышленных изделий, электронной обработке, оптических материалах, здравоохранении, а также в таких областях, как слюдяная лента, сплайсинг-лента, защитная пленка, клеи-расплавы имеют широкий спектр применения.

3. Каковы сценарии применения силиконового PSA?

3.1 Электротехническая и электронная промышленность: 

Фиксация гибких печатных плат (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 Па) на фиксированном конце для предотвращения ползучести, что позволило успешно снизить процент брака с начальных 15% до менее 0,3%. С точки зрения стоимости, хотя цена единицы органического силикона в три раза выше, чем у акрилового клея, общая стоимость BOM снизилась на 12% за счет уменьшения использования таких структурных компонентов, как экраны.

(2) Термоинтерфейсные материалы для чипов:

На примере чипа GPU: замена традиционной силиконовой смазки на силиконовый теплопроводящий клей с наполнителем из нитрида бора (12 Вт/м·К) снижает термическое сопротивление интерфейса с 0,8 ℃ – cm ² /W понижается до 0,3 ℃ – cm ² /W, температура перехода чипа снижается на 18 ℃, при одинаковом энергопотреблении вычислительная мощность снижается на 71%. Более примечательно, что благодаря тиксотропным свойствам толщина клеевого слоя может контролироваться на уровне 50±5μмкм в условиях вертикального монтажа, что позволяет избежать неравномерности толщины, вызванной подвижностью традиционных материалов с фазовым переходом.

(3) Применение в электромагнитном экранировании:

Экранирующая крышка базовой станции 5G требует поверхностного импеданса <0,1 Ω/кв и длительной стойкости к солевому туману. Благодаря композиту из серебряных нанопроволок (диаметр 50 нм, соотношение сторон > 1000) и силиконовой смолы разработана электропроводящая и гибкая адгезивная пленка. При испытании на прибрежной базовой станции после 2000 часов воздействия солевого тумана эффективность экранирования сохранялась выше 60 дБ, в то время как токопроводящее эпоксидное покрытие из-за миграции серебра снизило эффективность до 40 дБ.

3.2 Медицинская и здравоохранительная сфера

(1) Инновации в медицинских повязках:

Традиционные гидроколлоидные повязки сталкиваются с проблемой потери адгезии после впитывания экссудата. Благодаря введению микропористой структуры (размер пор 20–50μмкм) новый органический силикагель сохраняет воздухопроницаемость (MVTR > 2000 г/м²²/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) Носимые медицинские устройства:

Датчики непрерывного мониторинга глюкозы (CGM) требуют сохранения коллоидом адгезионной силы >1 Н/см даже при погружении в пот. Путем создания бионической структуры массива микростолбиков (100 μмкм в диаметре и 200 μм в высоту), мокрая адгезия органического силикагеля увеличивается до 80% от сухого состояния, и “контролируемый отказ” Режим принимается при отслаивании, чтобы избежать повреждения эпидермиса. Тестирование продукта показывает, что в условиях потоотделения при занятиях спортом скорость отслаивания за 14 дней составляет <21%, в то время как у традиционной медицинской акриловой клеевой основы скорость отслаивания составляет 151%.

(3) Трансдермальная система доставки лекарственных средств:

На примере пластыря с фентанилом, органический силикон используется в качестве резервуара для лекарственного средства с контролируемым высвобождением, и его трехмерная сетевая структура позволяет точно регулировать коэффициент молекулярной диффузии. Регулируя плотность сшивки, можно сузить диапазон флуктуаций высвобождения лекарственного средства за 72 часа с ± 25% до ± 8%, при этом значительно улучшается плавность концентрации лекарственного средства в крови, что снижает частоту побочных эффектов.

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

(1) Оптимизация состава материалов

Функционализированный наполнитель: за счет добавления графена, нитрида бора и других наноматериалов разрабатываются высокотеплопроводящие (> 10 Вт/м·К), электропроводящие или электромагнитные экранирующие клеи-расплавы.;

Экологически чистая система растворителей: разработка водных или УФ-отверждаемых силиконовых клеев-расплавов для снижения выбросов ЛОС.;

Динамическое обратимое склеивание: основанное на обратимых химических связях, таких как связи Дильса-Альдера, для многократного склеивания адгезивного слоя и неразрушающего отслаивания.

(2) Технологические инновации

Технология точного нанесения покрытия: сверхтонкое покрытие (<10μм) и узорчатое покрытие для удовлетворения потребностей миниатюрных электронных устройств;

Система онлайн-контроля: в сочетании с ИИ-зрением для обнаружения дефектов клеевого слоя и повышения выхода продукции;

Технология 3D-печати: разработка силиконовых паст на основе чувствительного к давлению клея, пригодных для экструзионной 3D-печати, для расширения возможностей склеивания сложных конструкций;.

(3) Новые области применения

Гибкая электроника: для склеивания области шарнира складного экрана мобильного телефона и упаковки растяжимых схем;

Космические исследования: применение радиационно-стойкого чувствительного к давлению клея на спутниковых солнечных панелях;

Бионические медицинские устройства: чувствительный к давлению клей с модулем упругости, подобным кожному, для бионического протезного интерфейса.

5. Как улучшить характеристики силиконового PSA?

Кремнийорганический чувствительный к давлению клей, в то время как традиционные акриловые или каучуковые чувствительные к давлению клеи с трудом удовлетворяют требованиям высокотехнологичных сценариев, благодаря уникальным физико-химическим свойствам, придаваемым силиконовой основной цепью, стал незаменимым в таких областях, как точная электроника, здравоохранение, новые энергетические транспортные средства и другие. “невидимый страж”. Как повысить конкурентоспособность продукции?

XJY Силиконы является одним из ведущих силиконовая смола MQ и Силикон VMQ производителей в Китае, обладая более чем 30-летним опытом НИОКР и производства в силиконовой отрасли, а также более чем 15 связанными патентами и технической поддержкой. Наши продукты из силиконового сырья может удовлетворить потребности область чувствительных к давлению клеев и обеспечить предоставление разнообразных индивидуальных решений.