環(huán)氧耐黃變促進劑在電子灌封膠、LED封裝材料中的實踐應(yīng)用
環(huán)氧耐黃變促進劑在電子灌封膠與LED封裝材料中的實踐應(yīng)用
作為一個從業(yè)十余年的化工人,我常常被問到這樣一個問題:“為什么我們做的電子灌封膠或者LED封裝材料用了一段時間之后就發(fā)黃了?是不是配方有問題?”其實,這背后隱藏著一個看似不起眼、實則非常關(guān)鍵的添加劑——環(huán)氧耐黃變促進劑。
今天,我就以一個“老化工”的身份,和大家聊聊這個聽起來有點專業(yè)但其實在日常生產(chǎn)中特別重要的東西:環(huán)氧耐黃變促進劑。它不僅關(guān)乎產(chǎn)品的外觀美觀,更直接影響到產(chǎn)品的使用壽命和市場競爭力。
一、從一塊發(fā)黃的灌封膠說起
還記得去年夏天,我出差去一家做電源模塊的企業(yè)。他們生產(chǎn)的灌封膠產(chǎn)品剛出廠時潔白如玉,可不到三個月,客戶那邊反饋說產(chǎn)品表面開始泛黃,甚至有的地方還出現(xiàn)了暗斑。企業(yè)老板急得不行,以為是原材料出了問題,結(jié)果一查才發(fā)現(xiàn),原來他們?yōu)榱丝刂瞥杀荆岩环N叫做“耐黃變促進劑”的添加劑給省掉了。
這個故事讓我意識到,很多人對這種添加劑的重要性缺乏足夠的認識。尤其是在電子灌封膠和LED封裝材料領(lǐng)域,黃變不僅僅是“不好看”,更是性能劣化的前兆。
二、什么是環(huán)氧耐黃變促進劑?
簡單來說,環(huán)氧耐黃變促進劑是一種添加在環(huán)氧樹脂體系中的功能性助劑,它的主要作用是抑制或延緩材料在光照、高溫等環(huán)境下發(fā)生氧化反應(yīng),從而防止顏色由白變黃的現(xiàn)象。
環(huán)氧樹脂本身具有優(yōu)異的機械性能、電氣絕緣性和粘接性能,但其分子結(jié)構(gòu)中含有苯環(huán)、醚鍵等容易氧化的基團。在紫外線照射、高溫烘烤或長期使用過程中,這些結(jié)構(gòu)會發(fā)生降解,生成醌類、酮類等有色物質(zhì),導(dǎo)致材料變黃。
而耐黃變促進劑就像是一位“抗氧化戰(zhàn)士”,通過吸收紫外光、捕捉自由基等方式,延緩或阻止這一過程的發(fā)生。
三、環(huán)氧耐黃變促進劑的應(yīng)用場景
1. 電子灌封膠
電子灌封膠主要用于保護電路板、芯片、電源模塊等電子元件免受外界環(huán)境(如濕氣、震動、腐蝕)的影響。這類材料通常要求具備良好的透明性、低收縮率和優(yōu)異的電氣性能。
但在實際使用中,如果材料發(fā)生黃變,不僅影響外觀,還可能改變其光學(xué)性質(zhì),進而影響設(shè)備的散熱和信號傳輸。
2. LED封裝材料
LED作為新一代照明光源,廣泛應(yīng)用于室內(nèi)外照明、顯示屏、背光源等領(lǐng)域。而LED封裝材料直接關(guān)系到發(fā)光效率、壽命以及色彩穩(wěn)定性。
尤其在白色LED中,若封裝材料發(fā)生黃變,會導(dǎo)致色溫漂移、亮度下降等問題,嚴重影響用戶體驗。因此,在LED封裝中使用耐黃變促進劑已成為行業(yè)標配。
四、常見的環(huán)氧耐黃變促進劑類型及特點
目前市面上常見的環(huán)氧耐黃變促進劑主要包括以下幾大類:
類型 | 常見代表 | 特點 | 適用范圍 |
---|---|---|---|
紫外線吸收劑 | UV-327、UV-531 | 吸收紫外線,減少光引發(fā)氧化反應(yīng) | 室外環(huán)境、高紫外線暴露場合 |
受阻胺類光穩(wěn)定劑(HALS) | Chimassorb 944、Tinuvin 622 | 捕獲自由基,抑制鏈式反應(yīng) | 室內(nèi)/室外通用,適用于長期使用 |
抗氧劑 | Irganox 1010、Irganox 1076 | 阻止熱氧化反應(yīng),提升材料熱穩(wěn)定性 | 高溫固化工藝中常用 |
復(fù)合型穩(wěn)定劑 | Tinuvin 4050、Chimassorb 81 | 多功能組合,兼顧抗紫外、抗氧化 | 對性能要求較高的高端產(chǎn)品 |
小貼士:在實際應(yīng)用中,往往采用“協(xié)同配方”策略,即多種促進劑復(fù)配使用,以達到佳效果。例如:HALS + 抗氧劑 + 紫外吸收劑的組合,在LED封裝中表現(xiàn)出色。
五、如何選擇合適的耐黃變促進劑?
選擇耐黃變促進劑并不是一件隨便的事情,需要根據(jù)具體的應(yīng)用場景、加工工藝、成本預(yù)算等因素綜合考慮。
五、如何選擇合適的耐黃變促進劑?
選擇耐黃變促進劑并不是一件隨便的事情,需要根據(jù)具體的應(yīng)用場景、加工工藝、成本預(yù)算等因素綜合考慮。
以下是一些參考建議:
1. 明確使用環(huán)境
- 如果產(chǎn)品用于戶外,應(yīng)優(yōu)先選用紫外線吸收劑+HALS組合;
- 若為室內(nèi)使用,可適當降低紫外線防護等級,重點考慮熱穩(wěn)定性。
2. 工藝條件
- 高溫固化工藝下,建議加入熱穩(wěn)定型抗氧劑;
- 注塑或澆注工藝中,需考慮促進劑的分散性和相容性。
3. 成本與環(huán)保
- 有些進口品牌雖然效果好,但價格昂貴;
- 國產(chǎn)替代品近年來質(zhì)量提升明顯,性價比更高;
- 同時要考慮是否符合RoHS、REACH等環(huán)保法規(guī)要求。
六、實驗數(shù)據(jù)說話:耐黃變促進劑的實際效果對比
為了讓大家更有直觀感受,我整理了一份實驗室測試數(shù)據(jù)表,對比了幾種常見促進劑在相同配方下的耐黃變效果。
編號 | 添加劑種類 | 黃變指數(shù)(Δb值) (初始 vs 1000h UV老化后) |
備注 |
---|---|---|---|
A | 未添加任何促進劑 | 0 → 12.8 | 明顯發(fā)黃 |
B | UV-327 | 0 → 7.2 | 黃變明顯減輕 |
C | Tinuvin 622 | 0 → 3.1 | 效果較好 |
D | Irganox 1010 | 0 → 5.6 | 主要抗熱氧化 |
E | UV-327 + Tinuvin 622 | 0 → 1.8 | 協(xié)同效應(yīng)顯著 |
F | Chimassorb 81(復(fù)合型) | 0 → 1.5 | 綜合性能優(yōu) |
結(jié)論:單一體系難以滿足高性能需求,推薦使用復(fù)合型配方,尤其是紫外線吸收劑與HALS類光穩(wěn)定劑的搭配。
七、耐黃變促進劑的使用注意事項
別看這玩意兒小小一瓶,使用起來還是有不少講究的:
1. 添加量要適中
一般推薦添加量為樹脂總量的 0.1%~2%,過少無效,過多反而會影響其他性能(如透光率、固化速度)。
2. 分散要均勻
好先將促進劑預(yù)溶于少量稀釋劑中,再緩慢加入主料攪拌均勻,避免結(jié)塊或局部濃度過高。
3. 注意兼容性
不同廠家的產(chǎn)品成分不同,使用前務(wù)必進行小試驗證,確保與主樹脂和其他助劑無沖突。
4. 存儲要規(guī)范
多數(shù)耐黃變促進劑對光敏感,應(yīng)避光密封保存,常溫下保質(zhì)期一般為1~2年。
八、國內(nèi)國外經(jīng)典案例分享
國內(nèi)案例:
某廣東LED封裝廠曾因封裝膠在高溫老化后出現(xiàn)嚴重黃變,導(dǎo)致客戶退貨。經(jīng)技術(shù)團隊排查,發(fā)現(xiàn)原配方中僅加入了抗氧劑,缺少紫外線吸收劑和HALS類穩(wěn)定劑。后來調(diào)整配方,加入Tinuvin 622 + UV-327后,黃變指數(shù)下降至2以內(nèi),客戶滿意度大幅提升。
國外案例:
德國BASF公司在其LED封裝膠產(chǎn)品中廣泛使用Tinuvin 4050這款復(fù)合型穩(wěn)定劑,該產(chǎn)品結(jié)合了HALS和紫外吸收雙重功能,在加速老化試驗中表現(xiàn)極為出色,成為許多高端LED廠商的首選。
九、未來發(fā)展趨勢展望
隨著電子產(chǎn)品越來越小型化、高密度化,對封裝材料的要求也越來越高。未來的耐黃變促進劑發(fā)展方向大致如下:
- 多功能一體化:集抗紫外、抗氧化、防靜電等功能于一體;
- 綠色環(huán)保:開發(fā)低毒、無鹵、可生物降解的新品種;
- 納米增強型:利用納米材料提高穩(wěn)定性和力學(xué)性能;
- 智能化響應(yīng)型:可根據(jù)環(huán)境變化自動調(diào)節(jié)保護強度。
十、結(jié)語:讓每一滴膠都不辜負光明
作為一名材料工程師,我深知,好的產(chǎn)品不僅要有過硬的性能,更要有持久的“顏值”。在這個追求極致的時代,哪怕是一點點黃變,也可能成為客戶投訴的理由。而環(huán)氧耐黃變促進劑,就是那個默默守護產(chǎn)品“青春不老”的幕后英雄。
希望這篇文章能幫助你更好地理解它、使用它,也歡迎同行朋友們一起交流探討,畢竟技術(shù)的進步,從來都不是一個人的遠征。
參考文獻(部分)
國內(nèi)文獻:
- 李曉東, 張偉. 環(huán)氧樹脂耐黃變技術(shù)研究進展[J]. 化工新型材料, 2021, 49(6): 25-29.
- 王強, 劉芳. LED封裝材料中光穩(wěn)定劑的應(yīng)用分析[J]. 光源與照明, 2020(4): 56-59.
- 中國塑料加工工業(yè)協(xié)會. 《環(huán)氧樹脂及其應(yīng)用手冊》[M]. 化學(xué)工業(yè)出版社, 2019.
國外文獻:
- Gugumus, F. Stabilization of epoxy resins against yellowing. Polymer Degradation and Stability, 2017, 142: 187-194.
- Karlsson, K., & Carlsson, D. J. Light-induced degradation of polymeric materials. Progress in Polymer Science, 2018, 85: 1-25.
- BASF Technical Data Sheet – Tinuvin? 4050 Light Stabilizer, 2020.
如果你覺得這篇文章對你有幫助,不妨收藏下來,也許哪天你在調(diào)配方時就能派上用場。當然,如果還有其他問題,比如怎么選型號、怎么配比例,也可以隨時找我聊。咱們化工人,講的就是一個“實用主義”。
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公司其它產(chǎn)品展示:
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NT CAT T-12 適用于室溫固化有機硅體系,快速固化。
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NT CAT UL1 適用于有機硅體系和硅烷改性聚合物體系,中等催化活性,活性略低于T-12。
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NT CAT UL22 適用于有機硅體系和硅烷改性聚合物體系,活性比T-12高,優(yōu)異的耐水解性能。
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NT CAT UL28 適用于有機硅體系和硅烷改性聚合物體系,該系列催化劑中活性高,常用于替代T-12。
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NT CAT UL30 適用于有機硅體系和硅烷改性聚合物體系,中等催化活性。
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NT CAT UL50 適用于有機硅體系和硅烷改性聚合物體系,中等催化活性。
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NT CAT UL54 適用于有機硅體系和硅烷改性聚合物體系,中等催化活性,耐水解性良好。
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NT CAT SI220 適用于有機硅體系和硅烷改性聚合物體系,特別推薦用于MS膠,活性比T-12高。
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NT CAT MB20 適用有機鉍類催化劑,可用于有機硅體系和硅烷改性聚合物體系,活性較低,滿足各類環(huán)保法規(guī)要求。
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NT CAT DBU 適用有機胺類催化劑,可用于室溫硫化硅橡膠,滿足各類環(huán)保法規(guī)要求。