前言
高分子材料在膠粘劑中的應(yīng)用歷史悠久，含天然高分子材料的傳統(tǒng)生物質(zhì)膠粘劑(例如蛋白類生物質(zhì)膠粘劑、動(dòng)物膠、豆膠、血膠、單寧樹脂膠和淀粉膠粘劑等)在20 世紀(jì)初就得到了較為廣泛的應(yīng)用。隨著合成高分子材料的不斷涌現(xiàn)，20世紀(jì)30年代合成膠粘劑以其更強(qiáng)的黏性和更好的耐久性占領(lǐng)膠粘劑市場，由此進(jìn)入了合成樹脂膠粘劑時(shí)代[1]。在膠粘劑領(lǐng)域中，一些功能高分子材料可以提供膠粘劑所需的特殊性能(如導(dǎo)熱、導(dǎo)電、磁性和光敏等)，這些性能使得膠粘劑在電子電器、光學(xué)儀器、建筑和醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
1. 功能高分子材料的種類及特點(diǎn)
近年來開發(fā)出許多獨(dú)特功能的高分子材料，其性能和特征都超越了常規(guī)高分子材料的特性范圍[2]。這種既具有機(jī)械特性，又具有某種突出理化性能(如催化性、光敏性、導(dǎo)電性及生物活性等)的高分子材料被稱為功能高分子材料[3]。功能高分子材料主要包括導(dǎo)熱高分子材料、導(dǎo)電高分子材料、磁性高分子材料、光敏高分子材料、離子交換樹脂、高吸水性樹脂和高分子絮凝劑等。
2 .功能高分子材料在膠粘劑方面的應(yīng)用
2.1 導(dǎo)熱高分子材料
膠粘劑具有應(yīng)力分布連續(xù)、質(zhì)量輕、絕緣性能好和工藝溫度低等特點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于電子、電器等行業(yè)中，但其自身的熱導(dǎo)率較低、導(dǎo)熱性欠佳。因此，導(dǎo)熱膠的研究已成為拓寬膠粘劑應(yīng)用范圍的關(guān)鍵因素。
導(dǎo)熱高分子材料可分為結(jié)構(gòu)型導(dǎo)熱高分子材料和添加型導(dǎo)熱高分子材料兩大類。制備高導(dǎo)熱本體聚合物材料的研究，將成為導(dǎo)熱高分子材料新的研究方向[4]。相對于結(jié)構(gòu)高分子材料而言，添加型高分子材料的研究較為容易，故目前導(dǎo)熱高分子材料的研究主要集中在添加型導(dǎo)熱高分子材料方面。導(dǎo)熱高分子材料的導(dǎo)熱性能由高分子基體、導(dǎo)熱填料及兩者的相互作用共同決定的。Agari 等[5]提出的導(dǎo)熱模型認(rèn)為：對添加型高分子材料而言，令熱導(dǎo)率最高的方式是填充粒子聚集成的傳導(dǎo)塊與本體高分子傳導(dǎo)塊在熱流方向上平行;令熱導(dǎo)率最低的方式是這兩者在熱流方向上垂直。該理論模型曲線與試驗(yàn)數(shù)據(jù)的偏差要比Maxwell-Euck-en，Bruggeman，Cheng-Vochen 以及Nielkin 的理論模型曲線小得多[5]。
Hermansen等[6]研究了可用于人造衛(wèi)星的高導(dǎo)熱絕緣膠粘劑，并發(fā)現(xiàn)以環(huán)氧樹脂(EP)為基體(牌號為208F)的導(dǎo)熱膠能同時(shí)滿足原膠和膜狀膠的要求且性能優(yōu)異。Yim等[7-8]以5 μm Ni粒子和0.2 μm SiC粒子復(fù)合填充EP，產(chǎn)物的熱導(dǎo)率為0.63 W(/ m·K)，可用作散熱平板或半導(dǎo)體的封裝材料。
經(jīng)過一系列改進(jìn)，導(dǎo)熱膠已具有較高的熱導(dǎo)率、較長的工作壽命，能更好應(yīng)用于電子產(chǎn)品、集成電路等連接[4]和封裝材料的使用。歐美等發(fā)達(dá)國家正大力研制和開發(fā)無污染型的水系、熱熔型等無溶劑型膠粘劑以及高性能、高品質(zhì)的新型導(dǎo)熱膠，并取得了很大進(jìn)展。我國在這方面的研究較為落后，主要體現(xiàn)在導(dǎo)熱膠的熱導(dǎo)率較低、合成工藝不夠成熟等方面。為此，我國應(yīng)加大對膠粘劑基體、填料（詞條“填料”由行業(yè)大百科提供）以及合成工藝的研發(fā)力度。
2.2 導(dǎo)電高分子材料
導(dǎo)電高分子材料以其易于成型加工、耐腐蝕和質(zhì)量輕等優(yōu)點(diǎn)，越來越受到重視。導(dǎo)電高分子材料經(jīng)過摻雜處理或與其他填料混配后，可以制成結(jié)構(gòu)型和填充型導(dǎo)電膠[9]。其導(dǎo)電機(jī)制十分復(fù)雜，原因是之前提出的每個(gè)理論都有各自的假設(shè)前提，而這些假設(shè)都與實(shí)際情況有一定差距。目前，具有代表性的理論有滲流理論、有效介質(zhì)理論、場致發(fā)射理論以及量子力學(xué)隧道理論等[10];此外，還有Sheng 等[11]的General Mixing Rule(統(tǒng)一公式)和Uvarov[12] 的Critical Path Method(關(guān)鍵路線法)等理論均可參考。
Li 等[13]以EP 為基體，用硅烷偶聯(lián)劑(KH-560)對20 nm 的銀納米顆粒進(jìn)行表面改性，研制出了體積電阻率為2.5×10-3 Ω·cm的納米銀導(dǎo)電膠(其中銀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為55%)。Lin等[14]通過對納米石墨粉進(jìn)行化學(xué)鍍銀，研制出剪切強(qiáng)度為13.2 MPa、體積電阻率為1.5×10-3 Ω·cm的鍍銀石墨導(dǎo)電膠(其填料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%)，該膠粘劑具有良好的熱穩(wěn)定性（詞條“熱穩(wěn)定性”由行業(yè)大百科提供）。
隨著電子器件的微型化和印制電路板的高密化，導(dǎo)電膠的使用范圍越來越廣。在微型元件的安裝和復(fù)雜線路的粘接方面，傳統(tǒng)Pb/Sn焊料已逐漸被導(dǎo)電膠所取代，對某些在高溫條件下不能進(jìn)行Pb/Sn焊接的元件而言，導(dǎo)電膠的存在顯得尤為重要[15]。
2.3 磁性高分子材料
目前磁性高分子理論和應(yīng)用的研究都還處于初級階段，國內(nèi)外關(guān)于利用結(jié)構(gòu)型磁性高分子材料的研究報(bào)道相對較少。然而，在復(fù)合型磁性高分子材料方面的研究已取得不少成果，其中導(dǎo)磁膠是一種復(fù)合型磁性高分子材料。導(dǎo)磁膠通常是以EP、有機(jī)硅樹脂或可醇溶性酚醛樹脂(PF)等為基體，加入鐵氧體或羰基鐵粉等配制而成的，可分為EP 導(dǎo)磁膠、有機(jī)硅導(dǎo)磁膠和高分子材料導(dǎo)磁膠等。
朱正吼[16]用鐵基非晶/納米晶合金粉體、EP或硅橡膠、增韌劑、溶劑和填料等研制出一種非晶納米晶磁粉體導(dǎo)磁膠，其導(dǎo)磁性能良好，可用于磁性材料或器件之間的粘接。郝玉龍等[17]以EP、鋁粉（詞條“鋁粉”由行業(yè)大百科提供）和商品銀粉為主要原料，加入適量固化劑（詞條“固化劑”由行業(yè)大百科提供）后制得了一種轉(zhuǎn)盤式溫度傳感器鋁擋板用導(dǎo)磁膠。
導(dǎo)磁膠具有耐磨、電阻率小和對溫度變化不敏感等優(yōu)點(diǎn)，可應(yīng)用于變壓器鐵芯、線圈鐵芯、小型磁性天線及數(shù)字磁帶機(jī)磁頭等磁性材料或器件之間的粘接。
2.4 光敏高分子材料
光敏高分子材料又稱感光性高分子材料，是指在吸收了光能后，能在分子內(nèi)或分子間產(chǎn)生化學(xué)、物理變化的一類功能高分子材料。自從1954 年由美國柯達(dá)公司的Minsk等開發(fā)的聚乙烯醇肉桂酸酯成功應(yīng)用于印刷制版以后，其在理論和應(yīng)用方面都有了很大進(jìn)展。光敏高分子材料獨(dú)特的、不可替代的優(yōu)點(diǎn)，使其在膠粘劑方面有重要用途，主要產(chǎn)品有光敏膠（詞條“光敏膠”由行業(yè)大百科提供）、光刻膠等。
光敏膠由光敏樹脂、光敏劑和交聯(lián)劑等組成，是一類可UV(紫外光)固化的膠粘劑。其在光照后短時(shí)間內(nèi)可固化且固化后強(qiáng)度（詞條“強(qiáng)度”由行業(yè)大百科提供）好、透明度高，可用于粘接透明材料及印刷電路板的灌封、抗沖擊玻璃制品的灌封和各種光學(xué)器件(如透鏡、棱鏡及燈具等)的粘接。楊丹丹等[18]對新型光敏厭氧陀螺儀密封膠進(jìn)行了密封性、粘接性、高低溫循環(huán)性以及耐油性等測試，最終發(fā)現(xiàn)這種光敏膠能滿足陀螺儀的使用要求，為下一步(替代EP膠粘劑)應(yīng)用在陀螺儀的所有密封部位提供了試驗(yàn)基礎(chǔ)。
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