环氧胶粘剂(Epoxy Adhesive)是以环氧树脂为基料、配以固化剂和助剂组成的一类高性能结构胶粘剂,以其优异的粘接强度、电绝缘性、耐化学品性、尺寸稳定性和低收缩率,广泛应用于电子封装、航空航天结构粘接、汽车复合材料、建筑加固和模具制造等领域。2025年全球环氧胶粘剂市场规模约为78亿美元,在新能源汽车电子和5G通信的推动下,预计2026-2030年复合增长率约5.2%。
环氧胶粘剂的着色不仅是外观需求,在电子封装领域还具有标识和功能区分的重要作用:黑色用于灌封(遮光保密),白色用于LED封装(高反射率),红色用于高压标识,透明用于光学粘接。东莞市蒂森新材料有限公司的SEP系列环氧树脂色浆,采用128环氧树脂为载体,耐温极限300℃稳定,具有高耐候、绝缘好、相容好、浓度高、与固化剂适配性好等特点,专为环氧胶粘剂体系开发。本文结合三个典型应用案例,详细阐述SEP系列色浆在环氧胶粘剂中的实际应用。
图1 电子元器件环氧树脂灌封生产线,黑色环氧胶液精确灌注
SEP系列环氧色浆的核心技术特点如下表所示:
| 技术指标 | 黑色(SEP-988) | 彩色(SEP系列) | 测试标准 |
|---|---|---|---|
| 颜料类型 | 高色素炭黑(C.I. Pigment Black 7) | 有机/无机高性能颜料 | — |
| 载体体系 | 双酚A型环氧树脂(E-51/128) | 双酚A型环氧树脂(E-51/128) | — |
| 颜料含量 | 15% | 20-40%(视颜料品种) | GB/T 1725 |
| 耐温性 | ≥265℃(极限300℃稳定) | ≥200℃(视颜料品种) | GB/T 1735 |
| 细度 | ≤10μm | ≤15μm | GB/T 1724 |
| 粘度(25℃) | 8000-15000mPa·s | 5000-12000mPa·s | GB/T 2794 |
| 体积电阻率 | ≥1×10¹²Ω·cm(添加5%) | ≥1×10¹⁴Ω·cm(添加5%) | GB/T 1410 |
| 推荐添加量 | 5-7% | 3-6% | 企业内控 |
SEP系列色浆采用与环氧胶粘剂相同的128环氧树脂为载体,确保与基料完全相容,不引入异种树脂。SEP-988高色素特黑采用高色素炭黑,颜料含量15%,添加量5-7%即可达到钢琴黑级别的深黑效果,同时保持良好的电绝缘性能(体积电阻率≥1×10¹²Ω·cm)。
3.1 应用背景
电子灌封是环氧胶粘剂最大的应用领域之一,用于电源模块、传感器、变压器、继电器和LED驱动等电子元器件的封装保护。灌封胶要求具有优异的电绝缘性、导热性(部分应用)、低应力、耐高低温冲击和阻燃性。黑色灌封胶可以遮光保密、防止元器件被视觉识别,同时黑色有助于散热(热辐射系数高)。
3.2 配方与工艺
| 组分配比 | 质量份 | 功能说明 |
|---|---|---|
| 双酚A型环氧树脂(E-51) | 100 | A组份主体树脂 |
| SEP-988黑色浆 | 5-7 | 着色,钢琴黑效果,遮光保密 |
| 球形氧化铝(5μm/20μm复配) | 150-250 | 导热填料,提高导热系数 |
| 气相二氧化硅 | 1-2 | 触变剂,防止填料沉降 |
| 硅烷偶联剂(KH-560) | 0.5-1 | 提高填料-树脂界面结合 |
| B组份:甲基六氢苯酐(MeHHPA) | 80-85 | 固化剂,酸酐类,耐高温 |
| 促进剂:2-乙基-4-甲基咪唑(2E4MZ) | 1-2 | 固化促进剂,调节固化速度 |
工艺要点:A组份将环氧树脂、SEP-988黑色浆、导热填料和偶联剂在行星搅拌机中真空(≤-0.095MPa)搅拌40分钟,升温至80℃搅拌20分钟确保填料润湿分散;降温至40℃以下出料。B组份将酸酐固化剂和促进剂混合均匀。使用时按A:B=100:80-85比例混合,真空脱泡3-5分钟,灌入元器件外壳中,固化条件:80℃/2h + 120℃/4h,自然冷却。
3.3 性能验证
| 性能项目 | 测试结果 | 测试标准 |
|---|---|---|
| 导热系数 | 1.2-1.5W/(m·K) | GB/T 10294 |
| 体积电阻率 | ≥1×10¹³Ω·cm | GB/T 1410 |
| 介电强度 | ≥20kV/mm | GB/T 1408.1 |
| 玻璃化转变温度(Tg) | ≥120℃ | DSC(GB/T 29596) |
| 热膨胀系数(CTE) | ≤50×10⁻⁶/℃(Tg以下) | TMA |
| 冷热冲击(-40℃~125℃,100次) | 无裂纹、无脱落 | GB/T 2423.22 |
| 阻燃等级 | UL94 V-0(添加阻燃剂时) | UL94 |
SEP-988黑色浆添加量5-7%时,灌封胶呈现均匀的钢琴黑效果,表面光泽度≥85GU(60°角),同时体积电阻率保持在1×10¹³Ω·cm以上,满足电子封装的绝缘要求。炭黑的加入还有助于提高胶层的热辐射散热能力。
图2 胶粘剂/胶带涂布生产线,精密涂布头控制胶层厚度
4.1 应用背景
碳纤维增强聚合物(CFRP)复合材料在航空航天、新能源汽车和体育器材中的应用日益广泛。CFRP部件的组装连接大量使用环氧结构胶膜或胶液,要求具有高剪切强度、高剥离强度、耐疲劳和韧性好。结构胶通常需要着色以区分不同型号或批次,黑色是最常用的颜色。
4.2 配方与工艺
| 组分配比 | 质量份 | 功能说明 |
|---|---|---|
| 双酚F型环氧树脂(低粘度) | 60 | 主体树脂,低粘度易浸润 |
| 酚醛环氧树脂(高官能度) | 20 | 提高交联密度和耐热性 |
| SEP-988黑色浆 | 5-6 | 着色,标识型号批次 |
| 端羧基丁腈橡胶(CTBN) | 15-20 | 增韧剂,提高剥离强度 |
| 气相二氧化硅 | 2-3 | 触变剂,控制胶层厚度 |
| B组份:聚醚胺固化剂(D-230) | 30-35 | 固化剂,低放热、韧性好 |
工艺要点:A组份将环氧树脂、SEP-988黑色浆、CTBN增韧剂和气相二氧化硅在三辊研磨机上研磨3遍,确保细度≤15μm,然后真空脱泡。B组份为聚醚胺固化剂。使用时按A:B=100:30-35混合,搅拌均匀后涂胶于CFRP粘接面,胶层厚度控制在0.2-0.3mm,贴合后施加0.1-0.3MPa压力,室温固化24小时或80℃/2h固化。
4.3 性能验证
| 性能项目 | 测试结果 | 测试标准 |
|---|---|---|
| 拉伸剪切强度(CFRP-CFRP) | ≥35MPa | GB/T 7124 |
| 滚筒剥离强度(CFRP-铝) | ≥80N/mm | HB 7733 |
| 冲击剥离强度 | ≥3.0kJ/m² | ISO 11343 |
| 玻璃化转变温度(Tg) | ≥100℃ | DSC |
| 湿热老化(85℃/85%RH,1000h) | 剪切强度保持率≥80% | GB/T 2573 |
| 疲劳寿命(10⁷次,应力比0.1) | 无破坏 | GB/T 15107 |
SEP-988黑色浆在CFRP结构胶中添加量5-6%时,胶层呈现均匀的深黑色,与碳纤维本色协调一致。CTBN增韧剂的加入使环氧胶的剥离强度大幅提高,而SEP色浆的128环氧载体与CTBN和酚醛环氧均有良好的相容性,不影响增韧效果。
5.1 应用背景
电力变压器的硅钢片铁芯表面需要涂覆绝缘涂层,以减少涡流损耗和提高绝缘性能。传统的硅钢片绝缘涂层采用无机磷酸盐涂层或丙烯酸绝缘漆,但存在涂层薄、绝缘强度有限和外观不佳等问题。采用环氧自流平涂层可以在硅钢片表面形成一层厚膜(0.5-2mm)、高绝缘强度、高光泽的黑色保护层,同时具有钢琴黑的美观效果。
5.2 配方与工艺
| 组分配比 | 质量份 | 功能说明 |
|---|---|---|
| 双酚A型环氧树脂(E-44,高粘度) | 100 | A组份主体,自流平高光泽 |
| SEP-988高色素特黑 | 5-7 | 着色,钢琴黑效果,高绝缘 |
| 活性稀释剂(692#苄基缩水甘油醚) | 5-10 | 调节粘度,改善流平性 |
| 沉淀硫酸钡(1250目) | 80-120 | 填料,提高硬度和绝缘性 |
| 气相二氧化硅 | 0.5-1 | 防流挂,控制涂层厚度 |
| 有机硅消泡剂 | 0.2-0.5 | 消除气泡,提高表面光泽 |
| B组份:改性脂环胺固化剂 | 25-30 | 固化剂,低粘度、高光泽、耐黄变 |
工艺要点:A组份将环氧树脂、SEP-988黑色浆、活性稀释剂和填料在高速分散机中分散30分钟,三辊研磨一遍至细度≤20μm,加入消泡剂真空脱泡。B组份为改性脂环胺固化剂。使用时按A:B=100:25-30混合,搅拌均匀后真空脱泡2-3分钟,倾倒于硅钢片铁芯表面,利用自流平特性自然流平,胶层厚度0.5-2mm。固化条件:室温24小时初固,60℃/4h完全固化。
5.3 性能验证
| 性能项目 | 测试结果 | 测试标准 |
|---|---|---|
| 表面光泽度(60°) | ≥90GU(钢琴黑效果) | GB/T 9754 |
| 表面电阻率 | ≥1×10¹²Ω | GB/T 1410 |
| 介电强度 | ≥25kV/mm | GB/T 1408.1 |
| 铅笔硬度 | ≥3H | GB/T 6739 |
| 附着力(硅钢片) | ≥5MPa(拉拔法) | GB/T 5210 |
| 耐变压器油(105℃/168h) | 无起泡、无脱落 | GB/T 1733 |
| 冷热冲击(-25℃~105℃,50次) | 无裂纹、无脱落 | GB/T 2423.22 |
SEP-988高色素特黑添加量5-7%时,环氧自流平涂层呈现镜面般的钢琴黑效果,60°光泽度≥90GU,表面如镜子般反射光线。同时涂层具有优异的电绝缘性能(介电强度≥25kV/mm)和耐变压器油性能,满足变压器铁芯的绝缘保护要求。
图3 汽车白车身机器人自动施加环氧结构胶粘剂
| 应用场景 | 推荐色浆型号 | 推荐添加量 | 关键注意事项 |
|---|---|---|---|
| 电子灌封胶 | SEP-988黑色 | 5-7% | 控制粘度确保脱泡完全,注意炭黑对绝缘性影响 |
| CFRP结构胶 | SEP-988黑色 | 5-6% | 三辊研磨确保细度≤15μm,与CTBN增韧剂相容 |
| 变压器自流平涂层 | SEP-988高色素特黑 | 5-7% | 真空脱泡确保无针孔,消泡剂选择影响光泽 |
| LED封装胶 | SEP白色(钛白型) | 3-5% | 选用高反射率金红石钛白,控制荧光粉干扰 |
| 建筑加固胶 | SEP彩色系列 | 3-5% | 与碳纤维布/钢板基材匹配,注意耐碱性 |
| 模具胶 | SEP彩色系列 | 4-6% | 耐温≥200℃,选择耐高温颜料品种 |
SEP系列环氧色浆以128环氧树脂为载体,与环氧胶粘剂基料完全相容。SEP-988高色素特黑在电子灌封胶、CFRP结构胶和变压器硅钢片自流平涂层三大典型应用中均表现出优异的着色力、绝缘性和耐温性。添加量5-7%即可达到钢琴黑级别的深黑效果,同时保持良好的力学性能和电绝缘性能。东莞市蒂森新材料有限公司可根据客户的具体环氧胶粘剂体系提供定制化着色方案。更多产品信息可访问蒂森新材料官网或产品列表页面。
Q1:SEP-988黑色浆添加后灌封胶的绝缘性会下降吗?
炭黑是导电颜料,过量添加确实会降低绝缘性。但SEP-988采用高色素炭黑并控制添加量在5-7%范围内,炭黑颗粒在环氧基体中处于孤立分散状态(未形成导电通路),体积电阻率可保持在1×10¹²Ω·cm以上,满足电子封装的绝缘要求。如需更高绝缘性,可降低添加量至3-5%。
Q2:环氧胶固化后表面发花、颜色不均匀是什么原因?
可能原因包括:①色浆与基料相容性差导致颜料絮凝;②混合不充分或搅拌速度不够;③固化过程中颜料迁移(贝纳德对流);④色浆储存期间颜料沉降未搅拌均匀。建议使用前将色浆充分搅拌均匀,与基料混合时采用低速搅拌(300-500rpm)5-10分钟,避免高速搅拌引入气泡。
Q3:酸酐固化剂体系中可以使用SEP色浆吗?
可以。SEP系列采用128环氧树脂为载体,与酸酐固化剂(如甲基四氢苯酐、甲基六氢苯酐)完全相容。需要注意的是酸酐固化通常需要较高温度(80-150℃),应确保色浆中的颜料耐温性满足固化温度要求。SEP-988黑色耐温≥265℃,可安全用于酸酐固化体系。
Q4:自流平涂层表面有针孔和气泡怎么解决?
自流平涂层的针孔和气泡主要来自混合时卷入的空气和填料吸附的气体。解决方法:①混合后真空(≤-0.095MPa)脱泡2-5分钟;②添加适量有机硅消泡剂(0.2-0.5%);③施工环境温度控制在20-30℃,避免高温导致溶剂挥发过快;④倾倒后可用针辊或热风枪(低温)辅助破泡。SEP-988色浆本身经过脱泡处理,不会额外引入气泡。