翼之彩:恶劣环境下户外LED显示屏稳定可靠的灌封材料

更新时间:17/01/08 11:49:01     来源:www.sdyizhicai.com关闭分    享:

 

 

户外 LED 显示屏长期在室外使用,要经受各种恶劣天气的考验,因造价较高并且很难进行拆卸维修,要满足长期稳定工作,就要防止 LED 模块受潮吸湿导致显示屏故障。环氧树脂已成为常用的LED 模块灌封材料,但是由于环氧树脂固化后内应力大、收缩率高等缺陷,易降低其使用寿命,使应用受到一定得限制。本文作者提出可向环氧树脂加入增韧剂、功能改性剂等进行综合性能的提高。


 

室外 LED 显示屏防水需要特别重视,一是材料防水,材料防水是采用灌封胶密封模块电子元件的位置实现防水功能; 二是结构防水,包括模块和模块之间、模块和结构件之间; 现在室外屏都是全框架结构、在不锈钢焊缝处、铝塑板接头处以及边角处理上,要注意好防水; 另外就是显示屏背部防水,后面要加后盖板,并打玻璃胶,防止滴水进去。


环氧树脂作为LED 模块灌封材料,除了具有良好的电性能和透明性外,还具有很高的耐候性能,可以满足 LED 显示屏长期在户外的稳定工作性。但是由于环氧树脂固化后内应力大、收缩率高等缺陷,易降低其使用寿命,使应用受到一定得限制,因此,单纯的环氧树脂已经不能完全满足 LED 的灌封要求,需要对环氧树脂进行改性,加入增韧剂、功能改性剂等进行综合性能的提高。


实验部分


向 E-51 环氧树脂中加入适量聚氨酯 PU 预聚体,混合均匀后,分别加入不同添加量的改性后的黑色填料,继续搅拌待体系混合均匀后,加入一定量的混合胺类固化剂,真空脱泡,放入烘箱中固化,为了弥补等温固化的不足,采用梯度升温的方式进行固化,80 ℃ /4h + 120 ℃ /12h。

结果分析


 

 1  黑色填料的表面处理对灌封胶的影响


环氧树脂材料品种繁多,是一类研究较为广泛的高分子材料,其中以双酚 A 型环氧树脂研究最为深入,应用最为广泛。它是由环氧丙烷和双酚 A 缩合而成的低聚物材料,其内部结构为线性大分子,主链重还存在很多活性基团,在各种固化剂的作用下,能够交联成为不熔不溶的网状结构。因其具有许多优异的性能 ( 耐化学腐蚀性、机械强度高、尺寸稳定性好、粘接性以及良好的电性能) ,所以广泛的应用于浇注、层压和制备粘合剂、涂料、胶泥、涂料等制品。


黑色填料经过硅烷偶联剂处理后,会与填料表面的羟基发生反应形成共价键,在填料表面附着了有机基团,高温下,有机基团会从填料表面脱落,致使填料的质量减少。因此可以通过测定改性后黑色填料在高温煅烧下质量减少的百分比,来表征纤维的有机化率。理论上分析,质量会减少,但煅烧前后纤维的质量应该不会发生变化。


2 PU 预聚体异氰酸根含量对灌封材料玻璃化温度的影响


当异氰酸根含量为 5.01% ,材料的力学性能及阻尼性能最适宜。但同时也存在着问题,如材料在 40 ℃ 附近进入粘流态,另外弹性体 Tg 较小。针对这两点问题,、制备了不同异氰酸根含量的聚氨酯弹性体,异氰酸根含量分别为 3.62% 、 4.01% 、4.62% 、5.01% 对弹性体的性能进行了研究,以期望材料的 Tg 尽可能的提高。随着 - NCO含量的增加,Tg 向高温方向移动,并且玻璃化转变温域加宽。随着 - NCO 含量的增加,Tg 分别为-16.03、-3.98、0.18、3.38 ℃ 有着增大的趋势,这主要依赖于聚合物链段的运动,聚合物的链段越稳固,Tg 越高。另外,材料的玻璃化转变温域主要依赖于硬段的含量及它们与软段的相分离程度,-NCO 含量增加,聚氨酯弹性体中刚性苯环及强极性的氨基甲酸酯基的含量随之增加,所以,Tg 向高温区移动。


在 Tg 转变区,材料的模量大幅度下降,因为该转变区表征高分子材料内大分子链的链段开始运动,即在此区域之前链段处于“冻结”状态,材料表现出刚性,模量较高,而当温度达到玻璃化转变区时,高分子材料内部链段开始具有一定的运动能力,材料逐渐由玻璃态转变为橡胶态,使得材料的模量开始急剧下降。


物质在加热过程中,由于脱水,分解或相变等物理或化学变化,同时会伴随着吸热或放热效应。高分子材料亦如此,伴随着环境温度的升高,材料内部同时也会随着产生诸如玻璃化转变、熔融、结晶,分解等物理或化学变化。


因此,有必要通过其他途径来提高材料的Tg,从而制备出适应恶劣环境的稳定工作得显示屏。


差热分析就是通过精确测定物质加热( 或冷却) 过程中伴随物理或化学变化产生的热效应大小以及产生热效应时所对应的温度,来达到对物质进行定性和 / 或定量分析的。


在聚氨酯体系中,玻璃化转变温度( Tg) 和热熔( Tm) 是聚氨酯微相分离的程度指标。聚氨酯弹性体微相分离的结构特点首先反应在其热转变的特点上。由于 PU 两相基本保持着各自嵌段高聚物的嵌段结构,因此常常反映各自的玻璃化温度或熔点。DSC 是表征嵌段共聚物微相分离的一个重要手段。