灌封胶的常见类型及其特点
在电子电气、新能源、汽车、工业控制等领域，为了保护敏感元器件免受湿气、灰尘、振动、化学腐蚀及电击穿等环境因素的影响，常采用“灌封”工艺——即将液态胶料注入壳体或模块内部，固化后形成坚固或柔韧的保护层。这种用于灌封的材料即为灌封胶。
目前市场上主流的灌封胶主要包括三大类：有机硅灌封胶、环氧树脂灌封胶和聚氨酯灌封胶。它们在化学组成、物理性能、工艺特性及适用场景上各有优劣。本文将系统介绍这三种灌封胶的构成、核心特点及典型应用，并在文末提供对比表格，便于工程选型参考。
一、有机硅灌封胶
构成
有机硅灌封胶以聚有机硅氧烷（如端羟基或端乙烯基聚二甲基硅氧烷）为基础聚合物，配合交联剂（如含氢硅油）、催化剂（铂金或锡类）、填料（如二氧化硅、氧化铝）及助剂组成。根据固化机理可分为：
- 缩合型（室温硫化，RTV）；
- 加成型（需加热或室温加铂催化）。
特点
- 优异的耐高低温性：长期使用温度范围通常为 -55℃ 至 +200℃，部分特种型号可达250℃；
- 高柔韧性与弹性：邵氏硬度可低至10A，能有效吸收热应力和机械冲击；
- 良好的电绝缘性：介电强度高（>20 kV/mm），适合高压应用；
- 疏水性强：防潮、防水性能突出；
- 缺点：机械强度较低，粘接性一般（尤其对非极性材料），成本较高，易受小分子硅迁移影响精密光学器件。
应用场景
广泛用于对温度循环要求严苛或需缓冲应力的场合，例如：
- LED驱动电源、太阳能逆变器；
- 汽车电子（ECU、传感器、电池管理系统BMS）；
- 航空航天电子模块；
- 高压互感器、变压器灌封。
二、环氧树脂灌封胶
构成
以双酚A型或改性环氧树脂为主剂，配合胺类、酸酐类或酚醛类固化剂，加入无机填料（如氧化铝、硅微粉）、稀释剂及偶联剂等组成。多为双组分体系，需按比例混合后固化，可室温或加热固化。
特点
- 高强度与高硬度：固化后邵氏硬度可达80D以上，抗压、抗冲击性能优异；
- 优异的粘接性：对金属、陶瓷、FR-4等基材附着力强；
- 低收缩率：固化体积收缩通常<2%，尺寸稳定性好；
- 良好的耐化学性和耐湿热性（尤其酸酐固化体系）；
- 缺点：脆性大、柔韧性差，热膨胀系数高，在剧烈温度变化下易开裂；放热峰高，厚壁灌封易产生内应力；部分胺类固化剂有气味或毒性。
应用场景
适用于结构强度要求高、工作环境稳定、无需频繁热循环的场合，例如：
- 电力电子模块（IGBT、整流桥）；
- 变压器、电感、继电器灌封；
- 工业传感器、电机绕组；
- 军工和轨道交通设备中的高可靠性组件。
三、聚氨酯灌封胶
构成
由异氰酸酯预聚体（如MDI、TDI改性物）与多元醇（聚醚或聚酯型）反应而成，通常为双组分体系。聚醚型耐水解性好，聚酯型力学性能更优但易水解。
特点
- 良好的柔韧性与耐磨性：硬度范围宽（邵氏A30–D70），兼具弹性和强度；
- 优异的耐低温性能：部分配方可在-40℃以下保持弹性；
- 良好的耐油、耐溶剂性（尤其聚酯型）；
- 中等耐温性：长期使用温度一般为 -40℃ 至 +120℃，短期可耐135℃；
- 缺点：耐湿热老化性较差（尤其聚酯型易水解），高温下易黄变；对水分敏感，施工需控制环境湿度（<70% RH）；固化过程释放CO₂（若含水分）可能导致气泡。
应用场景
适用于中等温度、需兼顾柔韧与防护的工业和民用产品，例如：
- 汽车线束连接器、传感器；
- 户外电源适配器、充电模块；
- 电动工具控制器；
- 水下电缆接头、矿用设备。
四、三种灌封胶性能对比表
| 性能指标 | 有机硅灌封胶 | 环氧树脂灌封胶 | 聚氨酯灌封胶 |
|---|---|---|---|
| 主要成分 | 聚硅氧烷 + 交联剂/催化剂 | 环氧树脂 + 胺/酸酐固化剂 | 异氰酸酯 + 多元醇 |
| 固化方式 | 室温缩合 / 加成（加热或室温） | 双组分混合，室温或加热 | 双组分混合，室温或加热 |
| 硬度范围 | 邵氏A 10–70 | 邵氏D 70–90 | 邵氏A 30–D 70 |
| 长期使用温度 | -55℃ ~ +200℃（部分达250℃） | -30℃ ~ +150℃（酸酐型可达180℃） | -40℃ ~ +120℃ |
| 柔韧性 | 优（高弹性） | 差（脆性大） | 良（弹性与强度平衡） |
| 粘接性 | 中（对多数基材需底涂） | 优（自粘性强） | 良（对塑料、金属较好） |
| 耐湿热老化 | 优 | 优（酸酐体系） / 中（胺类） | 中（聚醚型） / 差（聚酯型） |
| 电绝缘性 | 优（低介电常数） | 优（高体积电阻率） | 良 |
| 耐化学性 | 中（耐水、弱酸碱，不耐浓溶剂） | 优（耐溶剂、酸碱） | 良（耐油，不耐强酸强碱） |
| 典型应用场景 | 高温电源、汽车电子、LED | 电力模块、变压器、军工设备 | 汽车线束、户外电源、电动工具 |
| 主要缺点 | 强度低、成本高、硅迁移风险 | 脆、热应力大、放热高 | 怕水、易黄变、湿热老化敏感 |
注：具体性能因配方（如填料种类、固化剂类型）差异较大，选型时应参考厂商技术数据表（TDS）并进行实际验证。
五、总结
有机硅、环氧树脂和聚氨酯灌封胶各有其“擅长的战场”。
- 若追求极端温度适应性与应力缓冲，有机硅是首选；
- 若强调结构强度、尺寸稳定性和高可靠性，环氧树脂更为合适；
- 若需在成本、柔韧性和中等防护之间取得平衡，聚氨酯则具有显著优势。
在实际工程中，还应综合考虑灌封深度、散热需求、返修可能性、环保法规（如RoHS、REACH）等因素。建议在批量应用前进行小样测试，包括热循环（-40℃↔125℃）、高温高湿（85℃/85%RH）、冷热冲击等可靠性试验，以确保灌封方案的长期有效性。
