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電子或光學設備熱老化後起霧,是否由有機矽材料揮發造成?
來源:iotachem.com
上傳時間:2026-08-13 09:47:06


有可能,但不能僅憑霧膜外觀判定污染來自有機矽材料。密閉設備升溫後,矽油、膠黏劑、密封膠、潤滑脂、脫模劑、塑膠助劑或清洗殘留物中的揮發性物質,都可能被釋放並在溫度較低的鏡片、視窗或感測器表面凝結。

正確的處理方法是先確認霧膜成分、污染源和遷移路徑,再決定是否需要更換為低揮發有機矽材料。

起霧的基本機理是什麼?

設備受熱時,材料中的溶劑、未反應組分、低分子物或熱分解產物可能進入氣相。如果鏡片或透明視窗的溫度低於污染源附近的溫度,這些物質便可能在較冷的表面凝結,形成油膜、白霧,或導致光學透過率下降。

起霧程度通常受到以下因素共同影響:

  • 材料中可揮發及可凝結組分的含量

  • 長期工作溫度、峰值溫度及加熱時間

  • 污染源與鏡片之間的距離

  • 設備密閉程度和內部換氣條件

  • 鏡片與污染源之間的溫差

  • 材料用量、暴露面積及固化程度

因此,同一種材料在開放式設備中沒有出現明顯問題,並不表示其用於密閉式光學設備時也不會造成污染。

起霧一定是矽油造成的嗎?

不一定。排查範圍至少應包括:

  • 矽油、矽脂和導熱材料

  • 有機矽或其他類型的膠黏劑、密封膠

  • 未充分固化的灌封膠和塗層

  • 塑膠、橡膠及其增塑劑

  • 生產過程中使用的脫模劑

  • 清洗劑、助焊劑和加工油殘留物

  • 在高溫下發生降解的非有機矽材料

如果只更換矽油,而不檢查膠黏劑、塑膠、潤滑脂和清洗殘留物,起霧問題仍可能繼續存在。

低揮發矽油應該看哪些指標?

揮發分

比較揮發分時,必須同時考慮測試溫度、測試時間、樣品量和檢測方法。不同測試條件下得到的數值不能直接進行橫向比較。

同樣標示為「低揮發」的兩種材料,如果測試溫度和時間不同,其資料可能不具備可比性。

低分子物

常規黏度相近的矽油,其低分子物組成仍可能不同。

有機矽材料中的D3—D10,通常指具有不同聚合度的環狀矽氧烷。對於電子、光學和密閉設備,除總揮發分外,還應根據實際污染風險,確認D3—D10等低分子環狀矽氧烷,以及其他可能揮發或凝結的組分。

降低低分子物含量,有助於控制部分揮發污染風險,但不能單獨證明材料在整機中一定不會引起起霧。

可凝結揮發物

對於光學敏感環境,必須區分兩個概念:

  • 材料有多少物質揮發進入周圍環境

  • 揮發出的物質中,有多少會凝結在鏡片等敏感表面

前者反映材料的質量損失,後者與光學污染的關係更加直接。總揮發量較低,並不一定表示鏡片上的沉積量也較低。

NASA材料逸氣評估分別記錄總質量損失TML(Total Mass Loss)和可凝結揮發物CVCM(Collected Volatile Condensable Materials)。這說明「總揮發較低」和「對敏感表面的污染風險較低」並不是完全相同的概念。相關資料可查閱NASA逸氣資料庫

需要注意的是,ASTM E595主要用於真空環境下的材料逸氣篩選,不能直接取代常壓密閉電子或光學設備的實際起霧試驗。

選型前需要確認哪些工況?

至少需要確認以下資訊:

  1. 設備是開放式、半密閉式還是完全密閉式

  2. 長期工作溫度和短時間峰值溫度

  3. 鏡片、光源、電路板和密封區域的溫度分布

  4. 起霧出現的時間、位置和外觀

  5. 設備內部使用的全部膠、油、脂、塑膠和清洗材料

  6. 膠黏劑、密封膠或灌封材料是否充分固化

  7. 對透光率、霧度、表面殘留物和電氣性能的要求

  8. 目前採用的揮發、逸氣或起霧測試方法

缺少這些條件時,不適合直接指定某一種矽油、膠黏劑或灌封材料型號。

如何判斷真正的污染源?

第一步:建立完整的材料清單

記錄設備內部使用的全部非金屬材料,包括用量較少的脫模劑、潤滑劑、膠帶、助焊劑和清洗殘留物。

不能因為某種材料用量較少,就直接排除其造成污染的可能性。

第二步:設置單一材料對照組

將各候選材料分別放入具有相同溫度、時間和密閉條件的容器中,同時放置經過清潔的玻璃片或實際鏡片,作為冷凝物接收面。

測試條件應儘量接近設備的實際工作狀態。

第三步:設置空白組

空白容器必須採用與試驗組相同的清洗、裝配和加熱流程,用於排除容器、操作環境和測試過程本身造成的污染。

如果沒有空白組,便容易將背景污染誤判為材料揮發。

第四步:分析霧膜成分

條件允許時,可以採用紅外光譜、色譜—質譜或其他適用方法分析沉積物的成分。

僅憑霧膜的顏色、氣味或觸感,通常無法可靠判斷污染來自矽油、膠黏劑還是其他材料。

第五步:進行組合材料及整機複驗

單一材料測試合格後,還應進行組合材料試驗和整機熱老化測試。

不同材料共存時,可能改變體系內部的揮發、遷移、吸附和凝結行為。單一材料合格,不表示整機一定不會起霧。

可以考慮哪些材料方向?

低揮發矽油

適用於需要潤滑、阻尼、電氣絕緣或作為配方基礎油,同時對揮發和光學污染較為敏感的工況。

具體選型應核對規定測試條件下的揮發分、低分子物及可凝結物資料,不能只看黏度或產品名稱。

低揮發矽橡膠或膠黏劑

如果污染來自密封、黏接或灌封材料,應檢查:

  • 原料中的低分子物

  • 雙組分材料的混合比例

  • 固化溫度和固化時間

  • 材料內部是否已經完全固化

  • 是否需要進行後固化處理

僅更換矽油,不能解決由膠黏劑或灌封材料本身造成的污染。

矽樹脂或其他固化型材料

如果應用目標是形成固定保護層,而不是保持液態潤滑或阻尼,可以評估適合的矽樹脂或其他固化型材料。

但仍需驗證其附著力、固化程度、熱穩定性及揮發污染風險。

常見誤區

只看黏度

只比較室溫黏度,不比較揮發分、低分子物和高溫穩定性。即使黏度相同,不同矽油的起霧風險仍可能不同。

將低氣味等同於低起霧

材料氣味較低,並不表示其可凝結揮發物一定較少。氣味和光學污染不能直接畫上等號。

只檢查矽油

只檢測矽油,不檢查膠黏劑、潤滑脂、塑膠、膠帶、助焊劑和清洗殘留物,容易遺漏真正的污染源。

只進行單一材料試驗

單一材料測試合格,不表示多種材料組合後仍然合格。光學敏感設備還需要完成組合材料和整機驗證。

錯誤使用真空逸氣資料

ASTM E595等真空逸氣資料可用於材料的初步篩選,但不能直接作為常壓密閉設備不會起霧的結論。

固化不足便進行測試

膠黏劑已經表乾,不表示內部已經完全固化。未充分固化的材料仍可能釋放溶劑、反應副產物或殘留低分子組分。

建議的選擇步驟

第一步,明確設備結構、溫度分布和內部使用的全部非金屬材料。

第二步,設置空白組、單一材料組和組合材料組,逐步鎖定污染源。

第三步,根據材料在設備中的實際功能,篩選低揮發矽油、低揮發矽橡膠、膠黏劑、灌封材料或矽樹脂。

第四步,對候選材料進行規定條件或模擬實際工況下的揮發、冷凝和熱老化測試。

第五步,完成組合材料和整機複驗後,再確定最終材料型號和製程。

安徽艾約塔矽油有限公司作為有機矽全產業鏈的方案提供者,可圍繞矽油、矽橡膠、矽樹脂及相關有機矽助劑,協助排查和篩選材料方向。

具體型號應在污染源確認、檢測條件明確並核實產品資料後確定。

常見問題

鏡片起霧一定是矽油揮發造成的嗎?

不一定。膠黏劑、密封膠、潤滑脂、塑膠助劑、脫模劑、助焊劑和清洗殘留物都可能釋放可凝結物。

黏度越高的矽油,起霧風險越低嗎?

不能只按照黏度判斷。還需比較低分子物、揮發分、測試條件、使用溫度及材料的熱穩定性。

低揮發是否等於不會起霧?

不等於。起霧還與揮發物的可凝結性、鏡片溫度、設備密閉程度、材料用量及內部溫差有關。

D3—D10含量低,就能保證光學設備不起霧嗎?

不能保證。D3—D10等低分子環狀矽氧烷只是可能的污染源之一,還需檢查其他揮發組分,並完成組合材料和整機測試。

TML和CVCM有什麼差異?

TML表示材料在規定條件下的總質量損失;CVCM表示其中能夠在收集表面凝結的揮發物。

對於光學污染,CVCM通常更接近敏感表面的沉積風險,但仍不能直接取代實際設備測試。

ASTM E595資料可以直接用於常壓電子設備嗎?

不能直接等同。該方法主要用於真空環境下的材料逸氣篩選。常壓密閉設備仍需根據實際溫度、結構和材料用量進行起霧驗證。

膠黏劑已經表乾,是否可以進行密閉熱老化?

表乾不表示內部已經完全固化。未充分固化的材料仍可能釋放反應副產物、溶劑或殘留低分子組分,應按照產品要求完成固化或後固化。

如何確認霧膜來自哪一種材料?

應設置空白組、單一材料組和組合材料組進行對照試驗;條件允許時,再對沉積物進行成分分析,並透過整機複驗確認。

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