什么是粘度/流变
粘度 是用来定义流体内部(流动)阻力大小的一个专业术语,由分子吸引力引起的流体内部摩擦,使其阻挡流动倾向。[1]
当施加一个(剪切)外力与流体上,就可以观测到这个阻力大小;阻力越大,需要越大的剪切外力去驱使流体流动;这个剪切力可以用来定义粘度。直观表现就是矿泉水比番茄酱容易倒出。
粘度示意图粘度形成公式
粘度公式简化:
单位: cP、Pa.S 1 cP = 1 mPa·s 1 P = 100 cP 1 Pa·s = 1,000 mPa·s
不同的剪切外力作用下,按受到阻力变化状况(粘度)将流体可以分为:
1. 牛顿流体: 粘度与剪切速率和时间无关,典型的是气体,水
2. 非牛顿流体: 粘度与剪切速率&压力相关,不同条件下,粘度会变化,比如导电胶,石油树脂等
- 在特殊参数条件下测得的粘度称之为"表观粘度“
- 半导体封装胶黏剂是典型的非牛顿型流体,具有剪切变稀的行为
流体种类
粘度测试 原始方法https://www.zhihu.com/video/1248990817026117632
2.粘度的测试方法:
原理:通过转子转动流体,粘度仪的转子施加的扭矩与被测样品的分子内部摩擦力(即粘度)正相关,通过检测转子受力换算出样品粘度[2]
粘度测试示意图
胶黏剂市场主流的测试设备是俩种 Brookfield 的粘度仪器和TA的流变仪,前者是市场应有广泛,价格实惠;后者准确性和再现性出色,但价格是前者的几倍
-2.1)Brookfield 粘度仪
Broofield 粘度仪市场占有量大,精度在±1.0%的全量程范围内, 重现性在±0.2% , 工作温度范围从5°C到80°C,基本可以满足市场测试需求
Brookfield 粘度仪原理
Brookfield 的根据测试设备型号不同,转子不同形成了一系列覆盖各个粘度范围的配套成熟产品:
- Brookfield 粘度仪是在固定剪切速率下测试产品粘度,
-目前常用的一套是:DV2THBCP(工作台)+ CPA51(转子)
Brookfield 粘度仪测试过程https://www.zhihu.com/video/1248991015732072448
-b)TA流变仪:
流变仪测试粘度数据更为精确,重复性比较好,操作比brookfield相对简单
同时TA的测试功能辅助件种类多元,能够测试除粘度以外的更多性能,比如测试胶水在升温或者UV固化过程中的体积膨胀收缩表现
TA 流变仪测试粘度过程https://www.zhihu.com/video/1248991220358782976
3. 粘度与胶水性能:
3.1 触变支数TI:
触变是衡量胶黏剂点胶性能的重要参数,这是一个造出来的,约定成俗的规定:
通常触变指数TI= 0.5RPM粘度/5.0RPM粘度
- 0.5rpm粘度,静态粘度,是液体开始流动的粘度,越大越不容易滴胶 静如处子
- 5.0rpm粘度,动态粘度,液体流动起来的粘度,越小越容易点胶操作 动如脱兔
- 一些场合下,也会规定10rpm粘度/1.0rpm为触变指数
在点胶的时候,理论上希望静态粘度比较大,动态粘度相对小,即高触变,但也不是越高越好,根据客户实际应用,找到一个对应的区间
- 通常对于导电胶触变大于3.5,绝缘胶会小一些,大于2,也有特殊的应用场景,大于等于1.0即可
不同胶黏剂粘度VS 触变
3.2 工作时间:
测试胶水室温一定时间内粘度增长的幅度,确定胶水的工作时间,保存周期
粘度增长示意图
3.3 施胶性能:
因为封装胶水的应用场景比较多,从芯片粘接到摄像头结构,对胶水粘度的要求也各部相同
- 流平性 流动性 灌封性 定高性
4. 粘度的影响因素
4.1 分子间作用力
影响