电子产品结构材料特性和选择方法--第-10-讲--防水材料--(20100908)

电子产品结构材料特性和选择方法第十讲防水材料（1课时）第十讲防水材料10防水材料10.1水的基本特性10.2防水材料的关键技术指标10.3防水材料的种类和特性10.3.1橡胶密封件10.3.2塑料密封胶10.3.3密封胶10.3.4防水透气膜10.3.5防水胶带10.4防水等级与防水材料的应用10.5防水材料的测试标准第十讲防水材料*电子产品的防水（Waterproof）是指防止水和潮湿的气体入侵的措施。由于产品制造精度的不够，结构件的接触面之间总是存在缝隙。此时，水在压差的作用下，就可能通过这些缝隙流至机体内部，造成锈蚀和短路等现象。防水主要是利用密封（Airproof）材料封堵这些缝隙，使产品达到一定的防水效果。*需要防水的电子产品有两类情况，一类是在室外应用的产品，其工作环境就需要防水，如位于室外的卫星天线、摄像头、GPS定向仪、防水接插件、通讯基站、舰载设备和水下测量仪器等。另一类是因偶然因素造成进水的产品，如手机、笔记本电脑和数码相机等。它们在使用中有可能落入水中，或者因水杯倾倒等情况造成进水。第十讲防水材料问题：为什么已经涂敷了防水材料的墙面还会有渗水现象？第十讲防水材料10.1水的基本特性1水分子的大小水分子的直径是0.4纳米(nm)。研究表明：通常的水不以单一水分子（H2O)的形式存在，是由若干水分子聚合在一起，形成分子簇而存在的。水分子簇会有不同的大小，其直径在几纳米至几十纳米之间。2水的流动条件*根据流体力学的原理，水的流动必须同时具备两个条件，一是水的流动路径，二是水流动的动力，即压力差，水总是从压力大的地方向压力小的地方流动。所以只要消除水流动的任一条件，就可以完成防水的功能。*所以除了常用的隔断水流的路径，在可能的条件下，产品结构也可以选择防水材料做成双层结构，形成“气室”，隔离水流，保证产品的气室压力大于室外水压，这样即使结构有微小缝隙水也不会流动。第十讲防水材料3.水的渗透特性防水效果与水压有关，水压越大水越容易渗透，防水就越困难。如果是深水使用要充分考虑这个因素，通常水的深度每增加10m，水压增加1个大气压。深水的压力还会引起电子产品的薄壁结构变形，这时要做刚度计算，避免由此带来的结构或防水失效问题。第十讲防水材料10.2防水材料的关键技术指标1透水汽率透水汽率(Watervaportransmissionrate)是指在一定的温度、湿度和时间内，防水薄膜能透过多少水蒸汽。透水汽率的单位是g/㎡/24h。常用的测试标准是ASTME96/E96M一2005《水蒸气倒杯法》。透水汽率也被称为防水率（Waterresistancerate）。2静水压测试静水压测试（Hydrostaticpressuretest）是指在标准大气条件下，对防水薄膜施以静水压来表示水透过防水薄膜所遇到的阻力。试样的一面承受一个持续上升高度的水压（可以从试样的上面或下面施加水压），直到有三处渗水为止。测试标准有ASTMD5385一2006《防水材料耐静水压力的试验方法》、AATCC127一2008《纺织物防水静水压测试》和GB／T4744一1997《纺织物抗渗水性测定抗渗水性测试》等。水压的高度单位为cm，材料所能承受的水压高度越高，防水性就越好。第十讲防水材料*上述防水材料的2个技术指标是防水薄膜材料的直接防水特性。还有些参数是防水材料的机械特性。特别是对橡胶和塑料类防水结构件而言，这些材料本身是不透水的，将它们应用在防水结构的缝隙处时，会产生压缩、拉伸等状况，所以要关注这些与防水效果密切相关的机械指标。*也有些防水材料的技术指标是为了特殊的应用，如耐高低温、耐油性和耐火性等，这些指标如有需求也是要关注的。*非直接防水材料的参数与其它材料定义相同，故不一一列出。2019/12/16第十讲防水材料10.3防水材料的种类和特性10.3.1橡胶密封件*橡胶压缩后有体积不变而形状变化的特性，并且不透气、不透水、、耐温、耐腐，有一定的力学性能是最常用的防水材料。*橡胶可以制成“O”型圈、“V”型垫和平垫等形状用于轴的径向密封和端面密封。*橡胶的粘弹性，即弹性滞后现象：在加负荷后，随着时间的延长，应力不变，应变继续增加。实验表明，其应变增加的时间可达10天后。第十讲防水材料10.3.2塑料密封圈橡胶密封材料有摩擦力大、零件壁厚比较厚等缺点。而塑料密封材料可以弥补这个缺点。常用的塑料密封材料有聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、聚碳酸酯等。这些塑料的特性可以参见本书“塑料”一章。用这些塑料，做成特定的结构件，可以达到防水的效果。最常见的塑料防水密封是包装用塑料薄膜袋和用于端面的防水密封塑料垫片。第十讲防水材料10.3.3密封胶*密封胶（Adhesivesealants）以有机硅、丁基橡胶、丙烯酸酯、聚氨酯和环氧树脂为基础，再添加固化剂和抗氧化剂等成分组成。它是一种涂敷在两个零件结合面的具有粘接功能的缝隙填充材料。*根据密封胶的机械性能不同，可将其分为弹性密封胶和塑性密封胶两种。弹性密封胶有高于20%的变形回复率，塑性密封胶只有小于5%的变形回复率，两种不同性质的材料受力状态下的变化如图12-1所示。根据胶的含水量不同，密封胶可分为膏状胶和液体胶，后者常作为粘接剂。第十讲防水材料10.3.4防水透气膜*防水透气膜（waterproofandvapor-permeablemicro-porousfilms）是很薄的合成材料膜（0.1～0.5mm）这种膜几乎可以无损的通过声音，并且可以达到很高防水水平。其材料常用聚四氟乙烯（PTFE）聚氨脂（TPU）、聚酯、聚丙烯等。*早在1969年由美国人戈尔（R．W．Gore）开发了具有划时代意义的多微孔薄膜，即戈尔™（Gore）防水防尘透气膜，这种以透气的憎水性膨体聚四氟乙烯（EPTFE）为材料，是集承压、透气和无损传声为一体的高性能的防水透气薄膜材料。*还有一种合成橡胶制成的胶水（如“PlastiDip”胶水），将其涂覆在织物表面也可以制成性能更好的防水膜，其价格也超过聚酯薄膜。这些膜常用来做防水扬声器。第十讲防水材料表10-1一种防水透气膜的规格第十讲防水材料10.3.5防水胶带*防水胶带（Waterproofsealingtape）的基材多为特制的聚乙烯膜。有双面也有单面胶带，其粘接成分采用丙烯酸脂、聚氨脂、丁基橡胶和膨胀聚四氟乙烯等材料。*双面防水胶带可用于防水结构的端面密封，单面防水胶带用于管状零件接头的缠绕密封。材料的厚度有0.3，0.4，0.5，1，1.5mm等规格；宽度有25，50，75，100mm，150～450mm；长度有5，10m等规格，以卷料供货。*另有一种不带胶的防水聚四氟乙烯密封带（俗称生料带）有0.05，0.075，0.1mm厚，用于水管接头的防水。第十讲防水材料10.4防水等级与防水材料的应用表10-2GB4208-2008外壳防护等级中的防水等级表10-3目前防水电子产品达到的等级第十讲防水材料第十讲防水材料表10-4防水材料的应用第十讲防水材料续表10-4第十讲防水材料续表10-4第十讲防水材料续表10-4第十讲防水材料10.5防水材料的测试标准1.防水材料测试标准*GB/T4744一1997《纺织物抗渗水性测定抗渗水性测试》*ASTME96/E96M一2005《水蒸气倒杯法》*AATCC35一2006《纺织物防水淋雨测试》*AATCC127一2008《纺织物防水静水压测试》*ASTMF88一2007《柔性阻挡材料的密封强度用标准试验方法》*ASTMD5385一2006《防水材料耐静水压力的试验方法》第十讲防水材料ttu2.防水产品测试标准*GB4208-2008外壳防护等级中的防水等级*ASTMF37一2006《衬垫材料密封性的标准试验方法》*ASTMC1184一2005《结构硅密封件的标准规范》*ASTMC1401—2002《结构密封装配标准指南》第十讲防水材料小结：•了解水的流动特性对防水措施很重要。•防水是有明确的等级要求的。•防水产品测试也是有标准的。•防水与空气压力有关。