目前, 耐高溫膠粘劑在國民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用, 但是能在真空器件中使用的不多。除了一些粘結(jié)強(qiáng)度較差的無機(jī)粘結(jié)劑如水玻璃、真空水泥等外,耐熱度僅250℃的環(huán)氧樹脂也常常被用在真空度要求不高、工作溫度也不高的場合作為密封和粘結(jié)材料。隨著一些真空電磁元件的需要, 例如內(nèi)真空偏轉(zhuǎn)線圈, 真空用電機(jī)等, 對粘結(jié)劑提出了更多更高的要求, 不僅要求它能經(jīng)受350～400℃的器件排氣烘烤, 又能長期經(jīng)受100～250℃的工作溫度, 而且要求必需具有低的放氣率以及不能含有對氧化物陰極有害的成分, 因此原有的一些膠粘劑已不能滿足要求。為了尋求能在真空中使用的膠粘劑, 本文借助于四極質(zhì)譜測量系統(tǒng)對國內(nèi)已商品化的三種高溫膠粘材料進(jìn)行了放氣性能及放氣成分的檢測并進(jìn)行了比較, 尋找出了一種適合真空器件中使用的膠粘劑。

1、實驗裝置和樣品制備

　　圖1為典型的全金屬四極質(zhì)譜真空測量系統(tǒng),擴(kuò)散泵抽速為800L/s。小孔流導(dǎo)為10L/s, 系統(tǒng)啟動3～4h后, 系統(tǒng)極限真空度Pu為2×10^-4Pa, 當(dāng)樣品室溫度為300℃時, 系統(tǒng)極限真空度Pu為(3～4) ×10^-4Pa。

1.小烘箱 2.溫度計 3.樣品 4.樣品室 5.擋板 6.電離計 7.分析室 8.四極質(zhì)譜計 9.小孔(c= 10L/s)  10.擴(kuò)散泵(S= 800L/s)

圖1　真空測量系統(tǒng)示意圖

　　進(jìn)行實驗分析的樣品有三種。

　�、� 聚酰亞胺膜(簡稱PI膠膜),重量為1.1g。

　�、� 8605有機(jī)硅漆(1g 涂復(fù)在面積為120mm²金屬鉬園片兩面, 經(jīng)快干后制成樣品。

　�、� 可熔性聚酰亞胺(1g)涂復(fù)在面積為120mm²金屬鉬圓片兩面經(jīng)表面烘干后制成樣品。

2、實驗分析結(jié)果

2.1、聚酰亞胺膠粘劑(簡稱PI膠粘劑)

　　該膠粘劑屬縮合型聚酰亞胺,亦稱不熔性聚酰亞胺,它是由均苯四甲酸二酐和二胺基二苯醚按一定的比例在強(qiáng)極性溶劑二甲基乙酰胺中反應(yīng)得到的聚酰胺酸預(yù)聚物溶液, 即為PI膠粘劑, 這種膠粘劑有極高的耐熱性, 短期可耐480℃, 長期工作溫度為280℃。把由聚酰胺酸溶液制膜經(jīng)高溫亞胺化獲得的膜作為樣品, 放在圖1 所示的測量系統(tǒng)的樣品室內(nèi)進(jìn)行真空性能的檢測。

圖2　PI膜的實驗過程

a1.PI膠膜　b1.可熔性聚酰亞胺　c1.8605有機(jī)硅漆

圖3　三種樣品的熱分解的壓力～溫度曲線

　　圖2表示PI膠膜樣品的實驗過程曲線, 即樣品從升溫—保溫—降溫的整個過程中系統(tǒng)真空度Pt對應(yīng)的變化過程。從圖2中可看出, 隨著T=300℃保溫過程的進(jìn)行, 樣品中放出的氣體量逐漸減小, 最終使Pt平衡在6.3×10^-4Pa的平衡壓強(qiáng)上。真空系統(tǒng)在室溫時極限真空為2.0×10^-4Pa。根據(jù)圖2 中高溫烘烤結(jié)束后降溫區(qū)內(nèi)不同時刻所對應(yīng)的Pt和T,將圖2轉(zhuǎn)換成圖3(a)的曲線(a),從圖中可以看出,在低于257℃時, 從樣品中放出的主要是解吸氣體,隨著溫度升高, Pt值增加緩慢。但當(dāng)溫度超過257℃后, 膠膜產(chǎn)生大量的分解氣體, 使Pt值隨著溫度上升而迅速增加。把二段不同斜率的直線的交點對應(yīng)的溫度Td稱為該樣品的熱分解點。從圖3 (a) 中可以看出PI膠膜的熱分解溫度為257℃。

(a) 　圖2 中B點的成分分析 (b) 　圖2 中A點的成分分析

圖4　PI膜的成分分析

　　圖4為PI膠膜的氣體成分分析結(jié)果。(a)為圖2中B點放出的氣體成分。(b)為圖中A點放出的氣體成分, 這些氣體成分為H、H₂O、CO、CO₂,都是低質(zhì)量的碳?xì)浠�合�? 與真空系統(tǒng)中一般的殘氣成分同。至于少量的M >50的成分都是真空系統(tǒng)中殘留的本底氣體, 在300℃保溫34min 后基本消失。由于PI膠膜在固化過程中有縮聚水產(chǎn)生, 在圖4中水峰比較明顯證實了這一點, 因此在膠粘時會產(chǎn)生結(jié)構(gòu)缺陷而影響膠粘強(qiáng)度。另外, PI膠對溫度、濃度、濕度都很敏感, 必需在低溫以及干燥環(huán)境中保存。