CN104577635A - 一种利用聚氨酯胶对电连接器产品进行灌封的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用聚氨酯胶对电连接器产品进行灌封的方法，包括产品清洁、底涂、堵漏、预烘干燥、灌胶、固化、气密性检验等步骤，并在各个步骤中给出了具体的工艺方法。本发明方法提高了灌封产品气密合格率，而且解决了灌封产品在温度冲击后的密封失效或溢胶的问题。

Description

一种利用聚氨酯胶对电连接器产品进行灌封的方法

技术领域

本发明涉及利用聚氨酯胶对电连接器产品进行灌封的方法，属于电连接器产品灌封可靠性技术领域。

背景技术

聚氨酯胶作为航天电连接器材料之一，具有密封、粘接、绝缘的作用，被广泛地运用在电连接器产品中。许多航天电连接器产品的工作温度要求在-55℃～125℃范围、密封指标在1MPa～4MPa、有的产品特别对高低温交变、潮湿、盐雾、紫外线等复杂恶劣环境下使用提出了更加苛刻的技术要求，这就需要可以经受上述恶劣环境的聚氨酯灌封胶可靠的灌封工艺技术。

现行电连接器用聚氨酯灌封材料主要以浇注型聚氨酯弹性体为主，在装配过程中采用灌封聚氨酯胶的方式将接触件、壳体封接在在一起，以保证电连接器的耐压、绝缘、密封和固定等功能。

在现有灌封过程中，由于聚氨酯胶弹性体与金属之间粘合表面处理不到位、未根据产品的性能及结构特点采用相应的灌封工艺，灌封粘接面表面处理的不到位，灌封工艺的不完善等因素，造成灌封后产品因达不到产品技术要求的高报废率。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有工艺技术的不足，提供一种利用聚氨酯胶对电连接器产品进行灌封的方法，提高了灌封产品气密合格率，而且解决了灌封产品在温度冲击后的密封失效或溢胶的问题。

本发明的技术解决方案是：一种利用聚氨酯胶对电连接器产品进行灌封的方法，包括如下步骤：

(1)对电连接器产品待灌封部位进行清洁；

(2)对电连接器产品待灌封部位进行底涂：待清洁后的产品干燥后，选择与聚氨酯胶相适合的粘合剂涂敷在产品的待灌胶部位，底涂后的产品置于室温下干燥1h，然后再在100℃-120℃对粘合剂固化1h-2h；

(3)封堵待灌封部位零件间的缝隙：将步骤(2)底涂后的产品放入80℃-100℃的烘箱中干燥1h后，用聚氨酯胶或环氧胶封堵待灌封部位零件间的缝隙，然后将封堵后的电连接器产品水平放置于室温中对聚氨酯胶或环氧胶进行固化；

(4)对封堵后的电连接器产品进行预烘干燥：用丙酮清洁待灌封部位，清洁后的产品放入85℃±5℃的烘箱中进行预烘干燥；

(5)对预烘干燥后的产品进行灌胶：根据电连接器产品的结构和灌封后的气密封性能要求，选择直接倾注法、称量灌胶法或注射灌胶法，将聚氨酯胶迅速均匀地灌注在预烘干燥后电连接器产品的待灌封部位；

(6)对灌胶后的电连接器产品进行固化，完成灌封。

所述步骤(1)中采用丙酮对电连接器产品待灌封部位进行清洁。

所述步骤(5)的实现方式为：

(a)如果电连接器产品无温度冲击后的气密性能要求，灌封腔内部有使胶液线状流入的注入点，且灌封层不密闭或灌封层密闭但电连接器产品设计有排气槽或孔，采用直接倾注法对电连接器产品进行灌封；

(b)如果电连接器产品无温度冲击后的气密性能要求，但灌封层密闭且电连接器产品未设计有排气槽或孔，则对灌封的重量或体积数进行确定后，采用称量灌胶法对电连接器产品进行灌封；

(c)如果电连接器产品有温度冲击后的气密性能要求，灌封层密闭但电连接器产品设计有排气槽或孔，则采用注射灌胶法对电连接器产品进行灌封；

(d)如果电连接器产品有温度冲击后的气密性能要求，且电连接器产品未设计有排气槽或孔，应采用称量灌胶法与注射灌胶法并用的方法对电连接器产品进行灌封。

所述步骤(6)的实现方式为：

I、当选择的灌胶方法为称量灌胶法时，固化方式为敞开式固化；

所述敞开式固化的过程为：

(I.1)确认胶液层无肉眼可观察的气泡后，在未密闭灌胶层的状态下，将电连接器产品以及聚氨酯胶胶样放入95℃-105℃的电热鼓风箱中；

(I.2)待聚氨酯胶胶样开始凝胶时，迅速取出电连接器产品，并为其装入密封盖板；

(I.3)将装入密封盖板的电连接器产品平置于80℃-100℃的电热鼓风箱中保温3h-24h，然后使电连接器随箱冷却，完成灌胶后电连接器产品的固化；

II、当选择的灌胶方法为直接倾注法或注射灌胶法时，固化方式为封闭式固化；

所述封闭式固化的过程为：

(II.1)确认胶液层无肉眼可观察的气泡后，为电连接器产品装入密封盖板；

(II.2)根据排气孔中溢出胶量的多少及时进行补胶或取出多余的胶；

(II.3)排气孔中的胶液层无气泡后，将电连接器产品平置于80℃-100℃的电热鼓风箱中保温3h-24h，然后使电连接器随箱冷却，完成灌胶后电连接器产品的固化。

还包括气密性试验；所述气密性试验为：将固化后的电连接器产品在室温下放置7天，然后按产品的技术条件要求对其进行气密性检验；

当电连接器产品有温度冲击后的气密性能要求时，在上述气密性试验后，还要进行高低温冲击试验，然后再进行气密性检验，具体过程为：将电连接器产品放置在-55℃的温度下暴露1h，然后在1min内将电连接器产品放置在125℃的温度下暴露1h，如此重复试验5次，待电连接器产品恢复室温后，再对其进行气密性检验。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)本发明根据产品设计结构和产品气密性能要求选用相应的灌封工艺，不仅提高了灌封产品气密合格率，而且解决了灌封产品在温度冲击后的密封失效或溢胶的问题。

(2)本发明在灌封前有可靠的预处理工艺，以最大限度地减少或消除灌胶后弹性体中存在气泡的问题，保证灌胶层中弹性体的密实性。

(3)本发明采用精细的底涂工艺，提高胶体与其接触的材料间的结合力，彻底解决了粘接面间密封失效的问题。

(4)本发明在原有的灌胶方式上，增加了2种灌胶方式。根据产品的结构特点和产品的技术性能要求，选择正确的灌胶方式，解决了因不当的灌胶方式将空气带入胶层形成肉眼观察不到的气泡或因胶层厚度不足而造成的密封失效问题。

(5)本发明在灌胶方式的基础上，创立新增一种固化方式，即敞开式固化、提高固化温度，延长后固化时间，解决了固化后胶层缺陷及产品在温度冲击试验后溢胶的问题。

附图说明

图1为本发明方法流程图；

图2为利用直接倾注法进行灌胶的示意图；

图3为利用注射灌胶法进行灌胶的示意图；

图4为浇注型聚氨酯胶制胶装置示意图。

具体实施方式

本发明提出一种利用聚氨酯胶对电连接器产品进行灌封的方法，如图1所示，具体内容如下：

(1)对电连接器产品待灌封部位进行清洁

用丙酮清洁产品的待灌封部位。使粘接灌封部位清洁干净，无油污、灰尘及其它多余物。

(2)对电连接器产品待灌封部位进行底涂

待清洁后的产品干燥后，用粘合剂涂敷在产品的金属与胶的粘接部位。底涂后的产品置于室温干燥1h后，再在100℃-120℃固化1h-2h。

用粘合剂涂敷在产品的金属与胶的粘接部位的具体方法为：

去除粘合面的镀层，然后用丙酮或异丙醇对粘合面脱脂，并干燥。如果使用的是挥发性的粘合剂，为避免溶剂的挥发带来的涂敷不均匀问题，先用针管吸入粘合剂后，再将粘合剂呈线状挤在粘合面上，挤出长度不大于10cm的线条，然后用大小合适的毛刷快速将挤出的粘合剂均匀刷开。此涂敷部位再按以上操作重复2—3次，可使粘合剂的干膜厚度达到12-25μ的理想涂胶厚度。如果使用的粘合剂无挥发性溶剂，可直接用毛刷蘸取适量粘合均匀涂敷在粘合面上，不建议采用一次性刷涂粘合剂的工艺，使其干膜厚度到达8-15μ。对刷涂粘合剂后的产品进行加热使其充分干燥成硬化膜。

(3)封堵待灌封部位零件间的缝隙(堵漏)

将底涂后产品放入80℃-100℃的烘箱中干燥1h以上。用适量的聚氨酯胶或环氧胶封堵灌胶部位零件间的缝隙后，水平放置于室温固化24h以上，等待灌胶。

(4)对封堵后的电连接器产品进行预烘干燥

再次用丙酮仔细清洁灌胶部位，确保清洁部位清洁，无油污及多余物。清洁处理后的产品放入(85±5)℃的烘箱中，干燥除水除气1.5h以上。

(5)对预烘干燥后的产品进行灌胶

预烘干燥后的产品从烘箱拿出后应及时灌胶。根据产品的结构，在适当的空隙中注入适量的聚氨酯胶胶液，使注入的胶液能迅速均匀地充满整个灌胶层面，达到工艺文件所要求灌注厚度或克数。灌胶方法可根据产品结构选用如下方式:

a)直接倾注法

适用于无温度冲击后的气密性能要求，灌封层不密闭或密闭但设计有排气槽或孔的电连接器产品，采用直接倾注法将聚氨酯胶灌注到工艺文件要求的灌封厚度。直接倾注法的灌胶示意图如图2所示。

b)称量灌胶法

适用于灌封层密闭且无排气槽或孔设计、无温度冲击后的气密性能要求的电连接器产品；

预热前先将灌胶产品称重后，再送入烘箱预热。灌胶时采用称量灌胶法将聚氨酯胶灌到工艺文件要求的注胶克数即可。

c)注射灌胶法

适用于灌封层密闭但有排气槽或孔的设计且对温度冲击后的气密性能有要求的灌封产品；

在灌封型腔，选择最长接触件的一面作为注入点，将注射口触抵灌胶腔底部，把胶液注入到灌胶产品中，使注入的胶液迅速均匀地充满整个灌胶层面，达到工艺文件所要求灌注的厚度。如图3所示。

d)如果产品有温度冲击后的气密性能要求，且未设计有排气槽或孔，应采用称量灌胶法与注射灌胶法并用的方法对电连接器产品进行灌胶。

(6)对灌胶后的电连接器产品通过加热进行固化；

根据灌胶方式选择相应的固化方式。

I、当选择的灌胶方法为称量灌胶法时，固化方式为敞开式固化；

灌封后的胶液层确认无肉眼可观察的气泡后，将灌封产品平置于95℃-105℃的烘箱中，随箱带入少量胶样，约10min-38min后，开始观察防尘盖中胶样的状态。待胶样开始凝胶，即刻取出产品，将其密封盖板按工艺文件要求的部位装入产品中，再平置于80℃-100℃的电热鼓风箱中进行3h-24h固化后随箱冷却。

II、当选择的灌胶方法为直接倾注法或注射灌胶法时，固化方式为封闭式固化：

灌封后的胶液层确认无肉眼可观察的气泡后，将密封面板按工艺文件的要求装入产品中，再根据密封面板的排气槽或孔中溢出胶量的多少及时进行补胶或取出多余的胶。仔细观察排气口中胶液层，确认胶液层无气泡后，平置于80℃-100℃的电热鼓风箱中保温3h-24h后随箱冷却。

(7)对固化后的电连接器产品进行气密性检验

固化后的产品在室温下放置7天后，方可按产品的技术条件要求，进行气密性检验。

对于有温度冲击后的气密性能要求的电连接器产品，在上述气密封性能检测后，还要进行高低温冲击试验，即在-55℃和125℃的高低温极限暴露1h，高低温转换时间为1min，经过5次循环后，待产品恢复室温后，再对该电连接器产品进行气密性检验。

本发明中的聚氨酯胶为浇注型聚氨酯弹性体，主要包括聚醚型聚氨酯胶或聚酯型聚氨酯胶，实际进行灌封的时候根据电连接器产品的结构性能和气密封性能要求选择聚醚型聚氨酯胶或聚酯型聚氨酯胶进行灌封。应用本发明的灌封方法，解决了电连接器产品灌封聚氨酯胶后的密封可靠性及对冷热交变有要求的电连接器产品的密封可靠性问题。

在实验室制备聚醚型聚氨酯胶或聚酯型聚氨酯胶的装置如图4所示。利用图4所示的装置制备聚醚型聚氨酯胶的具体方法如下：

称取所需计量的聚醚型聚氨酯胶预聚体于三口烧瓶中，给三口烧瓶装上搅拌机、温度计及抽真空装置后，用恒温电热套向装有预聚体的三口烧瓶开始加热。开动搅拌机，搅拌瓶中预聚体。在瓶中预聚体温度达到(80～90)℃时，开启真空装置，抽真空脱气泡(余压控制在5mmHg以下)，保持此条件约(50～90)min，至无气泡为止。

在(80～85)℃时，向三口烧瓶加入计量保温在(118～130)℃的制备聚醚型聚氨酯胶的二胺类固化剂；加入固化剂后的混合胶液在真空下，快速混合1.5min-3min后停止搅拌，混合搅拌后的聚醚型聚氨酯胶液温度应≤90℃。之后的混合胶液再在真空下反复脱泡，直至胶液面基本无泡为止。随后解除真空，聚醚型聚氨酯胶制备完成，进入灌胶工序。

利用图4所示的装置制备聚酯型聚氨酯胶的具体方法如下：

称取所需计量的聚酯型聚氨酯胶预聚体于三口烧瓶中，给三口烧瓶装上搅拌机、温度计及抽真空装置后，用恒温电热套向装有预聚体的三口烧瓶开始加热。开动搅拌机，搅拌瓶中预聚体。在瓶中预聚体温度达到(110～120)℃时，开启真空装置，抽真空脱气泡(余压控制在5mmHg以下)，保持此条件约(50～90)min，至无气泡为止。

将已脱泡后的聚酯型预聚体降温至45℃～55℃时，向三口烧瓶内加入制备聚酯型聚氨酯胶的多元醇类固化剂。加入固化剂后的混合胶液在真空下，快速混合1.5min-3min后停止搅拌，混合搅拌后的聚酯型聚氨酯胶液温度控制在40℃-55℃之间。之后的混合胶液再在真空下反复脱泡，直至胶液面基本无泡为止。随后解除真空，聚酯型聚氨酯胶制备完成，进入灌胶工序。

其中抽真空装置包括抽滤瓶、干燥瓶、真空泵和压力计，抽滤瓶与三口烧瓶和压力计连接，同时还带有通气管，真空泵通过干燥瓶与抽滤瓶连接。

本发明提出了生产制备聚醚型和聚酯型两种不同类型的浇注型聚氨酯密封胶的实验室方法，使得产品灌封聚氨酯胶用胶品种多样化，并通过采用与胶种相适应的粘合剂，实现了分离脱落电连接器产品经5次温度冲击循环后的气密封性目标。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (5)

1.一种利用聚氨酯胶对电连接器产品进行灌封的方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)对电连接器产品待灌封部位进行清洁；

(2)对电连接器产品待灌封部位进行底涂：待清洁后的产品干燥后，选择与聚氨酯胶相适合的粘合剂涂敷在产品的待灌胶部位，底涂后的产品置于室温下干燥1h，然后再在100℃-120℃对粘合剂固化1h-2h；

(3)封堵待灌封部位零件间的缝隙：将步骤(2)底涂后的产品放入80℃-100℃的烘箱中干燥1h后，用聚氨酯胶或环氧胶封堵待灌封部位零件间的缝隙，然后将封堵后的电连接器产品水平放置于室温中对聚氨酯胶或环氧胶进行固化；

(4)对封堵后的电连接器产品进行预烘干燥：用丙酮清洁待灌封部位，清洁后的产品放入85℃±5℃的烘箱中进行预烘干燥；

(5)对预烘干燥后的产品进行灌胶：根据电连接器产品的结构和灌封后的气密封性能要求，选择直接倾注法、称量灌胶法或注射灌胶法，将聚氨酯胶迅速均匀地灌注在预烘干燥后电连接器产品的待灌封部位；

(6)对灌胶后的电连接器产品进行固化，完成灌封。

2.根据权利要求1所述的一种利用聚氨酯胶对电连接器产品进行灌封的方法，其特征在于：所述步骤(1)中采用丙酮对电连接器产品待灌封部位进行清洁。

3.根据权利要求1所述的一种利用聚氨酯胶对电连接器产品进行灌封的方法，其特征在于：所述步骤(5)的实现方式为：

(a)如果电连接器产品无温度冲击后的气密性能要求，灌封腔内部有使胶液线状流入的注入点，且灌封层不密闭或灌封层密闭但电连接器产品设计有排气槽或孔，采用直接倾注法对电连接器产品进行灌封；

(b)如果电连接器产品无温度冲击后的气密性能要求，但灌封层密闭且电连接器产品未设计有排气槽或孔，则对灌封的重量或体积数进行确定后，采用称量灌胶法对电连接器产品进行灌封；

(c)如果电连接器产品有温度冲击后的气密性能要求，灌封层密闭但电连接器产品设计有排气槽或孔，则采用注射灌胶法对电连接器产品进行灌封；

(d)如果电连接器产品有温度冲击后的气密性能要求，且电连接器产品未设计有排气槽或孔，应采用称量灌胶法与注射灌胶法并用的方法对电连接器产品进行灌封。

4.根据权利要求1所述的一种利用聚氨酯胶对电连接器产品进行灌封的方法，其特征在于：所述步骤(6)的实现方式为：

I、当选择的灌胶方法为称量灌胶法时，固化方式为敞开式固化；

所述敞开式固化的过程为：

(I.1)确认胶液层无肉眼可观察的气泡后，在未密闭灌胶层的状态下，将电连接器产品以及聚氨酯胶胶样放入95℃-105℃的电热鼓风箱中；

(I.2)待聚氨酯胶胶样开始凝胶时，迅速取出电连接器产品，并为其装入密封盖板；

(I.3)将装入密封盖板的电连接器产品平置于80℃-100℃的电热鼓风箱中保温3h-24h，然后使电连接器随箱冷却，完成灌胶后电连接器产品的固化；

II、当选择的灌胶方法为直接倾注法或注射灌胶法时，固化方式为封闭式固化；

所述封闭式固化的过程为：

(II.1)确认胶液层无肉眼可观察的气泡后，为电连接器产品装入密封盖板；

(II.2)根据排气孔中溢出胶量的多少及时进行补胶或取出多余的胶；

(II.3)排气孔中的胶液层无气泡后，将电连接器产品平置于80℃-100℃的电热鼓风箱中保温3h-24h，然后使电连接器随箱冷却，完成灌胶后电连接器产品的固化。

5.根据权利要求1所述的一种利用聚氨酯胶对电连接器产品进行灌封的方法，其特征在于：还包括气密性试验；所述气密性试验为：将固化后的电连接器产品在室温下放置7天，然后按产品的技术条件要求对其进行气密性检验；

当电连接器产品有温度冲击后的气密性能要求时，在上述气密性试验后，还要进行高低温冲击试验，然后再进行气密性检验，具体过程为：将电连接器产品放置在-55℃的温度下暴露1h，然后在1min内将电连接器产品放置在125℃的温度下暴露1h，如此重复试验5次，待电连接器产品恢复室温后，再对其进行气密性检验。