无溶剂水基涂层靠谱么？

Christine Zhang 发布于 04 March 2021

当一些敷形涂覆配方对环境造成影响，而我们开始考虑寻找更环保的选择时，我想到了一个问题：水基敷形涂覆层（水性三防漆）的真正效果如何，靠谱么？在我过往的文章里，研究了如何避免不利于敷形涂覆层性能的情况发生，并提供了最适当的产品选择、涂敷方法及关键决策的建议，例如涂层的厚度应该为多少。

然而，之前文章中未涉及的一个领域是这些高性能产品的各种化学物质对环境的影响——无论是在涂敷过程中（它们可能对操作工人造成危害），还是在其所保护电子组件的运行环境下。本篇文章将重点讨论环境因素，详述正在使用和即将推出的环保型产品及其局限性。

随着环保意识达到前所未有的高度，各个公司正在寻求更加绿色的选择，包括用于制造和保护电子产品的化学产品，包括敷形涂覆层和各种清洁技术等。这些产品通常含有溶剂，其被描述为挥发性有机化合物（VOC），即在室温下易于蒸发的含碳化合物。

从原材料的角度来看，对于电子行业中使用的化学品，现在已经有非常多的环保替代品可供设计工程师选择。近年来，PCB三防漆的性能取得了相当大的进展，同时也符合日益苛刻的环保限制和国际公认的标准。

水基涂层就是一个很典型的实例。例如，我们现在都习惯使用的水基涂料产品，这些产品在使用时气味很小，用后刷子的清洁也更容易。实际上，水基涂料现在室内装饰市场占了主导地位。我们行业拥有水基敷形涂覆层也有十多年了，但在电子产品环境中，特别是在将其用作防侵蚀介质时，有两大局限。

第一个局限性是显而易见的：其中含有水。水是导电的，水基涂层在涂敷后许多个月内仍具有相当的导电性，从而对敏感的电路板设计造成信号完整性或串扰问题。其次，为了制备乳液或分散剂，与水的兼容性是必要的，可以是聚合物（分散体）或表面活性剂（乳液）的改性。这两种方法的问题在于两种物质在其整个寿命期间对水仍然有些敏感，因此限制了它们在高湿度环境中的保护性。

总的来说，目前水基材料的性能与溶剂型树脂的性能仍无法相比，并且与无溶剂材料的性能相差甚远。 然而，由于目前的研发组织正在开发可行的水基系统，我相信这些限制最终会被克服。

无溶剂材料的主要优点

无溶剂材料通常是低气味、低危害的材料，因此用户在制造阶段应用更安全。它们通常是不易燃的，因此无论在生产阶段还是在使用中都会降低风险。值得注意的是，它们有助于最大限度地减少VOC排放，确保符合环保标准。在涉及2K（双组分）敷形涂覆时，可以涂敷更厚的涂层并获得更好的保护，而不会影响其他性能要求，例如耐热冲击。

某些涂层必须能够在异常恶劣的环境中起作用，那么能够代表涂层必须防护的最恶劣环境的典型要素组合是什么？我们以腐蚀为例，对于被腐蚀的金属表面，势必存在电位差、电解质和离子杂质。 如果涂层涂敷良好，它将通过抑制外部离子物质和水等液体接触金属表面来防止腐蚀。

任何可能导致涂层降解并提供腐蚀发生条件的环境都可能对涂层造成严重影响。例如，在高温和低温之间存在循环的环境使涂层处于很大的应力下，而异常高的温度会加速聚合物的降解；这些条件可能会导致涂层开裂，使电路部分暴露于杂质中，最终导致电路失效。热环境的周期性质将在电路板与其局部环境条件之间产生差异，从而导致形成破坏性冷凝。如果组件还暴露于盐雾中，那么失效的可能性将会大大增加。

测试，测试，再测试

环境测试方法是确保涂层符合目标要求并能够经受最严苛条件的关键。 但环境测试究竟是什么？以其基本形式对材料进行环境测试，以确定其在受控环境条件下的性能特征，尽可能使受控环境接近产品的合理预期环境。

环境实例包括但不仅限于以下：极高和极低温度、足以引起热冲击的快速温度偏移、盐雾、非常高的湿度或冷凝条件、饱和环境、暴露于真菌生长物下、腐蚀性气体和太阳辐射下，以及高低气压（特别是航空和航天设备）。

除了了解材料对每种条件的耐受程度之外，这些特定测试还通过组合方法来评估恶劣环境累积影响，以形成顺序测试的基础。涂敷后的电路板将会受到各种环境的影响，而不仅仅是某种环境的影响。应该合理选择条件和暴露状况来代表预测的现实终端使用环境。

所以，了解以上内容后，你现在知道：环保型材料已在眼前，新的研发成果也即将面市。随着其性能的逐渐提高，随着时间的推移，这些材料将会符合各种要求，为应用开辟新的途径。