结构产品设计中的防水材料如何选择
结构产品设计中的防水材料如何选择
防水材料多由弹性材料组成，这些弹性材料包括橡胶件、塑料件、密封胶、防水薄膜、三防漆和防水胶带等。防水是电子产品的特殊需求，越高的防水等级就需要越高的成本。选择防水材料时，需要了解水的特性和防水材料的特性以及产品的工作环境。
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。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、通信基站、舰载设备和水下测量仪器等。另一类是如手机、笔记本电脑和数码相机等产品，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。
最常见的防水要求是结构连接处的缝隙防水。缝隙的防水多用弹性材料，利用这些材料的弹性填充微小结构缝隙，达到防水的目的。所以这些防水材料的弹性参数、耐候性和耐化学性是非常重要的。从材料角度来看，通常并无直接的防水指标，只有当组装成产品时，才会测试防水指标，如透水汽率和静水压测试等。
还有一些特定的场合要求防水透气或防水透声，可以采用防水透气膜来满足这种需求，这类防水材料有专门的防水指标，如透水气率等。
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形圈、V形垫和平垫等形状，用于轴的径向密封和端面密封。常用的橡胶密封材料技术规格如表12-1所示。
塑料密封件
橡胶密封材料有摩擦力大、零件壁比较厚等缺点，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。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产品是包装用塑料薄膜袋和用于轴端面的防水密封塑料垫片。
密封胶
密封胶(Adhesive Sealants)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。
密封胶的特性参数包括黏度、固化温度区间、固化后硬度、收缩率、绝缘性、
密封胶的密封机理是固化后形成与间隙形状
相同的薄膜，同时由于高分子材料所具有的粘弹性，它会与结合表面十分吻合。
在电子产品中，膏状的密封胶适用于不规则的接触面，可以填充小于0.1mm的微小间隙，达到防水效果，常用于LCD和LED模组、电池模块的密封，印制板的层压和粘合以及机柜、机箱的防潮密封。液体的密封胶适用于变压器、电源模块的绝缘导热灌装密封，用来隔绝空气，达到防潮、防水和防静电的效果。一种变压器用聚氨酯密封胶的技术规格如表12-2所示。
三防漆
所谓“三防漆”，就是常用的油漆，多以环氧树脂、丙烯酸、聚氨酯和有机硅为材料。新型的纳米三防漆是一类高性能的防水膜。根据单分子膜理论，越薄的膜复原能力越强，纳米三防漆就是依据此理论制作的。
传统上，电子行业将防潮、防霉和防盐雾称为电子产品的“三防”。实际上不同的产品和应用有不同的环境要求，如防尘、防化学气体腐蚀等。三防漆是一种对材料表面进行密封，从而隔离其他介质的产品。
三防漆常用于产品壳体的外表面防护以及印制板表面的防护，这样可以防止产品表面的腐蚀、软化、变形和霉变等问题。实际上，三防漆也就是印制板的防焊绝缘层。一种三防漆的技术规格如表12-4所示。
防水透气膜
防水透气膜(Waterproof and Vapor-permeable Micro-porous Films）是很薄的合成材料膜(0.1一～0.5mm)，这种膜通过时几乎无损声音，并且可以达到很高的防水水平，其材料常用聚四氟乙烯(PTFE)、聚氨酯（TPU)、聚酯、聚丙烯等。
早在1969年美国人戈尔(R. W.Gore）就开发了具有划时代意义的多微孔薄膜，即戈尔TM(Gore）防水防尘透气膜，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。一种防水透气膜的技术规格如表12-5所示。
防水胶带
防水胶带(Waterproof Sealing Tape)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酯、聚氨酯、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0.3mm、0.4mm、0.5mm、1mm、1.5mm 等规格，宽度有25mm、50mm、75mm、100mm以及150~450mm 等规格，长度有5m、10m等规格，以卷料供货。
一种3M普通防水胶带的技术规格如表12-6所示。当有特殊需求(如要求绝缘和耐高温等）时，可以选用其他防水胶带。工业用的防水胶带品种繁多，有绝缘、耐高温、耐腐蚀、耐蠕变和阻燃等防水胶带产品。