環(huán)氧澆注制品由環(huán)氧樹脂、固化劑、填料、改進劑、促進劑、助劑所構成。所用環(huán)氧樹脂以液體環(huán)氧樹脂為主,有E-51、E-44、Cy128、E-39D、E-42、E-31等雙酚A環(huán)氧樹脂,F-51酚醛環(huán)氧樹脂及EX-40的溴化環(huán)氧樹脂和液態(tài)的脂環(huán)族環(huán)氧樹脂。固化劑 電工產品用的以酸酐為主,如甲基四氫苯酐、苯酐、四氫苯酐、六氫苯酐、甲基六氫苯酐、甲基納狄克酸酐,而電子電訊產品采用胺類固化劑作灌注膠。填料 以二氧化硅、三氧化二鋁、氫氧化鋁、滑石粉等為主。促進劑 BDMA、DMP-30、2MI。增韌劑 端羥基丁晴橡膠(CTBN)、聚醚增韌劑、奇士增韌劑(PC-I)、線型聚酐(聚壬二酸酐PAPA、聚癸二酸酐PSPA)。還可有側鏈型環(huán)氧樹脂和聚氨酯環(huán)氧樹脂。性能基本要求:良好的工藝性 要求有良好的流動性,在澆注溫度下能注入模腔,并能充分浸透和填充所有的空隙,因此在澆注溫度下需有足夠低的黏度和適當的使用期,便于澆注和注射,同時還應有適宜的凝膠化速度和固化速度。好的耐開裂性 膠在固化過程中,固化成型后和在產品使用過程中,澆注絕緣件均不應開裂、剝離。這就要求澆注料固化成型過程中化學反應放熱量及其體積收縮要小,熱膨脹系數與嵌入固化件的熱膨脹系數要相近。固化物有較高的機械強度,使固化物能長時間承受冷熱沖擊或機械的外力作用。較高的耐熱性 足夠的介電性能,力學性能以縮小澆注絕緣的電氣設備的體積、減輕質量、提高運行可靠性。耐環(huán)境性 在特殊場合使用的澆注絕緣件還相應地對澆注料有特殊要求,如戶外絕緣要求耐紫外線、耐漏電起痕、耐候性要好。SF6氣體絕緣電器要求有好的耐SF6分解物的性能;高能加速器用的澆注絕緣則要好的耐輻照性能;濕熱帶氣候用電器則要求澆注料固化物有防潮,防霉、防鹽的三防性能。
環(huán)氧澆注料由環(huán)氧樹脂、固化劑、促進劑、改性劑、填料等組成。環(huán)氧澆注料的配方設計獎根據上述的基本性能要求并結合澆注絕緣的產品應用和生產工藝參數而擬定。環(huán)氧樹脂:澆注的環(huán)氧樹脂以雙酚型環(huán)氧樹脂為主。澆注小型電器及小型零部件、相對分子質量為350~400的環(huán)氧樹脂最合適。常用的有E-51、E-44、E-54等。澆注如變壓器、互感器等大型部件,通常選用的行對分子質量在500~1000適合,是澆注產品具有一定機械強度和韌性;也可用低于相對分子質量為500的液態(tài)樹脂及液態(tài)與固態(tài)樹脂混合使用。固化劑:固化劑在澆注材料中與環(huán)氧樹脂同等重要,對澆注產品的性能和澆注工藝性有重大影響。對于大型澆注件,因胺類固化劑對縮水甘油醚型環(huán)氧樹脂活性大、放熱多,所以常用酸酐類固化劑,其中鄰苯二甲酸酐價廉,制品的介電、力學性能也較好。但由于澆注件對熱脹冷縮的適應性差,對特大澆注件則采用四氫苯酐、甲基四氫苯酐;對耐熱戶外澆注件采用六氫苯酐或甲基六氫苯酐;對耐輻射澆注件可采用甲基納狄克酸酐,其固化物的耐熱性能要比前幾種酸酐高。填料:填料作用時提高環(huán)氧樹脂澆注件的耐磨性,導熱性,硬度和耐化學腐蝕性。可降低澆注件的收縮率,熱膨脹系數和固化反應的放熱峰,還可降低成本,某些填料可增加澆注件的耐電弧性和耐漏電起痕性。填料必須是中性或弱堿性,不含水分,對環(huán)氧樹脂和固化劑為惰性。從工藝角度看填料在400目以上與樹脂親和力好,沉淀性少,其用量對體系黏度無急劇增加,不含磁性材料,金屬雜質和其他導電雜質,因此填料的種類、純度、粒度、填充量對澆注件的性能和澆注工藝操作性均有很大影響。增韌劑:增韌劑主要是提高環(huán)氧澆注料的彎曲強度、沖擊韌性。此外還可以提高玻璃強度,耐冷熱沖擊性,減少固化時熱應力及收縮性,是環(huán)氧澆注料中重要的一個組分。目前澆注料用增韌劑的品種有非活性的脂類如苯二甲酸丁酯,有帶柔性鏈結構的環(huán)氧樹脂如側鏈型環(huán)氧樹脂,改性聚醚化合物如9703和9705,線型聚酐如聚壬二酸酐、聚癸二酸酐及帶端羧基丁晴橡膠。聚氨酯樹脂,可賦予環(huán)氧固化物強韌的彈性。奇士增韌劑也可用來增韌顯得越來越重要。
澆注用的其他材料:⑴促進劑 用環(huán)氧-酸酐體系作澆注材料,一般要在140℃左右長時間加熱才能固化。在配方中加入促進劑則可有效地降低固化溫度,縮短固化時間。常用的有芐基二甲胺、DMP-30、DMP-10、三乙醇胺、594、595,液體咪唑化合物,一般用量為0.2%~3%,視澆注產品和工藝條件而選用。著色劑 環(huán)氧澆注料可用顏料進行著色。著色劑應保持環(huán)氧樹脂澆注絕緣體系性能,要求著色力強,分散性好,耐熱性優(yōu)良,不引起阻滯和促進固化反應。常用的有氧化鐵紅、立索爾紅等紅色顏料、鈦白粉、鋅鋇白等白色顏料,氧化鐵黑、苯胺黑色著色劑。脫模劑 常用有硅油、硅脂、改性硅油、蜂蠟等。封膜膠 其作用時防止?jié)沧⑦^程中澆注料滲漏,常用的有水膠、石膏、聚氯乙烯糊、清漆石膏糊、耐熱橡膠等。環(huán)氧澆注絕緣工藝在生產實踐中經常發(fā)生的問題是環(huán)氧固化物的開裂。產生開裂的因素是多種多樣的,有產品結構設計上的因素、環(huán)氧澆注料配方設計和工藝參數設定的因素等。因此當前國內外將環(huán)氧固化物的抗開裂性作為應用技術研究的重點,進行了廣泛的研究。開裂的主要原因及措施:從環(huán)氧樹脂固化反應的機理得出,固化物中存在的內應力是造成開裂的主要原因,其來源有二。⑴固化過程中由于體積收縮產生的收縮應力。⑵由于固化發(fā)熱、加熱和固化后受熱,使環(huán)氧樹脂固化物與金屬嵌件的膨脹系數不同,在溫度變化時產生的熱應力引起的。搜索應力的大小不是正比于整個固化過程的體積收縮率,而是正比于失去流動性之后進一步固化所產生的那部分體積收縮,特別是在玻璃化溫度之后分子運動更困難。所以凝膠后的固化反應是造成收縮應力的主要原因。為了減少收縮應力,采取的辦法有:加入填料以減少收縮;選用彈性模量小而且有可撓性的樹脂;樹脂的截面積應較埋入物的截面積大。
要減少熱應力所采取的辦法如下。加入填料以減少樹脂的膨脹系數,銅和鐵的線膨脹系數分別為17×10-6℃-1和12×10-6℃-1,加入二氧化硅填料后,其固化物膨脹系數可降到32×10-6℃-1,另外加入填料還可抑制最高放熱溫度。選用放熱量小的固化劑,并控制固化過程。增加樹脂的截面積。減少樹脂的彈性模量,使其具有可繞性,加入增韌劑但仍保持一定水平的 拉伸強度和玻璃化溫度,否則固化物未能充分伸長來消除內應力以前就達到拉伸強度極限,仍會使制品產生開裂現象。其他因素及措施:原材料的影響 環(huán)氧樹脂中含量氯量(無機氯和有機氯)對固化反應和固化物的性能有影響。氯含量增加使環(huán)氧樹脂-酸酐體系的凝膠時間縮短,即氯的存在對固化反應有催化作用。氯離子存在使固化物的交聯(lián)密度下降,造成固化物表面產生小面積的魚鱗狀疵裂,這可能是裂紋區(qū)的環(huán)氧樹脂受氯離子的影響而無法與固化劑反應而造成固化不完全,導致有微裂縫。合理設計注模及埋入件 注??捎娩?、鐵、鋁、銅及非金屬材料,如聚四氟乙烯、有機硅樹脂制成。模子內表面應力求光滑,不得有砂眼。子設計注模時對模子總的要求時澆注方便,不藏氣泡,能保證制品在結構上和強度上一致;為減少內應力和脫模容易,制品的任何角都是圓角,在任何拐角及轉彎處一定要考慮氣泡逸出方便。制品中埋入的零部件不得有銳角,以避免應力集中。正確選擇促進劑及其使用用量,以免凝膠過快和發(fā)熱峰過高而導致收縮應力和熱應力過大而導致制品開裂。選用放熱量少的固化劑及正確控制固化過程,特別是冷卻過程,若冷卻過快則引起熱應力,導致開裂。
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