環(huán)氧樹脂澆注件界面劑應(yīng)用的研究

李思慧+常曉靚

摘 要：環(huán)氧樹脂真空澆注的過(guò)程中，由于預(yù)埋在模具中的金屬嵌件和絕緣材料環(huán)氧樹脂熱膨脹系數(shù)差異較大，造成了其界面間局部應(yīng)力過(guò)于集中，影響了澆注件的整體強(qiáng)度。在金屬嵌件表面涂抹界面劑，可以有效增加金屬嵌件與樹脂部分的黏接強(qiáng)度，提升澆注件的機(jī)械強(qiáng)度。

關(guān)鍵詞：界面劑；剪切強(qiáng)度；水壓強(qiáng)度；環(huán)氧樹脂澆注

中圖分類號(hào)：TM21 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.11.110

文章編號(hào)：2095-6835（2016）11-0110-01

1 概述

環(huán)氧樹脂澆注件是 GIS中的重要零件，它起到了支撐導(dǎo)體、絕緣、隔離氣室等作用。環(huán)氧澆注件多數(shù)由環(huán)氧樹脂體系材料、金屬嵌件、屏蔽環(huán)、金屬法蘭等組成。在生產(chǎn)過(guò)程中，環(huán)氧澆注件對(duì)樹脂部分和金屬嵌件界面的處理，一直是環(huán)氧樹脂真空澆注工藝控制的難點(diǎn)之一。在澆注、固化過(guò)程中，整體體系溫度提升，而樹脂部分與金屬嵌件的熱膨脹系數(shù)差異較大，并且由于環(huán)氧樹脂體系中填料的加入，使環(huán)氧樹脂材料對(duì)金屬嵌件的浸潤(rùn)性較差，這造成金屬嵌件和樹脂部分界面間局部應(yīng)力集中，從而影響了環(huán)氧澆注件的整體機(jī)械強(qiáng)度。由于類似界面原因，部分環(huán)氧樹脂澆注成型的接線端子，其樹脂部分和金屬部分澆注成型后容易產(chǎn)生縫隙，如果處理不當(dāng)，可能造成其氣密性差等現(xiàn)象。

目前，處理環(huán)氧界面問題主要有兩種方法：①在金屬嵌件表面進(jìn)行噴砂處理。表面噴砂有效增加了表面的粗糙度，提升了樹脂和金屬的黏接效果。②在金屬表面涂覆界面劑。這可以有效增加樹脂和金屬的黏接強(qiáng)度。應(yīng)用在環(huán)氧樹脂澆注件中的界面劑主要有兩種：①橡膠類界面劑。該類界面劑主要成分為氯丁橡膠、增塑劑、硫化劑、填充劑、溶劑等。②環(huán)氧類界面劑。該界面劑主要成分為E-51環(huán)氧樹脂、鄰苯二甲酸二酯、環(huán)氧固化劑、增韌劑、溶劑等。

本文主要探討上述兩種界面剪切強(qiáng)度的測(cè)定，以及在金屬嵌件表面噴砂的條件下，涂抹界面劑對(duì)環(huán)氧澆注件機(jī)械強(qiáng)度的影響。

2 試驗(yàn)方案及結(jié)果分析

2.1 試驗(yàn)方法及樣片制備

本文依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《GB7124 -86膠粘劑拉伸剪切強(qiáng)度測(cè)定方法》分別選用橡膠類、環(huán)氧類界面劑制備拉伸剪切標(biāo)準(zhǔn)試樣進(jìn)行試驗(yàn)。測(cè)試?yán)旒羟袕?qiáng)度的設(shè)備使用電子萬(wàn)能拉伸實(shí)驗(yàn)機(jī)，其加載速率為5 mm/min。樣片選用Q235鋼材作為基材，先用無(wú)水乙醇擦拭試樣表面，再用蒸餾水清洗備用。

橡膠類界面劑采用A型膠，A型膠用二甲苯進(jìn)行稀釋，室溫下將黏度控制在1 200～1 500 Pa·s，涂覆厚度約為15～20 μm，通風(fēng)條件下晾置1 h左右，將兩個(gè)金屬片用40 N左右的力壓緊，放入烘箱中進(jìn)行固化。環(huán)氧類界面劑采用B型膠，B型膠室溫下將黏度在1 500～1 700 Pa·s，涂覆厚度為15～20μm，通風(fēng)條件下晾置1 h左右，將兩個(gè)金屬片用40 N左右的力壓緊，放入烘箱中進(jìn)行固化。其他條件均相同，分別制備涂抹橡膠類和環(huán)氧類界面劑的標(biāo)準(zhǔn)樣片各5片進(jìn)行試樣。

2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

試驗(yàn)結(jié)果如下：橡膠類界面劑剪切強(qiáng)度（6.05 MPa、7.22 MPa、6.54 MPa、6.65 MPa、5.96 MPa），環(huán)氧類界面劑剪切強(qiáng)度（7.13 MPa、6.62 MPa、5.51 MPa、7.67 MPa、5.78 MPa）。

可以看出，以上兩種界面劑均有較好的剪切強(qiáng)度，橡膠類界面劑中氯丁橡膠與環(huán)氧樹脂粘接性能比較好。增塑劑等改性物質(zhì)的加入，增加了其模量，降低了膨脹性，提升了耐沖擊性。使用橡膠類界面劑時(shí)控制黏度尤為重要——若其黏度較大，界面劑難以浸潤(rùn)金屬界面，其接觸面積大大減少，膠膜極易剝離，影響了試樣的剪切強(qiáng)度。環(huán)氧類界面劑因環(huán)氧樹脂含有活性基團(tuán)，所以其有良好的黏接性、較高的模量，影響其黏接效果的主要因素是基體樹脂的選擇。

2.3 不同界面處理的盆式絕緣子水壓強(qiáng)度試驗(yàn)

為了驗(yàn)證界面劑在提升盆式絕緣子機(jī)械強(qiáng)度方面的作用，選擇三相盆式絕緣子進(jìn)行水壓破壞試驗(yàn)。共選擇相同型號(hào)三相盆式絕緣子6個(gè)，其生產(chǎn)工藝按照正常的生產(chǎn)工藝執(zhí)行，6個(gè)盆式絕緣子為同一批生產(chǎn)，保證其工藝條件的一直性。其中，1#、2#導(dǎo)體上不涂抹界面劑，僅噴砂處理，3#、4#導(dǎo)體上涂抹橡膠類界面劑，并噴砂處理，5#、6#導(dǎo)體上涂抹環(huán)氧類界面劑，并噴砂處理。水壓破壞結(jié)果1#—1.70 MPa、2#—1.80 MPa、3#—2.40 MPa、4#—2.30 MPa、5#—2.30 MPa、6#—2.60 MPa。

可以看出，3#、4#、5#、6#試驗(yàn)件與1#、2#試驗(yàn)件水壓破壞強(qiáng)度對(duì)比，涂抹界面劑的盆式絕緣子水壓破壞強(qiáng)度比未涂抹界面劑的有了較大提升。

3 結(jié)論

金屬嵌件表面涂抹界面劑，提升了樹脂和嵌件的黏接能力。環(huán)氧樹脂澆注件金屬嵌件先進(jìn)行表面噴砂處理，再涂抹適合的界面劑，是提升絕緣澆注件整體強(qiáng)度的有效手段。在生產(chǎn)中，對(duì)控制嵌件表面清潔度、嵌件噴砂后澆注的時(shí)間等工藝控制也是十分重要的。

參考文獻(xiàn)

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〔編輯：胡雪飛〕