環(huán)氧樹脂膠對(duì)繼電器電弧特性的影響研究

高靜 孫常鵬

摘要：由于繼電器的觸頭在斷開電路或者接通電路時(shí)候都很有可能在觸頭處產(chǎn)生電弧，這樣不僅僅會(huì)導(dǎo)致觸頭的工作條件變得惡化，同時(shí)也很大程度地影響著繼電器的使用壽命以及可靠性。而繼電器通過使用環(huán)氧樹脂膠可以固定觸頭處的零部件并且對(duì)其進(jìn)行密封，從而減少電弧的產(chǎn)生，以此來提高繼電器的使用壽命與增強(qiáng)繼電器的可靠性。由此可知，進(jìn)行環(huán)氧樹脂膠對(duì)繼電器電弧特性的影響研究具有非常重要的意義。文章主要講述通過環(huán)氧樹脂膠的選用、配比的比例、流動(dòng)的距離、膠固化所需的條件以及對(duì)繼電器的觸頭處的處理等方面的因素進(jìn)行相應(yīng)討論，并且對(duì)該討論的結(jié)果進(jìn)行具體的分析，找到環(huán)氧樹脂膠對(duì)繼電器電弧特性的具體影響因素，并對(duì)其有效措施進(jìn)行具體的實(shí)驗(yàn)，以此來提高環(huán)氧樹脂膠在繼電器電弧特性中的具體實(shí)際應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：環(huán)氧樹脂膠;繼電器;電弧特性

中圖分類號(hào)：TQ433.4;TM58 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1001-5922（2019）12-0025-04

由于繼電器是一種自動(dòng)開關(guān)的元件，且具有隔離功能。所以被廣泛的應(yīng)用于一些設(shè)備中使用，例如遙控、自動(dòng)控制、通訊、遙測(cè)、機(jī)電一體化以及電力電子的設(shè)備中，是非常重要的控制元件之一。繼電器中除了使用各類主要材料，例如銅、電工純銅與觸點(diǎn)之外，還需要一個(gè)非常主要的輔助材料一環(huán)氧樹脂膠粘劑。環(huán)氧樹脂膠粘劑在繼電器應(yīng)用中可以起到固定零部件以及繼電器的密封等重要作用。但現(xiàn)在如何選擇一個(gè)優(yōu)良的膠粘劑已經(jīng)關(guān)系到繼電器質(zhì)量的重要組成部分，假如對(duì)選擇的膠粘劑選擇不當(dāng)，甚至可能使繼電器產(chǎn)生污染，從而導(dǎo)致接觸電阻變大與繼電器的塑封性能在觸頭處失效等具體問題，本文主要是通過環(huán)氧樹脂膠的選用、配比的比例、流動(dòng)的距離、膠固化所需要的一些條件以及對(duì)繼電器觸頭處的處理等一些方面的因素進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并且對(duì)該實(shí)驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行具體的分析，從而找到環(huán)氧樹脂膠對(duì)繼電器電弧特性的具體影響因素，并對(duì)其有效的措施進(jìn)行具體實(shí)驗(yàn)，以此來提高環(huán)氧樹脂膠在繼電器電弧特性中的具體的實(shí)際應(yīng)用。

1 環(huán)氧樹脂膠在繼電器電弧特性中的應(yīng)用

1.1環(huán)氧樹脂膠的性能優(yōu)點(diǎn)

1）環(huán)氧樹脂在力學(xué)上具有很高的性能。由于環(huán)氧樹脂具有較強(qiáng)的內(nèi)聚力，從而分子的結(jié)構(gòu)就比較緊密，且在力學(xué)上環(huán)氧樹脂膠的性能高于其他的熱固性樹脂。

2）環(huán)氧樹脂固化體系中具有各種塑料的極性基材以及優(yōu)良的附著力。所以其附著力較強(qiáng)。

3）固化收縮率比起別的熱固性樹脂的收縮力最小。

4）線脹系數(shù)特別小，所以其固化后體積的變化不會(huì)很大。

5）工藝性較好，環(huán)氧樹脂在固化的時(shí)候基本不會(huì)產(chǎn)生低分子的化合物。

6）環(huán)氧樹脂具有優(yōu)良的電絕緣性，此用處可以用于本文中繼電器電弧特性的研究。

7）抗化學(xué)藥品性能優(yōu)良，工藝的穩(wěn)定性能好。

8）環(huán)氧樹脂膠的耐熱性很高。

1.2繼電器使用環(huán)氧樹脂膠時(shí)可能存在的問題

當(dāng)繼電器使用在家用電器的控制板上的時(shí)候，生產(chǎn)PCB板的產(chǎn)家在使用過程中，將繼電器焊接到PCB板上的時(shí)候，由于繼電器位于比較凸起的位置，在搬運(yùn)PCB板的時(shí)候，容易造成繼電器的外殼、觸頭處與環(huán)氧樹脂膠產(chǎn)生脫離，造成外殼、觸頭脫落的情況，使繼電器處于失效的情況。為了避免這種問題的發(fā)生，我們將通過改變環(huán)氧樹脂膠的選用、其配比比例、流動(dòng)距離、膠固化所需的條件以及觸頭處的處理提升繼電器的使用情況。

2 增強(qiáng)環(huán)氧樹脂膠強(qiáng)度來減小繼電器電弧特性

使用軌跡式點(diǎn)膠的方式將膠粘劑涂在繼電器上，緊接著將繼電器送進(jìn)相應(yīng)的高溫烘箱里面進(jìn)行固化處理。為提高環(huán)氧樹脂的強(qiáng)度，我們一般選用增加第二組分來增加環(huán)氧樹脂的韌性。主要分為液態(tài)橡膠增韌、彈性微球增韌、聚氨酯增韌以及熱致液晶聚合物增韌等等。

2.1液態(tài)橡膠增加韌改性的環(huán)氧膠

液態(tài)橡膠增加韌改性具體是指胺基、硫醇基、烴基、含端羧基以及聚丁二烯等等物質(zhì)，與環(huán)氧樹脂相互溶合，并且在固體中析釋出，從而可以形成“海島模型”的形狀結(jié)構(gòu)，并且通過活性基因來進(jìn)行相互作用。從近幾年來看，除去使用純潔性的液態(tài)橡膠中預(yù)反應(yīng)的加成物之外，現(xiàn)已經(jīng)發(fā)展到第二代-使用高官能度環(huán)的氧樹脂以及第三代-制備嵌段共聚體改性的環(huán)氧預(yù)聚物靠使用金屬茂催化劑來實(shí)現(xiàn)，經(jīng)過這樣的修改之后，不僅僅提高了環(huán)氧樹脂膠的剝離強(qiáng)度，而且使整體機(jī)械性能與熱性能并沒有明顯的降低，為減小繼電器的電弧特性作出了很大的貢獻(xiàn)。

2.2聚氨酯增加韌性的環(huán)氧膠

聚氨酯增加韌性的環(huán)氧膠主要是由聚氨酯以及環(huán)氧樹形成的半立穿網(wǎng)絡(luò)的聚合物與互穿網(wǎng)絡(luò)的聚合物，由此可以起到一起互溶的效果以及產(chǎn)生互相配合的效應(yīng)，從而可以使具有高彈性的聚氨酯與具有一般粘接性的環(huán)氧樹脂進(jìn)行有機(jī)結(jié)合在一起，并且通過互補(bǔ)以及強(qiáng)化的方式來產(chǎn)生一個(gè)較好的增加韌性效果。

2.3通過熱塑性聚合物的共混改特性來產(chǎn)生高強(qiáng)度環(huán)氧膠

通過熱塑性聚合物的共混改特性來產(chǎn)生高強(qiáng)度環(huán)氧膠經(jīng)常使用聚醚酮、聚醚醚酮、高性能的芳雜環(huán)聚合物聚砜、聚醚酰亞胺、聚醚砜、聚碳脂酸以及聚苯醚等常使用的熱塑性聚合物和環(huán)氧樹脂中的共混改性特性，以此來進(jìn)行制備環(huán)氧的結(jié)構(gòu)膠粘劑，在零下以上的溫度范圍之間，由此可以使高強(qiáng)度環(huán)氧膠具有高強(qiáng)度、耐久性、高韌性以及較好的綜合性能。

2.4彈性微球增韌環(huán)氧高強(qiáng)度粘劑

經(jīng)國內(nèi)的相關(guān)研究中表明，使用芯為聚乙烯酸酯或者是聚丁二烯時(shí)，殼層為聚甲基丙烯酸甲酯與聚苯乙烯的聚合物微球以此增加環(huán)氧樹脂的韌性效果更加理想，其聚甲基丙烯酸甲酯與聚苯乙烯的聚合物微球的殼層層數(shù)可以是一或者二層，也可以三層或者為四層，但是粒子大小以及分布的是否均勻性均對(duì)增加韌性的效果影響非常大。

2.5通過利用聚硅氧烷的共聚改性來增加環(huán)氧膠粘劑的韌性

利用聚硅氧烷的共聚改性來增加環(huán)氧膠粘劑的韌性這種工藝往往是利用聚硅氧烷上的羧基、氨基和環(huán)氧樹脂中的環(huán)氧基與羥基反應(yīng)從而生成的嵌段聚合物，這種聚硅氧烷的共聚改性不僅能降低環(huán)氧樹脂中的內(nèi)應(yīng)力，還可以增加其韌性與耐溫，由此可以取得較好的相容性來加強(qiáng)環(huán)氧膠粘劑的韌性。

2.6利用納米粒子來加強(qiáng)環(huán)氧樹脂膠粘劑的韌性

因?yàn)榧{米粒子中具有非常高的比表面積，由此可能會(huì)具有非常高的不飽和性，使納米粒子中的表面活性非常大。經(jīng)過研究表明，使用納米粒子來加強(qiáng)環(huán)氧樹脂膠粘劑的韌性，可以形成比較理想的表面狀態(tài)，因此可以大幅度的提高環(huán)氧樹脂膠的拉升強(qiáng)度以及它的沖擊性能。與此同時(shí)，假如在環(huán)氧樹脂中來加入的納米二氧化硅，并且在的條件下來進(jìn)行反應(yīng)1個(gè)小時(shí)，并在冷卻后再加入固化劑使其進(jìn)行固化，不僅僅可以增加樹脂的韌性，還可以大大提高樹脂的耐熱性能。但在目前的情況下納米粒子主要是使用添加納米二氧化硅、納米二氧化鈦以及納米碳酸鈣等等納米粒子。據(jù)相關(guān)研究顯示，使用十六烷基三甲溴化銨的有機(jī)物進(jìn)行表面處理的凹凸棒上與環(huán)氧樹脂相互配合，可以明顯提高環(huán)氧樹脂膠的增韌效果。

在環(huán)氧樹脂中加入納米粒子后，與普通的粘接劑進(jìn)行對(duì)比，我們可以發(fā)現(xiàn)加入納米粒子后的環(huán)氧樹脂益處更多。具體優(yōu)點(diǎn)如下：①加入納米粒子的環(huán)氧樹脂制成的環(huán)氧樹脂膠的液氮溫區(qū)以及室溫的沖擊強(qiáng)度和拉伸的強(qiáng)度均加強(qiáng)了很多。例如：加入質(zhì)量含量為2%的納米二氧化硅時(shí)，其液氮溫區(qū)的拉伸強(qiáng)度和沖擊的強(qiáng)度均提高了20%。②加入納米粒子的環(huán)氧樹脂制成的環(huán)氧樹脂膠在力學(xué)方面的性能也加強(qiáng)了很多。例如：在電鏡下進(jìn)行掃描觀察，我們可以發(fā)現(xiàn)未加入納米粒子的環(huán)氧樹脂膠在斷面很光滑，但是加入納米粒子的環(huán)氧樹脂制成的環(huán)氧樹脂膠斷面就會(huì)變得比較復(fù)雜，甚至出現(xiàn)魚鱗片的結(jié)構(gòu)。③加入納米粒子的環(huán)氧樹脂制成的環(huán)氧樹脂膠在玻璃化溫度方面也有提升。例如：在動(dòng)態(tài)熱一力分析測(cè)試中，我們可以了解到加入納米粒子的環(huán)氧樹脂制成的環(huán)氧樹脂膠的膠粘體系的玻璃化溫度會(huì)有很大程度的加深，尤其是隨著納米二氧化硅的重量含量的增加，加入納米粒子的環(huán)氧樹脂制成的環(huán)氧樹脂膠的玻璃化溫度也相應(yīng)的提高。④加入納米粒子的環(huán)氧樹脂制成的環(huán)氧樹脂膠從液氮溫度到室內(nèi)溫度的熱膨脹系數(shù)在不斷的下降。例如：對(duì)未加入納米粒子的環(huán)氧樹脂膠與加入納米粒子的環(huán)氧樹脂制成的環(huán)氧樹脂膠進(jìn)行電阻應(yīng)變儀的測(cè)試，我們便可以知曉其兩種樹脂的熱膨脹系數(shù)，由熱膨脹系數(shù)可以知曉加入納米粒子的環(huán)氧樹脂制成的環(huán)氧樹脂膠進(jìn)一步的減小了環(huán)氧樹脂與金屬構(gòu)件之間的熱膨脹系數(shù)的差距;沒有加入納米粒子的環(huán)氧樹脂膠在進(jìn)行低溫膠粘的時(shí)候液氮溫度到室內(nèi)的熱膨脹系數(shù)僅僅為，但加入納米粒子的環(huán)氧樹脂制成的環(huán)氧樹脂膠在進(jìn)行低溫膠粘的時(shí)候，膠粘劑同一室內(nèi)溫度的熱膨脹系數(shù)為，加入納米粒子的環(huán)氧樹脂制成的環(huán)氧樹脂膠的熱膨脹系數(shù)更加的接近于金屬、鋁合金以及陶瓷材料的熱膨脹系數(shù)。因?yàn)樵谝旱獏^(qū)域金屬銀的熱膨脹系數(shù)為，在室溫的條件下僅僅為.

2.7創(chuàng)建水性環(huán)氧膠粘劑

使環(huán)氧樹脂變?yōu)樗曰茈y，當(dāng)前可以使環(huán)氧樹脂水性化的方法有：使用聚合型乳化劑乳液聚合、醚化、接枝和酯化等操作方法。對(duì)與引入羧基的時(shí)候環(huán)氧樹脂水性化產(chǎn)生的乳液，可以與羧基交聯(lián)從而產(chǎn)生固化劑，例如碳酰胺與聚碳丙啶樹脂等其余固化劑。

2.8通過環(huán)氧樹脂配制比例產(chǎn)生環(huán)氧樹脂壓敏膠

使用有環(huán)氧樹脂、雙氰胺、丁晴橡膠以及2一甲基咪唑等配制產(chǎn)生的丁酮溶液，涂于涂布紙上后，待涂布紙上進(jìn)行干燥處理后可以得到亞明膠帶，其耐熱性能以及耐濕性能效果非常優(yōu)良。例如環(huán)氧樹脂與噁唑啉以及羧端基聚丁二烯等進(jìn)行配合來進(jìn)行壓敏膠的制備，產(chǎn)生的亞敏膠其剝離強(qiáng)度非常高。

2.9環(huán)氧丙烯酸可配置成光敏膠

環(huán)氧丙烯酸通過配制產(chǎn)生的光敏膠其特點(diǎn)是可在紫外線照射下進(jìn)行固化反應(yīng)，可以發(fā)現(xiàn)其粘接韌性的效果非常好，并且可以用在彩色電視劇的精密延時(shí)線、陶瓷、光學(xué)儀器以及電子元器件之間的粘接，所產(chǎn)生的用途較廣。

具體配制如表1、2所示：

1）環(huán)氧丙烯酸樹脂配制成光敏膠的組成和配比量

根據(jù)表1中我們可以了解到環(huán)氧丙烯酸樹脂配制成光敏膠的組成以及配比量，其中配制出的光敏膠的剝離強(qiáng)度可以達(dá)至，由此可知產(chǎn)生的光敏膠可以適用于各種用途中，為我們社會(huì)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

2）雙酚A環(huán)氧丙烯酸雙脂配制成光敏膠的組成以及配比量

根據(jù)表2中我們可以了解到雙酚A環(huán)氧丙烯酸雙脂配制成光敏膠的組成以及配比量，由此可配制出光敏膠。

2.10環(huán)氧密封膠

當(dāng)前在我國環(huán)氧密封膠已經(jīng)被應(yīng)用至各種用途中，除了雙酚A型的環(huán)氧樹脂，其余環(huán)氧樹脂均可以被使用配制出環(huán)氧密封膠，就連酚醛改性環(huán)氧樹脂也可以采用配制成環(huán)氧密封膠。

1）雙酚A型的環(huán)氧樹脂配制成環(huán)氧密封膠的組成與配比量

按照表3將雙酚A型的環(huán)氧樹脂配制成環(huán)氧密封膠的組成與配比按照順序進(jìn)行稱量混合并且使其均勻后，便可以使用將不常拆卸的部位進(jìn)行密封處理，同時(shí)我們發(fā)現(xiàn)該環(huán)氧密封膠具有良好的耐油性以及耐蒸汽的性能。

2）酚醛環(huán)氧樹脂可配制環(huán)氧密封膠的原因

酚醛環(huán)氧樹脂配制的環(huán)氧密封膠主要是由酚醛環(huán)氧樹脂以及其它的配料依據(jù)特定比而配制而成。酚醛環(huán)氧樹脂配制出的環(huán)氧密封膠的特點(diǎn)主要是：其使用溫度范圍很寬，一般可以在零下下進(jìn)行長(zhǎng)期使用，主要用于金屬與天然橡膠、丁腈橡膠、氯丁橡膠以及尼龍進(jìn)行密封粘接。并且在室溫的條件下硫化10d或者在溫度1OO℃的情況下硫化處理8h，此時(shí)可使氧化鋁的剝離強(qiáng)度達(dá)到。

2.11環(huán)氧樹脂通過配比配制出的導(dǎo)電膠粘劑

1）環(huán)氧樹脂配制出的導(dǎo)電膠粘劑具體組成成分以及配比量

其中乙二胺與乙醇胺是采取1：1的方式進(jìn)行配制的。同時(shí)根據(jù)表4我們可以知曉在溫度為20℃的條件下需要進(jìn)行4～5h的固化處理;而在溫度為70～80℃的條件下需要進(jìn)行1小時(shí)的固化處理，然后在溫度為120～130℃的條件下再進(jìn)行1.5～2h的固化處理，這時(shí)候便可在零下50～60℃的溫度條件下將鋁與銅體進(jìn)行粘接。且此時(shí)的導(dǎo)電膠粘劑的電阻率為10﹣3×10﹣2Ω·cm，脫離強(qiáng)度為200～270N/cm。

2）配制成的305尼龍環(huán)氧導(dǎo)電膠的組成以及配比量

從表5中我們可以了解到在溫度為165℃以及0.1～0.3MPa的條件下需要進(jìn)行1～2h的固化處理，此時(shí)305尼龍環(huán)氧導(dǎo)電膠粘劑的電阻率為2.4x10﹣3-10﹣4Ω·cm。同時(shí)我們也可以了解到在溫度為20℃的條件下，鋁的剪切強(qiáng)度為26.3MPa，鋁的不均勻的扯高的前度為420N/cm。此刻的鋁在溫度為零下60～120℃的條件下與金屬導(dǎo)體導(dǎo)電進(jìn)行粘接。

3 總結(jié)

本文主要講述環(huán)氧樹脂膠的種類、優(yōu)點(diǎn)、環(huán)氧樹脂膠在繼電器電弧特性中可能出現(xiàn)的問題以及為減少此類情況的發(fā)生從環(huán)氧樹脂膠的各個(gè)方面進(jìn)行加強(qiáng)處理，例如：環(huán)氧樹脂膠的選用、配比的比例、流動(dòng)的距離、膠固化所需的條件以及對(duì)繼電器的觸頭處的處理等方面的因素進(jìn)行討論，并且對(duì)該討論的結(jié)果進(jìn)行具體的分析，找到環(huán)氧樹脂膠對(duì)繼電器電弧特性的具體影響因素，并對(duì)其有效措施進(jìn)行具體的實(shí)驗(yàn)，以此來提高環(huán)氧樹脂膠在繼電器電弧特性中的具體實(shí)際應(yīng)用，為社會(huì)發(fā)展做出了貢獻(xiàn)。但在環(huán)氧樹脂膠的使用、配比以及加強(qiáng)環(huán)氧樹脂膠的納米技術(shù)等方面還有待提升。

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