復(fù)合增韌技術(shù)在環(huán)氧澆注料中的應(yīng)用

馬瑞 王軍 姜志成 韓養(yǎng)軍

摘要：本文研究了復(fù)合增韌技術(shù)對(duì)環(huán)氧澆注料的增韌作用。通過(guò)復(fù)合加入T1T2增韌材料對(duì)澆注料的性能進(jìn)行對(duì)比研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)在加入復(fù)合增韌劑時(shí)，環(huán)氧澆注料的整體性能得到了較大的提高。

關(guān)鍵詞：復(fù)合增韌;環(huán)氧樹(shù)脂;澆注料;性能

中圖分類(lèi)號(hào)：TQ323.5

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1001-5922（2020）07-0016-02

環(huán)氧樹(shù)脂澆注料集優(yōu)良的電性能和力學(xué)性能于一體，在電氣工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用和快速的發(fā)展”。但是，隨著電氣行業(yè)的不斷發(fā)展，對(duì)澆注材料的要求也越來(lái)越高。純環(huán)氧樹(shù)脂澆注料形成的固化物彎曲強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度都低且易開(kāi)裂，難以滿(mǎn)足許多電子元器件的澆注要求引。為了保證澆注器件的可靠性和電氣絕緣性，有必要對(duì)環(huán)氧澆注料進(jìn)行增韌，以提高其綜合性能4。。我們通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的研究發(fā)現(xiàn)，在環(huán)氧澆注料中加入復(fù)合增韌劑比純環(huán)氧樹(shù)脂澆注料或加入單一增韌劑的環(huán)氧澆注料整體性能高，并在具體的注射產(chǎn)品上得到驗(yàn)證。

1實(shí)驗(yàn)部分

1.1主要原料

E-51環(huán)氧樹(shù)脂，市售;液體甲基四氫苯酐，市售;環(huán)氧活性增韌劑（標(biāo)記為T(mén)1），自制;T-9503增韌劑（標(biāo)記為T(mén)2），自制;DMP-30促進(jìn)劑，國(guó)藥集團(tuán)化工試劑有限公司;DGH-400硅微粉，西安金英電工材料有限公司。

1.2主要設(shè)備及儀器

CMT5105電子拉力機(jī)，美特斯工業(yè)系統(tǒng)（中國(guó)）有限公司;XJ-40A沖擊試驗(yàn)機(jī)，吳忠材料試驗(yàn)機(jī)廠(chǎng);DSC822e型差示掃描量熱儀，梅特勒一托利多儀器（上海）有限公司;101A-1ET型電熱鼓風(fēng)干燥箱，上海試驗(yàn)儀器廠(chǎng)有限公司;HX202T型電子天平，慈溪市天東衡器廠(chǎng)。

1.3澆注料制備

按E-51環(huán)氧樹(shù)脂：增韌劑T1=100：20混合均勻制得A組分。按甲基四氫苯酐：增韌劑T2：促進(jìn)劑DMP-30=80：10：0.2混合均勻制得B組分。將A：B：DGH-400硅微粉=100：75：262.5。兩個(gè)組分加熱至60C，在清潔干燥好的配料容器中按質(zhì)量比稱(chēng)取A、B組分，攪拌均勻，真空脫泡。將配好的環(huán)氧澆注料緩慢注人灌封模具中，采取階梯固化模式分別在80C固化2h，100C固化2h，最后在130C固化8h即得環(huán)氧澆注料試驗(yàn)樣條。

1.4測(cè)試與表征

按照GB/T2567-2008進(jìn)行彎曲性能測(cè)試，取5個(gè)有效樣品數(shù)值的平均值。按照GBT1043-1993（無(wú)缺口試樣）進(jìn)行沖擊強(qiáng)度測(cè)試，取9個(gè)有效樣品數(shù)值的平均值。用DSC822e型差示掃描量熱儀測(cè)試試樣的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。

2結(jié)果與討論

2.1復(fù)合增韌技術(shù)在澆注料中的作用

目前大多數(shù)澆注料都使用單一增韌技術(shù)，其或多或少都存在一些缺陷，比如氣泡多不好處理、局部容易出現(xiàn)裂紋等瑕疵、粘度以及顏色不合適等等，筆者生產(chǎn)中也出現(xiàn)過(guò)此類(lèi)問(wèn)題。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的試驗(yàn)及驗(yàn)證工作，發(fā)現(xiàn)加入兩種或兩種以上的增韌劑能彌補(bǔ)環(huán)氧澆注料中單一增韌劑的缺陷，提高其綜合性能。

2.2復(fù)合增韌劑加入量對(duì)澆注料的性能影響

表1是經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)后總結(jié)出來(lái)的比較典型的澆注料配方，從表1可以看出，單一加入Tl、T2增韌劑的環(huán)氧澆注料彎曲強(qiáng)度、彎曲模量、沖擊強(qiáng)度都比較高，而玻璃化轉(zhuǎn)變溫度也比較理想。但實(shí)際情況是澆注出來(lái)的產(chǎn)品比較脆，易出現(xiàn)局部裂紋。而加入T2增韌劑后，隨著加入份量的增加，雖然環(huán)氧澆注料的彎曲強(qiáng)度有所下降，但完全在適合澆注要求的強(qiáng)度范圍內(nèi)。而彎曲模量的下降，沖擊強(qiáng)度略有增高則充分體現(xiàn)了復(fù)合增韌劑的增韌效果。在加入T2增韌劑的3種配方中，環(huán)氧澆注料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和沒(méi)有加入增韌劑時(shí)基本沒(méi)有變化。

2.3復(fù)合增韌技術(shù)在抗開(kāi)裂方面的作用

導(dǎo)致環(huán)氧樹(shù)脂澆注料固化物開(kāi)裂的根本原因是內(nèi)應(yīng)力和缺陷的存在。比如澆注料在混合過(guò)程中產(chǎn)生氣泡而真空脫泡又不徹底就會(huì)造成固化產(chǎn)物內(nèi)部的缺陷。而澆注元器件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、樹(shù)脂配方設(shè)計(jì)、澆注工藝設(shè)計(jì)不合理都會(huì)在澆注過(guò)程中引入較大的內(nèi)應(yīng)力和應(yīng)力集中，尤其是在澆注料嵌人元件的接觸界面、尖角等部位，會(huì)造成微裂紋和應(yīng)力集中。由于環(huán)氧樹(shù)脂內(nèi)聚力大、彈性模量高、線(xiàn)膨脹系數(shù)也比大部分金屬材料高，這就使得在澆注過(guò)程中澆注料和需要澆注的電器元部件之間出現(xiàn)內(nèi)應(yīng)力和應(yīng)力集中的現(xiàn)象。在高低溫溫度循環(huán)和外部機(jī)械應(yīng)力的沖擊下，澆注料內(nèi)的缺陷和微裂紋不斷被放大，最終造成元器件的開(kāi)裂失效”。經(jīng)過(guò)不斷的摸索和試驗(yàn)，筆者發(fā)現(xiàn)加入T1和T2復(fù)合增韌劑的澆注產(chǎn)品，在抗開(kāi)裂方面有很好的效果，如圖1所示。

3應(yīng)用試驗(yàn)

采用復(fù)合增韌技術(shù)得到的澆注料和一般澆注料相比，試驗(yàn)樣條的各種數(shù)據(jù)變化不大，但在產(chǎn)品生產(chǎn)中，產(chǎn)品的一些機(jī)械強(qiáng)度數(shù)據(jù)有大幅度的提升。

在固封極柱、觸頭盒等一些對(duì)機(jī)械強(qiáng)度要求較高的產(chǎn)品生產(chǎn)中，開(kāi)始試驗(yàn)了采用復(fù)合增韌劑術(shù)制作的澆注料，達(dá)到預(yù)期效果后進(jìn)行了小批量使用、批量使用，至今已經(jīng)生產(chǎn)各類(lèi)產(chǎn)品數(shù)千件。產(chǎn)品的外觀(guān)良好，機(jī)械破壞試驗(yàn)表現(xiàn)出優(yōu)異的效果。和一些數(shù)據(jù)相近的澆注料相比，產(chǎn)品的彎曲破壞強(qiáng)度平均提升70%～80%，個(gè)別破壞強(qiáng)度提升了100%。

4結(jié)語(yǔ)

采用TI和T2復(fù)合增韌的環(huán)氧樹(shù)脂澆注料，在玻璃化轉(zhuǎn)變溫度基本不變的情況下，降低了其彎曲模量，提高了其沖擊強(qiáng)度。

雖然彎曲強(qiáng)度也有所降低，但在實(shí)際生產(chǎn)中和一些樣條數(shù)據(jù)相近的澆注料相比，產(chǎn)品的彎曲破壞強(qiáng)度平均提升70%～80%，個(gè)別破壞強(qiáng)度提升了100%。而其綜合應(yīng)用性能得到了提高，尤其是在抗開(kāi)裂方面有顯著的效果。

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