Ang high filling epoxy resin system, na may mahusay na mekanikal na lakas, thermal insulation, flame retardancy, at dimensional stability, ay naging pangunahing materyal sa pandaigdigang high-end na larangan ng pagmamanupaktura gaya ng electronic encapsulation, power device packaging, composite material molding, high-end adhesives, at electrical casting. Sa ilalim ng mga kinakailangan ng mataas na solid content, mataas na thermal conductivity, at mataas na flame retardant formulations, ang pagdaragdag ng mga inorganikong filler (tulad ng alumina,aluminyo haydroksayd, magnesium oxide, silicon micro powder, boron nitride, atbp.) ay kadalasang lumalampas sa 60wt%. Ito ay humahantong sa mga problema tulad ng mataas na lagkit ng system, mahinang flowability, hindi sapat na pagkabasa, kahirapan sa pag-alis ng mga bula, pagtaas ng mga depekto sa pagbuo, at mahinang adaptability ng mga awtomatikong proseso ng aplikasyon, na nagiging mga pangunahing bottleneck na naghihigpit sa kalidad ng produkto at kahusayan sa produksyon.
Ang abnormal na pagtaas sa lagkit ng mataas na pagpuno ng epoxy system ay hindi sanhi ng isang kadahilanan, ngunit sa pamamagitan ng superposisyon ng maraming mga mekanismo:
1. Hindi magandang tugma sa interface ng filler resin: Ang mga inorganic na filler ay may malakas na polarity sa ibabaw at mga siksik na hydroxyl group, na bumubuo ng malakas na pakikipag-ugnayan sa mga non-polar epoxy matrice, na nagiging sanhi ng pagtitipon ng mga particle at makabuluhang pinatataas ang frictional resistance sa loob ng system;
2. Hindi makatwiran na partikular na lugar sa ibabaw at pamamahagi ng laki ng butil ng mga filler: Ang mga nano filler at ultrafine filler ay may malaking partikular na surface area, na sumisipsip ng malaking bilang ng mga molekula ng resin at bumubuo ng isang "coating layer", na nagreresulta sa pagbaba sa epektibong mobile phase; Ang mga solong tagapuno ng laki ng butil ay may malalaking puwang at nangangailangan ng higit pang pagpuno ng dagta upang higit na mapataas ang lagkit;
3. Ang intrinsic viscosity ng resin matrix ay medyo mataas: mataas na katumbas na epoxy resin tulad ng bisphenol A at phenolic resins ay may mahabang molecular chain at malakas na intermolecular forces. Kapag hindi napuno, ang lagkit ay umabot sa libu-libong mPa · s, at pagkatapos ng mataas na pagpuno, ang lagkit ay tumataas nang husto;
4. Hindi sapat na proseso ng pagpapakalat: mababang kahusayan ng paghahalo, paggiling, at pagpapakalat, hindi kumpletong pagkabulok at pagsasama-sama ng mga tagapuno, pagbuo ng mga pangalawang aggregate, abnormal na pagtaas ng pseudoplasticity at hindi pantay na daloy ng system;
5. Kakulangan o hindi wastong pagpili ng mga additives: Kung walang epektibong mga wetting at dispersing agent o coupling agent, ang interfacial tension ay hindi mababawasan, ang thixotropic structure ng system ay sobra-sobra ang pagkakagawa, at ang static viscosity at construction viscosity ay parehong mataas.
Matapos matukoy ang sanhi, sa pamamagitan ng disenyo ng antas ng molekular, pagbabago ng interface, at tumpak na kontrol sa proseso, posible na makamit ang isang nakokontrol na pagbawas ng lagkit ng 30% -80% nang hindi binabawasan ang dami ng filler na idinagdag o sinasakripisyo ang pagganap pagkatapos ng paggamot.
Ang resin matrix ay ang batayan ng lagkit ng system, at ang pag-optimize sa formula ng matrix ay ang pinagmumulan ng solusyon para sa pagbabawas ng lagkit, pag-angkop sa proteksyon sa kapaligiran, mababang pagkasumpungin, at mataas na pagiging maaasahan ng mga kinakailangan ng mga high-end na materyales sa buong mundo.
Dapat bigyan ng priyoridad ang mababang molecular weight na bisphenol A-type na epoxy (E51/E44 low viscosity grade), aliphatic epoxy, cycloaliphatic epoxy, at diluted modified epoxy. Ang lagkit ay dapat na kontrolado sa 500-3000mPa · s sa 25 ℃, na nagpapataas sa pangunahing kahusayan ng pagbabawas ng lagkit ng higit sa 40% kumpara sa maginoo na high viscosity epoxy. Pinagsasama ng Alicyclic epoxy ang mababang lagkit na may paglaban sa pagdidilaw at paglaban ng panahon, na ginagawa itong angkop para sa mga high-end na aplikasyon sa ibang bansa gaya ng panlabas na electronics, photovoltaics, at automotive electronics.
Iwanan ang volatile non reactive diluents at gumamit ng single functional/bifunctional/multifunctional reactive diluents (butyl glycidyl ether BGE, allyl glycidyl ether AGE, ethylene glycol diglycidyl ether EGDE, neopentyl glycol diglycidyl ether) na may dagdag na halaga na 5% -15% para lumahok sa pag-init o pag-crosslink nang hindi nalalahok sa pag-init o pag-crosslink. lakas ng pandikit. Ang dual functional diluent ay may pinakamahusay na kahusayan sa pagbabawas ng lagkit at maaaring mapanatili ang crosslinking density ng cured material, na angkop para sa mga kinakailangan sa lakas ng mga high filling system.
Pumili ng modified fatty amine, polyetheramines, low viscosity anhydrides, at latent low viscosity curing agent para mabawasan ang lagkit ng curing agent component, habang pinapabuti ang compatibility sa epoxy matrix at iniiwasan ang biglaang pagtaas ng lagkit pagkatapos ng paghahalo. Ang mga polyether amine curing agent ay may mga flexible na segment ng chain, na maaaring mabawasan ang friction sa loob ng system, balansehin ang viscosity reduction at toughness improvement, at matugunan ang mahigpit na pangangailangan ng pandaigdigang bagong enerhiya at rail transit field.
Ang mga filler ay ang core ng mga high filling system, at ang surface modification at particle size grading ay mga pangunahing teknolohikal na landas para sa pagbabawas ng lagkit nang hindi binabawasan ang dami ng mga filler na idinagdag, pati na rin ang pangunahing competitiveness ng mga high-end na epoxy formulation.
Paunang gamutin ang filler gamit ang silane coupling agent (KH550/KH560/KH570), titanate coupling agent, aluminate coupling agent, at hyperbranched polymer modifier upang bumuo ng organic coating layer sa ibabaw ng filler
-Bawasan ang polarity ng ibabaw, bawasan ang hydrogen bonding at mga puwersa ng van der Waals sa pagitan ng mga particle, at maiwasan ang pagsasama-sama;
-Pagbutihin ang pagiging tugma sa epoxy matrix, bawasan ang mga voids ng interface, at babaan ang resistensya ng daloy;
-Pagkatapos ng pagbabago, ang lagkit ng mataas na sistema ng pagpuno (≥ 70wt%) ay maaaring mabawasan ng 40% -60%, habang pinapabuti ang thermal conductivity, insulation, at mekanikal na lakas ng cured material.
Kasunod ng teorya ng tight packing, isang four level grading system na binubuo ng malaking particle size, medium particle size, small particle size, at nanometer size (tulad ng 50 μm+10 μm+2 μm+50nm) ay pinagtibay. Pinupuno ng mga maliliit na butil na tagapuno ang malalaking puwang sa laki ng butil, na makabuluhang binabawasan ang porosity ng system at encapsulation ng resin. Ang lagkit ay maaaring mabawasan ng higit sa 30% sa ilalim ng parehong solidong nilalaman. Dapat iwasan ng disenyo ng pagmamarka ang labis na pagdaragdag ng mga nano filler upang maiwasan ang pag-rebound ng lagkit dahil sa labis na partikular na lugar sa ibabaw.
Dapat bigyan ng priyoridad ang paggamit ng spherical silicon micro powder, spherical alumina, at spherical boron nitride. Ang rolling resistance ng spherical fillers ay mas mababa kaysa sa hindi regular na sheet-like at needle shaped fillers, at ang flowability ay makabuluhang napabuti. Ito ang gustong filler form para sa high-end na electronic potting at epoxy plastic sealing na materyales.
Ang Additive ay isang regulator ng lagkit para sa mga sistema ng epoxy na may mataas na pagpuno, na may tumpak na pagpili upang makamit ang "mababang karagdagan, pagbabawas ng mataas na lagkit", alinsunod sa mga pandaigdigang regulasyon sa kapaligiran at mga kinakailangan sa pagganap ng high-end na materyal.
Gamit ang epoxy functionalized dispersant, polyacrylic ester dispersant, phosphate ester dispersant, at hyperbranched dispersant, na may dagdag na halaga na 0.5% -3%, mabilis na mabasa ang ibabaw ng filler, masira ang mga agglomerates, bumuo ng spatially stable na layer, bawasan ang inter particle friction, at bawasan ang lagkit -5 ng 0%. Inirerekomenda na gumamit ng malakas na lagkit na nagpapababa ng mga dispersant para sa mataas na solid content system, na angkop para sa mga nano filler at mataas na partikular na surface area filler system.
Magdagdag ng gas-phase silica, polyamide wax, hydrogenated castor oil, at organic bentonite upang makabuo ng nakokontrol na thixotropic na istraktura:
-Sa pahinga: mataas na lagkit upang maiwasan ang sedimentation ng filling material;
-Sa panahon ng paggugupit (paghalo, dispensing, pagbubuklod, pagbuhos): mabilis na bumababa ang lagkit at mahusay ang pagkalikido;
Maunawaan ang "mababang lagkit ng konstruksyon+mataas na static na katatagan" at umangkop sa mga pandaigdigang pangunahing proseso gaya ng automated na dispensing, vacuum sealing, at RTM molding.
Ang mga high viscosity system ay madaling kapitan ng bubble entrapment at mahirap ilabas. Ang pagdaragdag ng mga organic na silicon defoamer at non-silicon leveling agent ay maaaring mabawasan ang bubble residue, mapabuti ang pagkakapareho ng system, at maiwasan ang lagkit virtual na mataas at mga depekto sa paghubog na dulot ng mga bula.
Magbigay ng magkakaibang mga solusyon para sa mga pangangailangan ng pandaigdigang merkado sa iba't ibang larangan, pagbabalanse ng pagganap, proseso, at pagsunod sa kapaligiran:
1. Electronic encapsulation/power device packaging: spherical filler grading+silane modification+low viscosity epoxy resin, nakakakuha ng mataas na thermal conductivity, mababang lagkit, at mataas na insulation, na angkop para sa automotive electronics, 5G na komunikasyon, at photovoltaic inverters;
2. Composite material RTM/vacuum infusion: low viscosity active dilution compounding+efficient dispersion+shear thinning rheology, pagpapabuti ng resin's wettability sa fibers, na angkop para sa aerospace at wind turbine blades;
3. High end adhesive/sealant: Polyether amine curing agent+hyperbranched dispersant, nakakakuha ng mababang lagkit, mataas na adhesion, solvent-free, angkop para sa mga bagong baterya ng enerhiya at rail transit;
4. Electrical casting/insulation component: high flame retardant filler gradation+coupling modification+low viscosity epoxy, angkop para sa high-voltage electrical at transmission equipment, nakakatugon sa mga pandaigdigang pamantayan ng IEC at UL.
Ang lagkit na isyu ng high filled epoxy resin ay isang sistematikong problema sa formulation, fillers, additives, at mga proseso, sa halip na isang kahinaan ng link. Sa pamamagitan ng pagsasama-sama ng mababang viscosity matrix, pagbabago sa ibabaw at grading ng mga filler, tumpak na pagpili ng mga espesyal na additives, at mahusay na proseso ng pagpapakalat, ang sakit na punto ng industriya ng mataas na lagkit ay maaaring ganap na malulutas habang pinapanatili ang mataas na mga bentahe sa pagpuno, pagpapabuti ng ani ng produkto, kahusayan sa produksyon, at pagiging mapagkumpitensya sa pandaigdigang merkado.
