Det högfyllande epoxihartssystemet, med sin utmärkta mekaniska hållfasthet, värmeisolering, flamskydd och dimensionsstabilitet, har blivit ett kärnmaterial inom globala avancerade tillverkningsområden som elektronisk inkapsling, kraftenhetsförpackning, gjutning av kompositmaterial, high-end lim och elektrisk gjutning. Under kraven på högt fast innehåll, hög värmeledningsförmåga och högt flamskyddande formuleringar, tillsätts oorganiska fyllmedel (som aluminiumoxid,aluminiumhydroxid, magnesiumoxid, kiselmikropulver, bornitrid, etc.) överstiger ofta 60 viktprocent. Detta leder till problem som hög systemviskositet, dålig flytbarhet, otillräcklig vätbarhet, svårigheter att ta bort bubblor, ökade formationsdefekter och dålig anpassningsförmåga hos automatiserade appliceringsprocesser, vilket blir viktiga flaskhalsar som begränsar produktkvalitet och produktionseffektivitet.
Den onormala ökningen av viskositeten hos epoxisystem med hög fyllning orsakas inte av en enda faktor, utan av överlagringen av flera mekanismer:
1. Dålig kompatibilitet vid fyllmedelshartsgränsytan: Oorganiska fyllmedel har stark ytpolaritet och täta hydroxylgrupper, som bildar starka interaktioner med opolära epoximatriser, vilket gör att partiklar agglomererar och avsevärt ökar friktionsmotståndet i systemet;
2. Orimlig specifik yta och partikelstorleksfördelning av fyllmedel: Nanofyllmedel och ultrafina fyllmedel har en stor specifik yta, som adsorberar ett stort antal hartsmolekyler och bildar ett "beläggningsskikt", vilket resulterar i en minskning av den effektiva mobila fasen; Fyllmedel med en partikelstorlek har stora luckor och kräver mer hartsfyllning för att ytterligare öka viskositeten;
3. Hartsmatrisens gränsviskositet är relativt hög: högekvivalenta epoxihartser såsom bisfenol A och fenolhartser har långa molekylkedjor och starka intermolekylära krafter. När den inte fylls når viskositeten tusentals mPa · s, och efter hög fyllning ökar viskositeten exponentiellt;
4. Otillräcklig dispersionsprocess: låg blandnings-, malnings- och dispersionseffektivitet, ofullständig sönderdelning och aggregering av fyllmedel, bildning av sekundära aggregat, onormal ökning av pseudoplasticitet och ojämnt flöde av systemet;
5. Brist på eller felaktigt val av tillsatser: Utan effektiva vät- och dispergermedel eller kopplingsmedel kan gränsytspänningen inte minskas, systemets tixotropa struktur är överdrivet konstruerad och den statiska viskositeten och konstruktionsviskositeten är båda höga.
Efter att ha identifierat orsaken, genom design på molekylnivå, modifiering av gränssnitt och exakt processkontroll, är det möjligt att uppnå en kontrollerbar viskositetsreduktion på 30% -80% utan att minska mängden tillsatt fyllmedel eller offra prestandan efter härdning.
Hartsmatrisen är grunden för systemets viskositet, och optimering av matrisformeln är källlösningen för att minska viskositeten, anpassa sig till miljöskydd, låg flyktighet och höga tillförlitlighetskrav för avancerade material över hela världen.
Prioritet bör ges till lågmolekylär bisfenol A-typ epoxi (E51/E44 lågviskös kvalitet), alifatisk epoxi, cykloalifatisk epoxi och utspädd modifierad epoxi. Viskositeten bör kontrolleras till 500-3000 mPa · s vid 25 ℃, vilket ökar den grundläggande effektiviteten för viskositetsreduktion med mer än 40 % jämfört med konventionell högviskos epoxi. Alicyklisk epoxi kombinerar låg viskositet med motståndskraft mot gulning och väderbeständighet, vilket gör den lämplig för avancerade utländska applikationer som utomhuselektronik, solceller och bilelektronik.
Överge flyktiga icke-reaktiva utspädningsmedel och använd enkla funktionella/bifunktionella/multifunktionella reaktiva utspädningsmedel (butylglycidyleter BGE, allylglycidyleter AGE, etylenglykoldiglycidyleter EGDE, neopentylglykoldiglycidyleter) med en tilläggsmängd på 5% 5% -1, för att undvika att korsbinda rester eller migration utan att migrera. minskad värmebeständighet och vidhäftningsstyrka. Det dubbla funktionella utspädningsmedlet har den bästa viskositetsreduktionseffektiviteten och kan bibehålla tvärbindningsdensiteten hos det härdade materialet, vilket är lämpligt för hållfasthetskraven för system med hög fyllning.
Välj modifierade fettaminer, polyeteraminer, lågviskösa anhydrider och latenta härdare med låg viskositet för att minska viskositeten hos härdarkomponenter, samtidigt som du förbättrar kompatibiliteten med epoximatrisen och undviker en plötslig ökning av viskositeten efter blandning. Polyeteraminhärdare levereras med flexibla kedjesegment, som kan minska friktionen i systemet, balansera viskositetsminskning och seghetsförbättring och uppfylla de stränga kraven från globala nya energi- och järnvägstransitområden.
Fyllmedel är kärnan i system med hög fyllning, och ytmodifiering och partikelstorleksgradering är viktiga tekniska vägar för att minska viskositeten utan att minska mängden fyllmedel som tillsätts, såväl som kärnan i konkurrenskraften hos avancerade epoxiformuleringar.
Förbehandla fyllmedlet med silankopplingsmedel (KH550/KH560/KH570), titanatkopplingsmedel, aluminatkopplingsmedel och hyperförgrenad polymermodifierare för att bilda ett organiskt beläggningsskikt på ytan av fyllmedlet
- Minska ytpolaritet, minska vätebindning och van der Waals-krafter mellan partiklar och förhindra agglomeration;
-Förbättra kompatibiliteten med epoximatris, minska gränssnittshålrum och lägre flödesmotstånd;
-Efter modifiering kan viskositeten för det höga fyllningssystemet (≥ 70wt%) minskas med 40% -60%, samtidigt som värmeledningsförmågan, isoleringen och den mekaniska hållfastheten hos det härdade materialet förbättras.
Efter teorin om tät packning, antas ett fyra-nivå graderingssystem bestående av stor partikelstorlek, medelstor partikelstorlek, liten partikelstorlek och nanometerstorlek (som 50 μ m + 10 μ m + 2 μ m + 50 nm). Fyllmedel med liten partikelstorlek fyller de stora partikelstorleksluckor, vilket avsevärt minskar systemets porositet och hartsinkapsling. Viskositeten kan reduceras med mer än 30 % vid samma fasta innehåll. Graderingsdesign bör undvika överdriven tillsats av nanofyllmedel för att förhindra viskositetsåterhämtning på grund av överdriven specifik yta.
Prioritet bör ges till användning av sfäriskt kiselmikropulver, sfärisk aluminiumoxid och sfärisk bornitrid. Rullmotståndet för sfäriska fyllmedel är mycket lägre än för oregelbundna arkliknande och nålformade fyllmedel, och flytbarheten är avsevärt förbättrad. Det är den föredragna fyllmedelsformen för avancerad elektronisk ingjutning och tätningsmaterial av epoxiplast.
Additive är en viskositetsregulator för epoxisystem med hög fyllning, med exakt val för att uppnå "låg tillsats, hög viskositetsreduktion", i linje med globala miljöföreskrifter och höga krav på materialprestanda.
Genom att använda epoxifunktionaliserade dispergeringsmedel, polyakrylesterdispergeringsmedel, fosfatesterdispergeringsmedel och hyperförgrenade dispergeringsmedel, med en tillsatsmängd på 0,5 % -3 %, väter du snabbt ytan av fyllmedlet, bryter ner agglomerat, bildar ett rumsligt stabilt skikt, minskar friktionen mellan partiklar och minskar viskositeten med -50 %. Det rekommenderas att använda starkt viskositetsreducerande dispergeringsmedel för system med hög fast substans, som är lämpliga för nanofyllmedel och fyllmedelssystem med hög specifik yta.
Tillsätt kiseldioxid i gasfas, polyamidvax, hydrerad ricinolja och organisk bentonit för att konstruera en kontrollerbar tixotrop struktur:
-I vila: hög viskositet för att förhindra sedimentering av fyllnadsmaterialet;
-Under klippning (omrörning, dispensering, försegling, hällning): viskositeten minskar snabbt och flytbarheten är utmärkt;
Förverkliga "låg konstruktionsviskositet+hög statisk stabilitet" och anpassa till globala vanliga processer som automatiserad dispensering, vakuumförsegling och RTM-gjutning.
System med hög viskositet är benägna att fånga in bubblor och svåra att tömma. Att lägga till organiska kiselavskumningsmedel och icke-kiselutjämnande medel kan minska bubbelrester, förbättra systemets enhetlighet och undvika virtuell hög viskositet och formdefekter orsakade av bubblor.
Tillhandahålla differentierade lösningar för globala marknadskrav inom olika områden, balansera prestanda, process och miljöefterlevnad:
1. Elektronisk inkapsling/kraftenhetsförpackning: sfärisk fyllmedelsgradering+silanmodifiering+lågviskös epoxiharts, som uppnår hög värmeledningsförmåga, låg viskositet och hög isolering, lämplig för fordonselektronik, 5G-kommunikation och fotovoltaiska växelriktare;
2. Kompositmaterial RTM/vakuuminfusion: aktiv spädningsblandning med låg viskositet+effektiv dispersion+reologi för skjuvförtunning, förbättrar hartsens vätbarhet på fibrer, lämplig för flyg- och vindkraftsblad;
3. High-end lim/tätningsmedel: Polyeteraminhärdare + hyperförgrenat dispergeringsmedel, uppnår låg viskositet, hög vidhäftning, lösningsmedelsfri, lämplig för nya energibatterier och järnvägstransport;
4. Elektriska gjutnings-/isoleringskomponenter: hög flamhämmande fyllnadsgradering+kopplingsmodifiering+lågviskös epoxi, lämplig för högspänningselektrisk och transmissionsutrustning, som uppfyller globala IEC- och UL-standarder.
Viskositetsfrågan för högfyllt epoxiharts är ett systemiskt problem i formulering, fyllmedel, tillsatser och processer, snarare än en svaghet i en enda länk. Genom blandning av lågviskositetsmatris, ytmodifiering och gradering av fyllmedel, exakt val av specialiserade tillsatser och effektiv spridningsprocess, kan industrins smärtpunkt med hög viskositet lösas helt med bibehållen höga fyllningsfördelar, förbättrad produktutbyte, produktionseffektivitet och global marknadskonkurrenskraft.
