Det højfyldende epoxyharpikssystem er med sin fremragende mekaniske styrke, termiske isolering, flammehæmning og dimensionsstabilitet blevet et kernemateriale i globale avancerede fremstillingsområder såsom elektronisk indkapsling, emballering af kraftenheder, støbning af kompositmaterialer, high-end klæbemidler og elektrisk støbning. Under kravene om højt faststofindhold, høj termisk ledningsevne og høj flammehæmmende formuleringer, tilsætning af uorganiske fyldstoffer (såsom aluminiumoxid,aluminiumhydroxid, magnesiumoxid, siliciummikropulver, bornitrid osv.) overstiger ofte 60 vægt%. Dette fører til problemer såsom høj systemviskositet, dårlig flydeevne, utilstrækkelig befugtningsevne, vanskeligheder med at fjerne bobler, øgede dannelsesdefekter og dårlig tilpasningsevne af automatiserede påføringsprocesser, som bliver vigtige flaskehalse, der begrænser produktkvalitet og produktionseffektivitet.
Den unormale stigning i viskositeten af et højtfyldende epoxysystem er ikke forårsaget af en enkelt faktor, men af superpositionen af flere mekanismer:
1. Dårlig kompatibilitet ved fyldstofharpiksgrænsefladen: Uorganiske fyldstoffer har stærk overfladepolaritet og tætte hydroxylgrupper, der danner stærke vekselvirkninger med ikke-polære epoxymatricer, hvilket får partikler til at agglomerere og øger friktionsmodstanden i systemet betydeligt;
2. Urimeligt specifikt overfladeareal og partikelstørrelsesfordeling af fyldstoffer: Nanofyldstoffer og ultrafine fyldstoffer har et stort specifikt overfladeareal, som adsorberer et stort antal harpiksmolekyler og danner et "coatinglag", hvilket resulterer i et fald i den effektive mobile fase; Fyldstoffer med en enkelt partikelstørrelse har store mellemrum og kræver mere harpiksfyldning for yderligere at øge viskositeten;
3. Den indre viskositet af harpiksmatricen er relativt høj: højækvivalente epoxyharpikser såsom bisphenol A og phenolharpikser har lange molekylære kæder og stærke intermolekylære kræfter. Når den ikke er fyldt, når viskositeten tusindvis af mPa · s, og efter høj fyldning stiger viskositeten eksponentielt;
4. Utilstrækkelig dispergeringsproces: lav blandings-, formalings- og dispersionseffektivitet, ufuldstændig nedbrydning og aggregering af fyldstoffer, dannelse af sekundære aggregater, unormal stigning i pseudoplasticitet og ujævn strømning af systemet;
5. Manglende eller forkert valg af additiver: Uden effektive befugtnings- og dispergeringsmidler eller koblingsmidler kan grænsefladespændingen ikke reduceres, systemets tixotrope struktur er overdrevent konstrueret, og den statiske viskositet og konstruktionsviskositeten er begge høje.
Efter at have identificeret årsagen, gennem design på molekylært niveau, interfacemodifikation og præcis processtyring, er det muligt at opnå en kontrollerbar viskositetsreduktion på 30 % -80 % uden at reducere mængden af tilsat fyldstof eller ofre ydeevnen efter hærdning.
Harpiksmatricen er grundlaget for systemviskositet, og optimering af matrixformlen er kildeløsningen til at reducere viskositeten, tilpasse sig miljøbeskyttelsen, lave flygtighedskrav og høje pålidelighedskrav for high-end materialer verden over.
Prioritet bør gives til lavmolekylær bisphenol A-type epoxy (E51/E44 lav viskositet kvalitet), alifatisk epoxy, cycloalifatisk epoxy og fortyndet modificeret epoxy. Viskositeten bør kontrolleres til 500-3000 mPa · s ved 25 ℃, hvilket øger den grundlæggende effektivitet af viskositetsreduktion med mere end 40 % sammenlignet med konventionel højviskositetsepoxy. Alicyklisk epoxy kombinerer lav viskositet med modstandsdygtighed over for gulning og vejrbestandighed, hvilket gør den velegnet til avancerede oversøiske applikationer såsom udendørs elektronik, fotovoltaik og bilelektronik.
Forlad flygtige ikke-reaktive fortyndingsmidler og brug enkelte funktionelle/bifunktionelle/multifunktionelle reaktive fortyndingsmidler (butylglycidylether BGE, allylglycidylether AGE, ethylenglycoldiglycidylether EGDE, neopentylglycoldiglycidylether) med en tilsætningsmængde på 5 % krydsbinding til uden at deltage i hærdning, 5 % -1 fald i varmebestandighed og klæbestyrke. Det dobbeltfunktionelle fortyndingsmiddel har den bedste viskositetsreduktionseffektivitet og kan opretholde tværbindingstætheden af det hærdede materiale, hvilket er velegnet til styrkekravene til højfyldningssystemer.
Vælg modificerede fedtaminer, polyetheraminer, lavviskositetsanhydrider og latente lavviskositetshærdere for at reducere viskositeten af hærderkomponenter, mens du forbedrer kompatibiliteten med epoxymatrixen og undgår en pludselig stigning i viskositeten efter blanding. Polyetheramin-hærdningsmidler kommer med fleksible kædesegmenter, som kan reducere friktionen i systemet, balancere viskositetsreduktion og sejhedsforbedring og opfylde de strenge krav fra globale nye energi- og jernbanetransitfelter.
Fyldstoffer er kernen i højfyldningssystemer, og overflademodifikation og partikelstørrelsesklassificering er nøgleteknologiske veje til at reducere viskositeten uden at reducere mængden af tilsatte fyldstoffer, såvel som kernekonkurrenceevnen for high-end epoxyformuleringer.
Forbehandl fyldstoffet med silankoblingsmiddel (KH550/KH560/KH570), titanatkoblingsmiddel, aluminatkoblingsmiddel og hyperforgrenet polymermodificeringsmiddel for at danne et organisk belægningslag på overfladen af fyldstoffet
-Reducer overfladepolaritet, mindsk hydrogenbinding og van der Waals-kræfter mellem partikler og forhindre agglomeration;
-Forbedre kompatibiliteten med epoxymatrix, reducer grænsefladehulrum og sænk strømningsmodstanden;
-Efter modifikation kan viskositeten af højfyldningssystemet (≥ 70 vægt%) reduceres med 40% -60%, samtidig med at den termiske ledningsevne, isolering og mekanisk styrke af det hærdede materiale forbedres.
Efter teorien om tæt pakning, er et fire-niveau klassificeringssystem bestående af stor partikelstørrelse, medium partikelstørrelse, lille partikelstørrelse og nanometerstørrelse (såsom 50 μ m + 10 μ m + 2 μ m + 50 nm) vedtaget. Fyldstoffer med lille partikelstørrelse udfylder de store partikelstørrelseshuller, hvilket reducerer systemets porøsitet og harpiksindkapsling markant. Viskositeten kan reduceres med mere end 30 % under samme faststofindhold. Graderingsdesign bør undgå overdreven tilsætning af nanofyldstoffer for at forhindre viskositetsrebound på grund af for stort specifikt overfladeareal.
Prioritet bør gives til at bruge sfærisk siliciummikropulver, sfærisk aluminiumoxid og sfærisk bornitrid. Rullemodstanden for sfæriske fyldstoffer er meget lavere end for uregelmæssige arklignende og nåleformede fyldstoffer, og flydeevnen er væsentligt forbedret. Det er den foretrukne fyldstofform til high-end elektronisk indstøbning og epoxyplastforseglingsmaterialer.
Additiv er en viskositetsregulator til højfyldende epoxysystemer, med præcist valg for at opnå "lav tilsætning, høj viskositetsreduktion", i overensstemmelse med globale miljøbestemmelser og high-end materialeydelseskrav.
Ved at bruge epoxyfunktionaliserede dispergeringsmidler, polyacrylesterdispergeringsmidler, fosfatesterdispergeringsmidler og hyperforgrenede dispergeringsmidler, med en tilsætningsmængde på 0,5 % -3 %, befugter man hurtigt overfladen af fyldstoffet, nedbryder agglomerater, danner et rumligt stabilt lag, reducerer friktion mellem partikler og reducerer viskositeten med -50 %. Det anbefales at bruge stærkt viskositetsreducerende dispergeringsmidler til systemer med højt faststofindhold, som er velegnede til nanofyldstoffer og fyldstofsystemer med højt specifikt overfladeareal.
Tilsæt gasfase silica, polyamidvoks, hydrogeneret ricinusolie og organisk bentonit for at konstruere en kontrollerbar tixotropisk struktur:
-I hvile: høj viskositet for at forhindre sedimentering af fyldmaterialet;
-Under klipning (omrøring, dispensering, forsegling, hældning): viskositeten falder hurtigt, og fluiditeten er fremragende;
Realiser "lav konstruktionsviskositet + høj statisk stabilitet" og tilpas til globale mainstream-processer såsom automatiseret dispensering, vakuumforsegling og RTM-støbning.
Systemer med høj viskositet er tilbøjelige til at fastholde bobler og vanskelige at udtømme. Tilføjelse af organiske siliciumdæmpningsmidler og ikke-siliciumnivelleringsmidler kan reducere boblerester, forbedre systemets ensartethed og undgå virtuel høj viskositet og støbedefekter forårsaget af bobler.
Lever differentierede løsninger til globale markedskrav på forskellige områder, balancerer ydeevne, proces og miljøoverholdelse:
1. Elektronisk indkapsling/strømenhedsemballage: sfærisk fyldstofklassificering+silanmodifikation+epoxyharpiks med lav viskositet, der opnår høj termisk ledningsevne, lav viskositet og høj isolering, velegnet til bilelektronik, 5G-kommunikation og fotovoltaiske invertere;
2. Kompositmateriale RTM/vakuuminfusion: aktiv fortyndingsblanding med lav viskositet+effektiv dispersion+forskydningsfortyndende rheologi, der forbedrer harpiksens befugtningsevne på fibre, velegnet til rumfart og vindmøllevinger;
3. High-end klæbemiddel/forseglingsmiddel: Polyetheraminhærder+hyperforgrenet dispergeringsmiddel, opnår lav viskositet, høj vedhæftning, opløsningsmiddelfri, velegnet til nye energibatterier og jernbanetransit;
4. Elektriske støbe-/isoleringskomponenter: høj flammehæmmende fyldstofgradation+koblingsmodifikation+lavviskositetsepoxy, velegnet til højspændingselektrisk udstyr og transmissionsudstyr, der opfylder globale IEC- og UL-standarder.
Spørgsmålet om viskositet af højfyldt epoxyharpiks er et systemisk problem i formulering, fyldstoffer, additiver og processer, snarere end en enkelt ledsvaghed. Gennem sammensætning af lavviskositetsmatrix, overflademodifikation og klassificering af fyldstoffer, præcis udvælgelse af specialiserede additiver og effektiv dispergeringsproces, kan industriens smertepunkt med høj viskositet løses fuldstændigt, samtidig med at høje fyldningsfordele opretholdes, produktudbytte, produktionseffektivitet og global markedskonkurrenceevne forbedres.
