Системата от епоксидна смола с високо пълнене, със своята отлична механична якост, топлоизолация, забавяне на горенето и стабилност на размерите, се превърна в основен материал в глобалните производствени области от висок клас като електронно капсулиране, опаковане на захранващи устройства, формоване на композитни материали, лепила от висок клас и електрическо леене. Съгласно изискванията за високо съдържание на твърдо вещество, висока топлопроводимост и състави с висока степен на забавяне на горенето, добавянето на неорганични пълнители (като алуминиев оксид,алуминиев хидроксид, магнезиев оксид, силициев микропрах, борен нитрид и др.) често надвишава 60 тегл.%. Това води до проблеми като висок вискозитет на системата, лоша течливост, недостатъчна омокряемост, трудности при отстраняване на мехурчета, увеличени дефекти при формиране и лоша адаптивност на автоматизираните процеси на нанасяне, които се превръщат в ключови тесни места, ограничаващи качеството на продукта и ефективността на производството.
Ненормалното увеличение на вискозитета на епоксидна система с високо пълнене не се причинява от един единствен фактор, а от наслагването на множество механизми:
1. Лоша съвместимост при интерфейса на пълнител смола: Неорганичните пълнители имат силна повърхностна полярност и плътни хидроксилни групи, образуващи силни взаимодействия с неполярни епоксидни матрици, което води до агломериране на частици и значително увеличаване на съпротивлението на триене в системата;
2. Неразумна специфична повърхност и разпределение на размера на частиците на пълнителите: Нано пълнителите и ултрафините пълнители имат голяма специфична повърхност, която адсорбира голям брой молекули на смола и образува "покриващ слой", което води до намаляване на ефективната подвижна фаза; Пълнителите с единичен размер на частиците имат големи празнини и изискват повече пълнене със смола за допълнително увеличаване на вискозитета;
3. Вътрешният вискозитет на матрицата на смолата е относително висок: епоксидни смоли с висок еквивалент, като бисфенол А и фенолни смоли, имат дълги молекулни вериги и силни междумолекулни сили. Когато не е напълнен, вискозитетът достига хиляди mPa · s, а след високо пълнене вискозитетът нараства експоненциално;
4. Недостатъчен процес на диспергиране: ниска ефективност на смесване, смилане и дисперсия, непълно разлагане и агрегиране на пълнители, образуване на вторични агрегати, необичайно увеличаване на псевдопластичността и неравномерен поток на системата;
5. Липса или неправилен избор на добавки: Без ефективни омокрящи и диспергиращи агенти или свързващи агенти, междуфазното напрежение не може да бъде намалено, тиксотропната структура на системата е прекомерно конструирана, а статичният вискозитет и строителният вискозитет са високи.
След идентифициране на причината, чрез проектиране на молекулярно ниво, модификация на интерфейса и прецизен контрол на процеса, е възможно да се постигне контролируемо намаляване на вискозитета от 30% -80%, без да се намалява количеството добавен пълнител или да се жертва ефективността след втвърдяване.
Матрицата от смола е в основата на вискозитета на системата и оптимизирането на матричната формула е изходното решение за намаляване на вискозитета, адаптиране към изискванията за опазване на околната среда, ниска летливост и висока надеждност на висококачествени материали в световен мащаб.
Трябва да се даде приоритет на епоксидна смола тип бисфенол А с ниско молекулно тегло (E51/E44 степен на нисък вискозитет), алифатна епоксидна смола, циклоалифатна епоксидна смола и разредена модифицирана епоксидна смола. Вискозитетът трябва да се контролира при 500-3000 mPa · s при 25 ℃, което увеличава основната ефективност на намаляване на вискозитета с повече от 40% в сравнение с конвенционалната епоксидна смола с висок вискозитет. Алицикличният епоксид съчетава нисък вискозитет с устойчивост на пожълтяване и устойчивост на атмосферни влияния, което го прави подходящ за приложения от висок клас в чужбина, като външна електроника, фотоволтаици и автомобилна електроника.
Изоставете летливите нереактивни разредители и използвайте единични функционални/бифункционални/многофункционални реактивни разредители (бутил глицидил етер BGE, алил глицидил етер AGE, етилен гликол диглицидил етер EGDE, неопентил гликол диглицидил етер) с добавено количество от 5% -15%, за да участвате в втвърдяването на омрежване без остатък или миграция, като се избягва намаляването на устойчивостта на топлина и силата на залепване. Двойнофункционалният разредител има най-добра ефективност за намаляване на вискозитета и може да поддържа плътността на омрежване на втвърдения материал, което е подходящо за изискванията за якост на системи с високо пълнене.
Изберете модифицирани мастни амини, полиетерамини, анхидриди с нисък вискозитет и латентни втвърдители с нисък вискозитет, за да намалите вискозитета на компонентите на втвърдителя, като същевременно подобрите съвместимостта с епоксидната матрица и избягвате внезапно повишаване на вискозитета след смесване. Втвърдяващите агенти с полиетер амин се доставят с гъвкави верижни сегменти, които могат да намалят триенето в системата, да балансират намаляването на вискозитета и подобряването на здравината и да отговарят на строгите изисквания на глобалните нови енергийни и железопътни транзитни полета.
Пълнителите са в основата на системите с високо пълнене, а повърхностната модификация и сортирането на размера на частиците са ключови технологични пътища за намаляване на вискозитета без намаляване на количеството добавени пълнители, както и основната конкурентоспособност на епоксидните състави от висок клас.
Предварително третирайте пълнителя със силанов свързващ агент (KH550/KH560/KH570), титанатен свързващ агент, алуминатен свързващ агент и хиперразклонен полимерен модификатор, за да образувате органичен покривен слой върху повърхността на пълнителя
-Намаляване на полярността на повърхността, намаляване на водородните връзки и ван дер Ваалсовите сили между частиците и предотвратяване на агломерацията;
-Подобряване на съвместимостта с епоксидна матрица, намаляване на кухините на интерфейса и по-ниско съпротивление на потока;
-След модификация, вискозитетът на системата с висок пълнеж (≥ 70wt%) може да бъде намален с 40% -60%, като същевременно се подобрява топлопроводимостта, изолацията и механичната якост на втвърдения материал.
Следвайки теорията за плътното опаковане, се приема система за класифициране на четири нива, състояща се от голям размер на частиците, среден размер на частиците, малък размер на частиците и нанометров размер (като 50 μm+10 μm+2 μm+50nm). Пълнителите с малък размер на частиците запълват празнините с голям размер на частиците, като значително намаляват порьозността на системата и капсулирането на смола. Вискозитетът може да бъде намален с повече от 30% при същото съдържание на твърдо вещество. Дизайнът на сортирането трябва да избягва прекомерното добавяне на нано пълнители, за да се предотврати отскачането на вискозитета поради прекомерната специфична повърхност.
Трябва да се даде приоритет на използването на сферичен силициев микропрах, сферичен алуминиев оксид и сферичен борен нитрид. Съпротивлението при търкаляне на сферичните пълнители е много по-ниско от това на неправилните листови и игловидни пълнители, а течливостта е значително подобрена. Това е предпочитаната форма за пълнене за електронни заливки от висок клас и епоксидни пластмасови уплътнителни материали.
Добавката е регулатор на вискозитета за епоксидни системи с голямо пълнене, с прецизен подбор за постигане на "ниско добавяне, високо намаляване на вискозитета", в съответствие с глобалните екологични разпоредби и изискванията за производителност на материали от висок клас.
Използвайки епоксидни функционализирани дисперсанти, полиакрилни естерни дисперсанти, фосфатни естерни дисперсанти и хиперразклонени дисперсанти, с добавено количество от 0,5% -3%, бързо намокрете повърхността на пълнителя, разбийте агломератите, образувайте пространствено стабилен слой, намалете триенето между частиците и намалете вискозитета с 30% -50%. Препоръчва се използването на дисперсанти със силно намаляване на вискозитета за системи с високо съдържание на твърдо вещество, които са подходящи за нано пълнители и системи за пълнене с висока специфична повърхност.
Добавете силициев диоксид в газова фаза, полиамиден восък, хидрогенирано рициново масло и органичен бентонит, за да изградите контролируема тиксотропна структура:
-В покой: висок вискозитет за предотвратяване на утаяването на пълнежния материал;
-По време на срязване (разбъркване, дозиране, запечатване, изливане): вискозитетът бързо намалява и течливостта е отлична;
Реализирайте "нисък строителен вискозитет + висока статична стабилност" и се адаптирайте към глобалните основни процеси като автоматизирано дозиране, вакуумно запечатване и RTM формоване.
Системите с висок вискозитет са склонни към улавяне на мехурчета и трудно се изпускат. Добавянето на органични силициеви пеногасители и несилициеви изравняващи агенти може да намали остатъците от мехурчета, да подобри равномерността на системата и да избегне виртуално висок вискозитет и дефекти на формоване, причинени от мехурчета.
Осигурете диференцирани решения за изискванията на глобалния пазар в различни области, като балансирате производителността, процесите и съответствието с екологичните изисквания:
1. Опаковка на електронно капсулиране/захранващо устройство: сферично класифициране на пълнител + модификация на силан + епоксидна смола с нисък вискозитет, постигаща висока топлопроводимост, нисък вискозитет и висока изолация, подходяща за автомобилна електроника, 5G комуникация и фотоволтаични инвертори;
2. Композитен материал RTM/вакуумна инфузия: смес за активно разреждане с нисък вискозитет+ефективна дисперсия+реология на изтъняване на срязване, подобряване на омокряемостта на смолата върху влакната, подходящо за лопатки на аерокосмически и вятърни турбини;
3. Лепило/уплътнител от висок клас: Полиетер амин втвърдител + хиперразклонен дисперсант, постигащ нисък вискозитет, висока адхезия, без разтворители, подходящ за нови енергийни батерии и железопътен транспорт;
4. Електрически отливки/изолационни компоненти: висока степен на забавяне на горенето на пълнител + модификация на съединителя + епоксид с нисък вискозитет, подходящ за високоволтово електрическо и предавателно оборудване, отговарящ на глобалните IEC и UL стандарти.
Проблемът с вискозитета на епоксидната смола с висок пълнеж е системен проблем във формулировката, пълнителите, добавките и процесите, а не слабост на една връзка. Чрез смесване на матрица с нисък вискозитет, повърхностна модификация и класификация на пълнители, прецизен подбор на специализирани добавки и ефективен процес на диспергиране, проблемната точка на индустрията на високия вискозитет може да бъде напълно решена, като същевременно се поддържат предимствата на високия пълнеж, подобрявайки добива на продукта, ефективността на производството и конкурентоспособността на световния пазар.
