В глобалния основен технологичен път на безхалогенни забавители на горенето, с ниско съдържание на дим и нетоксичен и изолационен пълнеж от епоксидна смола, алуминиевият хидроксид (ATH) се превърна в предпочитания неорганичен забавител на горенето в електронното уплътнение, леене, покрити с мед ламинати, композитни материали, изолационни компоненти и други области поради своите всеобхватни предимства на контролирана цена, пламък забавител и потискане на дим, електрическа изолация и лекота на обработка. Най-често срещаният основен въпрос, повдигнат от глобалните компании за материали при разработването на формули, е: Какво е максималното количествоалуминиев хидроксидкоито могат да се добавят към системи с епоксидна смола?
При условия на промишлено производство, които отговарят на нормално смесване, обезпенване, изливане/отливане/формоване и не се напукват или отлепват след втвърдяване и отговарят на стандартите за механични и изолационни характеристики:
1. Конвенционален немодифициран алуминиев хидроксид: Максималното практично добавено количество е 50% -65 тегл.% (масова фракция);
2. Силан/титанатна модификация + алуминиев хидроксид със степен на размер на частиците: практическото максимално количество на добавяне може да достигне 70% -82 тегл.%;
3. Лабораторна система за екстремна оптимизация: Теоретичната горна граница може да достигне 85 тегл.%, но е приложима само за специални процеси и няма стабилност за широкомащабно производство.
Просто казано: обикновена формула ≤ 65%; Модифицирана и оптимизирана формула 70% -82%; Екстремната формула не надвишава 85%. Това е световно признатата безопасна, стабилна и масово произвеждана граница на добавяне за системи с епоксиден алуминиев хидроксид.
Колкото по-голямо е количеството добавен алуминиев хидроксид, толкова по-добре. Нарушаването на горната граница директно ще доведе до брак на системата, неизправност при обработката и срив на производителността. Четирите основни ограничения заедно определят „червената линия на максималната добавка“.
1. Ограничение на вискозитета: Абсолютна горна граница на течливост при обработка
Самата епоксидна смола има определен основен вискозитет и като неорганичен прах, колкото по-голямо е количеството добавен алуминиев хидроксид, експоненциалното нарастване на вискозитета на системата.
-Над 65%: Системата става вискозна, трудно се разбърква и мехурчетата не могат да бъдат изхвърлени;
-Над 75%: Загуба на способности за самонивелиране, изливане и отливане, невъзможност за адаптиране към автоматизирано дозиране, вакуумно запечатване и формоване на матрица;
-Повече от 82%: Смолата не може напълно да намокри повърхността на пълнителя, което води до "суха агломерация на прах и суха агломерация", напълно губейки способността си за обработка.
Вискозитетът е първият праг, който определя максималното добавено количество и също така е основният контролен индикатор за масово производство в глобалната индустрия за електроника, електричество и композитни материали.
2. Ограничения на механичните характеристики: Баланс на границата между якост и издръжливост
Алуминиев хидроксиде твърда неорганична частица и прекомерното добавяне може да повреди омрежената мрежа от епоксидна смола, което води до:
- Якостта на удар и удължението при скъсване значително са намалели, което прави материала крехък и склонен към напукване;
-Адхезионната сила намалява и силата на свързване с основата и компонентите е недостатъчна;
-Несъответствие в коефициента на топлинно разширение при термичен удар, което води до изкривяване и отделяне.
Индустриална оптимална точка на баланс: При предпоставката за покриване на UL94 V-0 забавяне на горенето, количеството на добавяне трябва да се контролира на 55% -70%, което може да балансира забавяне на горенето, здравина, издръжливост и стабилност на размерите.
3. Ограничение за съвместимост на интерфейса: основна логика на дисперсия и овлажняване
Немодифицираният алуминиев хидроксид има множество хидроксилни групи на повърхността си, силна полярност и лоша съвместимост с епоксидна смола. При високо добавяне, той е склонен към:
-Оформете вторично събиране, което води до вътрешни дефекти;
- Силата на свързване между пълнителя и интерфейса на смолата е слаба и напрежението е концентрирано;
- Изолационните характеристики и устойчивостта на напрежение на втвърдения материал намаляват.
Чрез модифициране със силанови свързващи агенти и покриване със супер диспергатори, съвместимостта между повърхностите може да бъде значително подобрена, увеличавайки максималното количество на добавяне от 65% на 70% -82%.
4. Ограничения на процеса: Разлики в горната граница на добавяне за различните процеси на формоване
Максималното количество на добавяне за различни процеси с една и съща формула е напълно различно, което е принцип за адаптиране на процеса, който трябва да се следва за глобалното масово производство:
-Вакуумно запечатване/електронна инфузия: високи изисквания за течливост, горна граница от 60% -70%;
-Отливка/електрически компоненти: могат да се нагряват за намаляване на вискозитета, с горна граница от 70% -78%;
- Формовани/масово формовани пластмаси (BMC/DMC): формоване с високо срязване, горна граница 75% -82%;
-Тънък слой лепило/свързващ агент: изисква нисък вискозитет и висока инфилтрация, с горна граница от 40% -55%.
Изправени пред търсенето на високо забавяне на горенето, висока стойност на CTI, висока изолация и ниска цена на глобалния пазар от висок клас, могат да се използват четири основни технологични средства за безопасно увеличаване на количеството добавен алуминиев хидроксид, като същевременно се поддържа стабилността на системата.
1. Повърхностна модификация на пълнителите: Интерфейсното инженерство е в основата
In situ покритие на алуминиев хидроксид с използване на силанов свързващ агент (KH550/KH560/KH570), титанат, алуминат и хиперразклонен полимер:
-Намаляване на полярността на повърхността и намаляване на силите на водородно свързване между частиците;
-Подобряване на съвместимостта и омокряемостта с епоксидна матрица;
-Намаляване на агломерацията и намаляване на увеличаването на вискозитета при високи условия на пълнене.
След модификация, вискозитетът може да бъде намален с 30% -60% при същото количество на добавяне и прозорецът за високо пълнене може да бъде директно отворен.
2. Множество класификация по размер на частиците: плътното опаковане намалява търсенето на смола
Следвайки теорията за плътното опаковане, се използва комбинация от голям размер на частиците, среден размер на частиците и малък размер на частиците (като 40 μm+8 μm+1,5 μm):
- Запълнете празнините между големите частици с малки частици, за да намалите порьозността;
-Намалете количеството обвиване със смола и подобрете течливостта при същото твърдо съдържание;
-Постигане на по-високо количество на добавяне, по-нисък вискозитет и по-висока плътност.
Оптимизирането на сортирането е най-рентабилното и ефективно решение за увеличаване на количеството на добавките.
3. Епоксидна система с нисък вискозитет: намаляване на вискозитета от матрицата
-Изберете епоксид с ниско молекулно тегло, циклоалифатен епоксид и алифатен епоксид;
-Съставен активен разредител (без VOC, участва в втвърдяването, не мигрира);
- В комбинация с втвърдители с нисък вискозитет (полиетерамин, модифициран анхидрид).
Колкото по-нисък е вискозитетът на матрицата, толкова по-силна е способността за поемане на алуминиев хидроксид и максималното количество на добавяне може да се увеличи с 8% -15%.
4. Ефективни добавки и укрепване на процеса: двойна гаранция за реология и дисперсия
-Добавяне на ефективни омокрящи и диспергиращи агенти: разрушаване на агломерацията и намаляване на междуфазовото съпротивление;
-Точни реологични добавки: постигане на изтъняване при срязване, статично антиутаяване и висок поток по време на строителството;
-Вакуумна високоскоростна дисперсия/тривалково смилане: Осигурете пълна деполимеризация и равномерно диспергиране на пълнителя и предотвратявайте агломерацията на сух прах.
Въз основа на действителното сертифициране и опит в масовото производство на глобална електроника и електричество, нова енергия, железопътен транспорт и строителни композитни материали, осигурете най-практичните насоки за добавяне на количество:
1. Електронно лепило за заливане (захранване/контролер/сензор): 50% -65%, забавящо горенето V-0, нисък вискозитет, висока изолация;
2. Електрически отливки/изолатори/компоненти на превключватели: 65% -78%, висок CTI, висока устойчивост на пламък, висока механична якост;
3. Ламинат/изолационна плоскост с медно покритие: 55% -70%, нисък дим, висока топлоустойчивост, стабилност на размера;
4. BMC/DMC формовани части: 70% -82%, високо пълнене, ниска цена, висока форма;
5. Забавящо горенето лепило/уплътнител: 40% -55%, балансираща якост на свързване и забавяне на горенето.
Когато предприятията сляпо преследват високи нива на добавки, за да намалят разходите или да подобрят забавянето на горенето, могат да възникнат необратими проблеми след превишаване на горната граница:
- Експлозия на вискозитет, невъзможност за изливане, обезпенване или формоване;
- Напукване, изкривяване, висока крехкост и повреда поради студено и горещо циклиране на втвърдения материал;
-Има много дефекти на интерфейса, водещи до значително намаляване на изолационните характеристики и съпротивлението на напрежението;
-Утаяване и разслояване на пълнителите, лоша стабилност при съхранение;
-Нисък процент на добив, не може да премине глобални сертификати като UL, IEC, RoHS и др.
Напомняне за безопасност: Количеството наалуминиев хидроксиддобавя трябва да преследва баланс на производителността, а не крайни стойности.
За да отговори на изискванията на глобалните клиенти за безхалогенна защита на околната среда, висока степен на забавяне на горенето, висока надеждност и ниска цена, оптималната формула следва следните принципи:
1. Задайте долната граница въз основа на нивото на забавяне на горенето: UL94 V-0 обикновено изисква ≥ 50%;
2. Задайте горната граница въз основа на технологията на обработка: запечатване ≤ 70%, формоване ≤ 82%;
3. Увеличаване на горната граница с модифицирана градация: Модификация+градация може да увеличи добавеното количество с 10% -15%;
4. Определете крайния резултат чрез тестване на производителността: вискозитет, удар, адхезия, изолация и топлинен цикъл - всичко е успешно.
Максималното количество алуминиев хидроксид, добавен към епоксидната смола, е резултат от комбинираните ефекти на материали, формули, процеси и свойства. Практическата горна граница на конвенционалната система е 65%, докато модифицираната система за оптимизация може стабилно да достигне 70% -82%, като крайната теоретична стойност не надвишава 85%.
Чрез повърхностна модификация, класифициране на размера на частиците, матрица с нисък вискозитет, оптимизиране на добавките и укрепване на процеса, високото пълнене, високата устойчивост на горене и високата изолация могат да бъдат постигнати без жертване на обработваемостта и механичните свойства, перфектно адаптиране към строгите стандарти и екологични изисквания на глобалната електроника, нова енергия, електричество, железопътен транспорт и други области. Това е основният технологичен път за материалните предприятия за повишаване на конкурентоспособността на продуктите и разширяване на международните пазари.
