Епоксидна смола з високим вмістом наповнювача, яка має чудову механічну міцність, теплоізоляцію, стійкість до полум’я та стабільність розмірів, стала основним матеріалом у глобальних галузях виробництва високого класу, таких як капсуляція електроніки, пакування силових пристроїв, формування композитних матеріалів, високоякісні клеї та електролиття. Згідно з вимогами щодо високого вмісту твердих речовин, високої теплопровідності та складів з високою вогнестійкістю, додавання неорганічних наповнювачів (таких як оксид алюмінію,гідроксид алюмінію, оксид магнію, мікропорошок кремнію, нітрид бору тощо) часто перевищує 60 мас.%. Це призводить до таких проблем, як висока в’язкість системи, погана текучість, недостатня змочуваність, труднощі з видаленням бульбашок, збільшення дефектів формування та погана адаптованість автоматизованих процесів нанесення, які стають ключовими вузькими місцями, що обмежують якість продукції та ефективність виробництва.
Ненормальне збільшення в’язкості високонаповнюючої епоксидної системи спричинене не одним фактором, а суперпозицією кількох механізмів:
1. Погана сумісність на поверхні розділу смол наповнювача: неорганічні наповнювачі мають сильну поверхневу полярність і щільні гідроксильні групи, утворюючи сильну взаємодію з неполярними епоксидними матрицями, спричиняючи агломерацію частинок і значно збільшуючи опір тертю всередині системи;
2. Необґрунтована питома площа поверхні та розподіл частинок наповнювачів за розміром: нанонаповнювачі та ультратонкі наповнювачі мають велику питому поверхню, яка адсорбує велику кількість молекул смоли та утворює «шар покриття», що призводить до зменшення ефективної рухомої фази; Наповнювачі з одним розміром частинок мають великі проміжки і вимагають більшого наповнення смолою для подальшого збільшення в'язкості;
3. Внутрішня в’язкість матриці смоли є відносно високою: епоксидні смоли з високим еквівалентом, такі як бісфенол А та фенольні смоли, мають довгі молекулярні ланцюги та сильні міжмолекулярні сили. У незаповненому стані в'язкість досягає тисяч мПа·с, а після високого заповнення в'язкість експоненціально зростає;
4. Недостатній процес диспергування: низька ефективність змішування, подрібнення та диспергування, неповне розкладання та агрегація наповнювачів, утворення вторинних заповнювачів, аномальне збільшення псевдопластичності та нерівномірність течії системи;
5. Відсутність або неправильний вибір добавок: без ефективних змочуючих і диспергуючих агентів або сполучних агентів неможливо зменшити міжфазний натяг, тиксотропна структура системи є надмірно сконструйованою, а статична в’язкість і конструктивна в’язкість є високими.
Після виявлення причини за допомогою дизайну на молекулярному рівні, модифікації інтерфейсу та точного керування процесом можна досягти контрольованого зниження в’язкості на 30% -80% без зменшення кількості доданого наповнювача або втрати продуктивності після затвердіння.
Смоляна матриця є основою в’язкості системи, а оптимізація формули матриці є вихідним рішенням для зниження в’язкості, адаптації до вимог захисту навколишнього середовища, низької випаровуваності та високої надійності високоякісних матеріалів у всьому світі.
Пріоритет слід віддавати епоксидній смолі типу бісфенолу А з низькою молекулярною масою (ступінь низької в’язкості E51/E44), аліфатичній епоксидній смолі, циклоаліфатичній епоксидній смолі та розведеній модифікованій епоксидній смолі. В'язкість слід контролювати на рівні 500-3000 мПа · с при 25 ℃, що підвищує базову ефективність зниження в'язкості більш ніж на 40% порівняно зі звичайною високов'язкою епоксидною смолою. Аліциклічна епоксидна смола поєднує в собі низьку в'язкість зі стійкістю до пожовтіння та стійкістю до атмосферних впливів, що робить її придатною для використання у високоякісних зарубіжних системах, таких як зовнішня електроніка, фотоелектрична та автомобільна електроніка.
Відмовтеся від летких нереакційноздатних розріджувачів і використовуйте окремі функціональні/біфункціональні/багатофункціональні реакційноздатні розріджувачі (бутилгліцидиловий ефір BGE, аллілгліцидиловий ефір AGE, етиленгліколь дигліцидиловий ефір EGDE, неопентилгліколь дигліцидиловий ефір) з додаванням кількості 5% -15% для участі в полімеризації зшивання без залишків або міграції, уникаючи зниження термостійкості та міцності адгезії. Подвійний функціональний розріджувач має найкращу ефективність зниження в'язкості та може підтримувати щільність зшивання затверділого матеріалу, що відповідає вимогам до міцності систем з високим наповненням.
Вибирайте модифіковані жирні аміни, поліефіраміни, ангідриди з низькою в'язкістю та латентні затверджувачі з низькою в'язкістю, щоб зменшити в'язкість компонентів затверджувача, одночасно покращуючи сумісність з епоксидною матрицею та уникаючи раптового збільшення в'язкості після змішування. Поліефірамінні затверджувачі постачаються з гнучкими сегментами ланцюга, які можуть зменшити тертя в системі, збалансувати зменшення в’язкості та покращити ударну міцність, а також відповідати суворим вимогам нової світової енергетики та залізничного транспорту.
Наповнювачі є основою систем високого наповнення, а модифікація поверхні та сортування частинок за розміром є ключовими технологічними шляхами зниження в’язкості без зменшення кількості доданих наповнювачів, а також основною конкурентоспроможністю високоякісних епоксидних складів.
Попередньо обробіть наповнювач силановим зв’язуючим агентом (KH550/KH560/KH570), титанатним зв’язуючим агентом, алюмінатним зв’язуючим агентом і гіперрозгалуженим полімерним модифікатором, щоб утворити шар органічного покриття на поверхні наповнювача.
- Зменшити полярність поверхні, зменшити водневі зв’язки та сили Ван-дер-Ваальса між частинками та запобігти агломерації;
-Покращення сумісності з епоксидною матрицею, зменшення порожнеч між поверхнями та зниження опору потоку;
-Після модифікації в'язкість системи високого наповнення (≥ 70% мас.) може бути зменшена на 40% -60%, одночасно покращуючи теплопровідність, ізоляцію та механічну міцність затверділого матеріалу.
Дотримуючись теорії щільного упакування, прийнято чотирирівневу систему класифікації, яка складається з частинок великого розміру, середнього розміру, малого розміру частинок і нанометрового розміру (наприклад, 50 мкм+10 мкм+2 мкм+50 нм). Наповнювачі з малим розміром частинок заповнюють великі проміжки розміру частинок, значно зменшуючи пористість системи та інкапсуляцію смоли. В'язкість може бути зменшена більш ніж на 30% при тому самому вмісті твердої речовини. Дизайн градації повинен уникати надмірного додавання нанонаповнювачів, щоб запобігти відскоку в’язкості через надмірну питому поверхню.
Пріоритет слід надавати використанню мікропорошку сферичного кремнію, сферичного оксиду алюмінію та сферичного нітриду бору. Опір коченню сферичних наповнювачів набагато нижчий, ніж у нерегулярних листових і голчастих наповнювачів, а сипучість значно покращується. Це бажана форма наповнювача для високоякісних електронних заливок і епоксидних пластикових ущільнювальних матеріалів.
Добавка є регулятором в’язкості для високонаповнювальних епоксидних систем, з точним вибором для досягнення «низького додавання, високого зниження в’язкості», відповідно до глобальних екологічних норм і вимог до високоякісних матеріалів.
Використовуючи епоксидні функціональні диспергатори, поліакрилові ефірні диспергатори, фосфатні ефірні диспергатори та гіперрозгалужені диспергатори з додаванням 0,5% -3%, швидко змочують поверхню наповнювача, руйнують агломерати, утворюють просторово стабільний шар, зменшують тертя між частинками та зменшують в'язкість на 30% -50%. Рекомендується використовувати сильні диспергатори для зниження в’язкості для систем з високим вмістом твердих речовин, які підходять для нанонаповнювачів і систем наповнювачів з високою питомою поверхнею.
Додайте газофазний діоксид кремнію, поліамідний віск, гідрогенізовану касторову олію та органічний бентоніт для створення керованої тиксотропної структури:
-У стані спокою: висока в'язкість для запобігання осіданню пломбувального матеріалу;
-Під час зсуву (перемішування, дозування, герметизація, розлив): в’язкість швидко зменшується, а плинність чудова;
Реалізуйте "низьку конструкційну в'язкість + високу статичну стабільність" і адаптуйтеся до глобальних основних процесів, таких як автоматичне дозування, вакуумне запаювання та формування RTM.
Системи з високою в'язкістю схильні до утворення бульбашок і їх важко вивести. Додавання органічних кремнієвих піногасників і некремнієвих вирівнювачів може зменшити залишки бульбашок, покращити однорідність системи та уникнути фактично високої в’язкості та дефектів формування, викликаних бульбашками.
Забезпечення диференційованих рішень для потреб глобального ринку в різних галузях, збалансовуючи продуктивність, процес і екологічну відповідність:
1. Упаковка електронних пристроїв для інкапсуляції/силових пристроїв: сортування сферичного наповнювача + модифікація силану + епоксидна смола з низькою в'язкістю, що забезпечує високу теплопровідність, низьку в'язкість і високу ізоляцію, підходить для автомобільної електроніки, зв'язку 5G і фотоелектричних інверторів;
2. Композитний матеріал RTM/вакуумна інфузія: суміш для активного розведення з низькою в’язкістю + ефективна дисперсія + реологія розрідження при зсуві, покращення змочуваності смоли на волокнах, підходить для лопатей аерокосмічної та вітрової турбін;
3. Високоякісний клей/герметик: поліефіраміновий затверджувач + гіперрозгалужений диспергатор, що забезпечує низьку в'язкість, високу адгезію, не містить розчинників, підходить для акумуляторів нової енергії та залізничного транспорту;
4. Електричні лиття/ізоляційні компоненти: висока вогнезахисна градація наповнювача + модифікація з'єднання + епоксидна смола з низькою в'язкістю, підходить для високовольтного електричного та трансмісійного обладнання, відповідає світовим стандартам IEC та UL.
Проблема в’язкості високонаповненої епоксидної смоли є системною проблемою рецептури, наповнювачів, добавок і процесів, а не єдиною слабкою ланкою. Завдяки компаундуванню матриці з низькою в’язкістю, модифікації поверхні та класифікації наповнювачів, точному підбору спеціалізованих добавок та ефективному процесу диспергування можна повністю усунути галузеву проблему високої в’язкості, зберігаючи переваги високого наповнення, покращуючи вихід продукції, ефективність виробництва та конкурентоспроможність на світовому ринку.
