У світовому масштабному технологічному шляху безгалогенного вогнезахисного, малодимного та нетоксичного, а також ізоляційного наповнення епоксидної смоли, гідроксид алюмінію (ATH) став кращим неорганічним вогнезахисним наповнювачем у електронних ущільнювачах, литтях, мідних ламінатах, композитних матеріалах, ізоляційних компонентах та інших сферах завдяки своїм комплексним перевагам контрольованої вартості, вогнестійкості. ретардант і придушення диму, електрична ізоляція та зручність обробки. Найпоширенішим основним питанням, яке піднімають міжнародні компанії, що займаються виробництвом матеріалів, під час розробки формул, є: яка максимальна кількістьгідроксид алюмініюякі можна додавати до систем епоксидної смоли?
В умовах промислового виробництва, які відповідають нормам змішування, піногасіння, заливки/лиття/формування, не тріскаються та не відшаровуються після затвердіння, а також відповідають стандартам механічних та ізоляційних характеристик:
1. Звичайний немодифікований гідроксид алюмінію: максимальна практична кількість додавання становить 50% -65 мас.% (масова частка);
2. Модифікація силан/титанат + гідроксид алюмінію з градуюванням розміру частинок: практична максимальна кількість додавання може досягати 70% -82 мас.%;
3. Лабораторна система екстремальної оптимізації: теоретична верхня межа може наближатися до 85 мас.%, але вона застосовна лише до спеціальних процесів і не має стабільності для великомасштабного виробництва.
Простіше кажучи: звичайна формула ≤ 65%; Модифікована та оптимізована формула 70% -82%; Крайня формула не перевищує 85%. Це всесвітньо визнана безпечна, стабільна та масово вироблена межа додавання для епоксидних систем гідроксиду алюмінію.
Чим більша кількість доданого гідроксиду алюмінію, тим краще. Порушення верхньої межі безпосередньо призведе до відмови системи, збою обробки та падіння продуктивності. Чотири основні обмеження разом визначають «червону лінію максимальної добавки».
1. Обмеження в'язкості: абсолютна верхня межа технологічної плинності
Сама епоксидна смола має певну основну в’язкість, і як неорганічний порошок, чим більша кількість доданого гідроксиду алюмінію, тим експоненціальне збільшення в’язкості системи.
-Понад 65%: система стає в'язкою, її важко перемішувати, і бульбашки не можуть вийти;
-Понад 75%: втрата можливостей самовирівнювання, заливки та лиття, неможливість адаптації до автоматизованого дозування, вакуумного ущільнення та формування форми;
-Більше 82%: смола не може повністю змочити поверхню наповнювача, що призводить до «сухої агломерації порошку та сухої агломерації», повністю втрачаючи технологічність.
В’язкість є першим порогом, який визначає максимальну кількість добавки, а також є основним контрольним показником для масового виробництва в глобальній електроніці, електротехніці та промисловості композитних матеріалів.
2. Обмеження механічних характеристик: межа балансу між міцністю та міцністю
гідроксид алюмініює твердою неорганічною частинкою, і надмірне додавання може пошкодити зшиту мережу епоксидної смоли, що призведе до:
- Ударна в'язкість і відносне подовження при розриві значно знизилися, що робить матеріал крихким і схильним до розтріскування;
-Міцність зчеплення знижується, а міцність зчеплення з підкладкою та компонентами недостатня;
- Невідповідність коефіцієнта теплового розширення під час теплового удару, що призводить до деформації та від’єднання.
Точка оптимального промислового балансу: згідно з передумовою відповідності вогнестійкості UL94 V-0, кількість додавання слід контролювати на рівні 55% -70%, що може збалансувати вогнестійкість, міцність, міцність і стабільність розмірів.
3. Обмеження сумісності інтерфейсу: основна логіка дисперсії та змочування
Немодифікований гідроксид алюмінію має кілька гідроксильних груп на поверхні, сильну полярність і погану сумісність з епоксидною смолою. При високих дозах він схильний до:
-Форма вторинного зрощення, що призводить до внутрішніх дефектів;
- Сила зв'язку між наповнювачем і поверхнею смол слабка, і напруга зосереджена;
-Знижуються характеристики ізоляції та опір напрузі затверділого матеріалу.
Шляхом модифікації силановими зв’язуючими речовинами та покриття супердиспергентами можна значно покращити міжфазну сумісність, збільшивши максимальну кількість додавання з 65% до 70%-82%.
4. Обмеження процесу: відмінності у верхній межі додавання для різних процесів формування
Максимальна кількість додавання для різних процесів з тією самою формулою абсолютно різна, що є принципом адаптації процесу, якого необхідно дотримуватися для глобального масового виробництва:
-Вакуумна герметизація/електронна інфузія: високі вимоги до текучості, верхня межа 60% -70%;
- Форми лиття/електричні компоненти: можна нагрівати для зменшення в'язкості, з верхньою межею 70% -78%;
- Формовані/масові формовані пластмаси (BMC/DMC): формування з високим зсувом, верхня межа 75% -82%;
- Тонкошаровий клей/з’єднувальний агент: потрібна низька в’язкість і висока інфільтрація, з верхньою межею 40% -55%.
Враховуючи попит на високу вогнестійкість, високе значення CTI, високу ізоляцію та низьку вартість на світовому ринку високоякісних продуктів, можна використовувати чотири основні технологічні засоби для безпечного збільшення кількості доданого гідроксиду алюмінію, зберігаючи стабільність системи.
1. Модифікація поверхні наповнювачів: розробка інтерфейсу є ядром
Покриття на місці гідроксиду алюмінію з використанням силанового сполучного агента (KH550/KH560/KH570), титанату, алюмінату та гіперрозгалуженого полімеру:
- Зниження полярності поверхні та зменшення сил водневого зв’язку між частинками;
-Покращення сумісності та змочуваності з епоксидною матрицею;
-Зменшити агломерацію та зменшити збільшення в'язкості за високих умов наповнення.
Після модифікації в'язкість може бути зменшена на 30% -60% при тій же кількості додавання, і вікно високого наповнення може бути відкрито безпосередньо.
2. Класифікація за розміром частинок: щільне упакування зменшує потребу в смолі
Дотримуючись теорії щільного упакування, використовується комбінація частинок великого розміру, середнього розміру та малого розміру частинок (наприклад, 40 мкм+8 мкм+1,5 мкм):
- Заповніть великі проміжки між частинками дрібними частинками, щоб зменшити пористість;
- Зменшити кількість обгортки смолою та покращити текучість за однакового вмісту твердої речовини;
- Досягнення більшої кількості додавання, меншої в'язкості та більшої щільності.
Оптимізація сортування є найбільш рентабельним і ефективним рішенням для збільшення кількості добавок.
3. Епоксидна система з низькою в'язкістю: зменшення в'язкості матриці
- Виберіть епоксидну смолу з низькою молекулярною масою, циклоаліфатичну епоксидну смолу та аліфатичну епоксидну смолу;
-Складний активний розчинник (не містить ЛОС, бере участь у твердінні, не мігрує);
-У поєднанні з затверджувачами з низькою в'язкістю (поліефірамін, модифікований ангідрид).
Чим нижча в'язкість матриці, тим сильніша здатність приймати гідроксид алюмінію, а максимальну кількість додавання можна збільшити на 8% -15%.
4. Ефективні добавки та посилення процесу: подвійна гарантія реології та дисперсії
- Додавання ефективних зволожуючих і диспергуючих агентів: руйнування агломерації та зменшення міжфазного опору;
- Точні реологічні добавки: досягти розрідження при зсуві, статичного протиосадження та високої текучості під час будівництва;
- Вакуумна високошвидкісна дисперсія/тривалкове подрібнення: Забезпечте повну деполімеризацію та рівномірну дисперсію наповнювача та запобігайте агломерації сухого порошку.
Базуючись на фактичній сертифікації та досвіді масового виробництва глобальної електроніки та електрики, нової енергетики, залізничного транспорту та будівельних композитних матеріалів, надайте найбільш практичні вказівки щодо додавання кількості:
1. Електронний герметичний клей (джерело живлення/контролер/датчик): 50% -65%, вогнезахисний V-0, низька в'язкість, висока ізоляція;
2. Електричне лиття/ізолятори/компоненти перемикача: 65% -78%, високий CTI, висока вогнестійкість, висока механічна міцність;
3. Ламінат/ізоляційна плита з мідним покриттям: 55% -70%, низький рівень диму, висока термостійкість, стабільність розміру;
4. Формовані деталі BMC/DMC: 70% -82%, високе наповнення, низька вартість, висока здатність до формування;
5. Вогнезахисний клей/герметик: 40% -55%, збалансована міцність з’єднання та вогнестійкість.
Коли підприємства сліпо домагаються високих рівнів добавок для зниження витрат або покращення вогнестійкості, після перевищення верхньої межі можуть виникнути незворотні проблеми:
- Вибух в'язкості, неможливість розливання, видалення піни або формування;
- Розтріскування, викривлення, висока крихкість і руйнування внаслідок холодної та гарячої циклізації затверділого матеріалу;
- Є багато дефектів інтерфейсу, що призводить до значного зниження характеристик ізоляції та опору напрузі;
-Осідання і розшарування наповнювачів, погана стійкість при зберіганні;
- Низька продуктивність, нездатність пройти глобальні сертифікати, такі як UL, IEC, RoHS тощо.
Нагадування про безпеку: кількістьгідроксид алюмініюдоданий повинен шукати баланс продуктивності, а не крайні значення.
Щоб задовольнити вимоги споживачів у всьому світі щодо захисту навколишнього середовища без вмісту галогенів, високої вогнестійкості, високої надійності та низької вартості, оптимальна формула дотримується наступних принципів:
1. Встановіть нижню межу на основі рівня вогнестійкості: UL94 V-0 зазвичай вимагає ≥ 50%;
2. Встановіть верхню межу на основі технології обробки: ущільнення ≤ 70%, формування ≤ 82%;
3. Збільшення верхньої межі за допомогою модифікованої градації: Модифікація+градація може збільшити кількість додавання на 10% -15%;
4. Визначте кінцевий результат за допомогою випробування продуктивності: в’язкість, удар, адгезія, ізоляція та термоциклічність – усе пройшло.
Максимальна кількість гідроксиду алюмінію, доданого до епоксидної смоли, є результатом спільного впливу матеріалів, складів, процесів і властивостей. Практична верхня межа традиційної системи становить 65%, тоді як модифікована система оптимізації може стабільно досягати 70% -82%, при цьому екстремальне теоретичне значення не перевищує 85%.
Завдяки модифікації поверхні, сортуванню частинок за розміром, матриці низької в’язкості, оптимізації добавок і зміцненню процесу можна досягти високого наповнення, високої вогнестійкості та високої ізоляції без шкоди для технологічності та механічних властивостей, ідеально адаптуючись до суворих стандартів і екологічних вимог глобальної електроніки, нової енергетики, електрики, залізничного транспорту та інших галузей. Це основний технологічний шлях для матеріальних підприємств для підвищення конкурентоспроможності продукції та розширення міжнародних ринків.
