聚酯增韧环氧树脂灌封胶的研究_刘业强

绝缘材料2007,40(2)

刘业强等:聚酯增韧环氧树脂灌封胶的研究

聚酯增韧环氧树脂灌封胶的研究

刘业强,黄新东

(桂林电器科学研究所,广西

桂林

541004)

摘要:介绍了用聚酯树脂来改性环氧树脂组合物。并对其进行冲击强度、热重分析等测试。结果表明,该组合物具有较好的机械特性、热稳定性和工艺特性。用该聚酯来对环氧树脂进行增韧具有良好的效果。关键词:环氧树脂;增韧;聚酯树脂;灌封胶中图分类号:TM215.4;TQ323.5;TQ323.4文献标志码:A文章编号:1009-9239(2007)02-0021-03

TougheningModificationofEncapsulating

EpoxyResinsbyPolyester

LIUYe_Qiang,HUANGXin_Dong

(GuilinElectricalequipmentScientificResearchInstitute,Guilin541004,China)

Abstract:Inthispaper,themodifiedencapsulatingepoxyresinsbypolyesterwereinvestigated.Testresultsshowthatepoxyresinencapsulationmaterialshavegoodperformances,suchasmechanical,thermalandprocessingproperties.Themodifiedencapsulationmaterialshavebeensignificantlyim-provedintoughness.

Keywords:epoxyresin;toughening;encapsulationmaterials;modification

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前言

近二十年来,随着国家经济的快速发展,我国电气电子工业对浇注产品的用量也在急剧增加,性能要求也越来越高。现在,电气电子产品正朝着小型化、密集型的方向发展,要求所用的环氧树脂组合物具有更加优异的综合性能,满足用户的各种需求,特别是在恶劣的环境条件下,要确保电气电子设备正常运行及工作状态稳定。为此对环氧树脂组合物提出了新的技术要求,除了要有良好的电气性能和机械性能外,还应具有更好的耐热性、柔韧性和耐潮性等功能。

众所周知,环氧树脂组合物是一种综合性能良好的热固性树脂,已广泛应用在许多行业,获得了良好的经济效益。但要应用在船舶、航空和军工等高技术领域,仍有不少缺陷,还需要进行必要的改性,才能满足其特殊的技术工艺要求。比如在保持环氧树脂固有的强度和硬度的同时,改善固化物的冲击韧性和吸水性;不以降低耐热性为代价来提高环氧树脂的柔韧性等等。如果添加含端羧基的丁腈橡胶(如CTBN)来改善环氧树脂的柔韧性,虽然对提高树脂的冲击韧性很有效,但却降低了环氧组合物的热稳定性,而且吸水性也会增大,这对于所浇注元件的密封效果是不利的。因此,作者通过采用带有柔韧性/刚性分子链段的聚酯树脂及改性的耐热酸酐固化剂,来改性环氧树脂组合物以达到上述目的。用这种方法增韧对环氧树脂

收稿日期:2007-01-11

作者简介:刘业强(1965-),男,广西梧州人,高级工程师,主要从事绝缘材料产品研究与开发工作,(电话)0773-5888318。

的耐热性影响很小,而且吸水率也得到改善。所研制的环氧树脂固化物耐热性、柔韧性及综合性能好,非常适合于高等级的电气电子设备使用。

2实验部分

2.1主要原材料

双酚A型环氧树脂,巴陵石化有限公司;酚醛环氧树脂,无锡石化总厂;双酚F型环氧树脂(CYDF170),巴陵石化有限公司;韧性环氧树脂(THE-50),沈阳东南化工研究所;柔性环氧(6350),上海树脂总厂;聚酯树脂,自制;改性纳迪克酸酐,化学品;活性硅微粉,工业品;流平剂,化学品。2.2聚酯树脂的制备

将含苯环结构的二元酸、长链脂肪族二元酸和长链脂肪族二元醇及三元醇一起加入到带有温度计、回流装置、搅拌装置的四口烧瓶中,按一定的工艺进行升温,在氮气存在的条件下,最后将温度保持在190~210e之间反应2~4h得到酸值为40~50mgKOH/g的聚酯树脂。该聚酯的软化点在40e左右,要加热倒出冷却,备用。2.3改性环氧树脂的制备

先将环氧树脂按配方量加入到四口烧瓶中,在100e左右熔化均匀后,依次加入硅微粉、自制的聚酯树脂、改性纳迪克酸酐及流平剂,并在80e搅拌混合均匀后,抽真空消泡30min,解除真空后灌注到预热好的模具中,按120e@2h+150e@2h+180e@2h的工艺进行固化。

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2.4性能测试

冲击强度按GB/T2751-1995标准测试;热重分析用PE7700系列热分析系统TGA7分析仪测试;玻璃化转变温度用PE7700系列热分析系统DMA7分析仪测试;电气性能按GB/T15023-1994标准测试。

3结果与讨论3.1凝胶时间

凝胶时间是环氧灌封胶成型工艺的重要技术性能,如果混合物的凝胶时间偏短,粘度增长会比较快,不利于浇注混合物的充分混合,也不能完全消泡,从而导致浇注的操作时间偏短,产品的质量难以保证;如果凝胶时间太长,不仅会造成所添加的无机填料分层,还会使固化时间增长,浪费能源。因此需要合适的凝胶时间来保证浇注工艺的顺利完成,得到合格的浇注产品。图1为添加质量百分率为20%的聚酯树脂增韧改性的环氧树脂/改性酸酐体系的凝胶时间-温度的变化曲线,在130e时的凝胶时间为2.5h左右,对一般浇注产品来说是足够的,可以保证操作时间较为充分,并在浇注温度下有利于环氧树脂体系分子链的逐步增长,减少固化体系内的应力产生,容易得到机电性能优异的固化物。

变温度(Tg)一般会比未添加CTBN时降低10e左右,而采用自制的柔性聚酯作为增韧剂来对环氧树脂进行增韧改性,在引入了耐热的刚性苯环骨架后,其玻璃化转变温度(Tg)的变化并不明显。图3为增韧剂添加量为20%时,用DMA在TMA模式下测得的固化样品的热膨胀曲线,从图3可求得玻璃化转变温度(Tg)大约为151e左右,还是比较高的,说明添加该聚酯增韧剂后玻璃化转变温度下降很小。

图2TGA热分解曲线

图3固化物的热膨胀曲线曲线

图1凝胶时间-温度的变化曲线

3.2热失重分析

固化后的样品将其研磨成粉末,经60目过筛后,进行热重分析,升温速度按5.0e/min进行。在试验范围内,添加不同质量分数的柔性聚酯树脂的固化物,其热稳定性变化不大,这可能是因为在聚酯结构中含有苯环刚性结构的缘故。聚酯树脂添加量为20%时的固化物,其热分解曲线如图2所示。从图2的曲线可以估算出该改性固化物的温度指数超过155,可以作为F级的绝缘材料使用。3.3玻璃化转变温度(Tg)

一般来说,增韧后的环氧树脂固化物,其玻璃化转变温度(Tg)会有所降低。据有关文献介绍,在环氧树脂中添加10%的CTBN作为增韧剂,其玻璃化转

3.4冲击强度

灌封胶的冲击强度随聚酯添加量的变化如表1所示。由表1可见,冲击强度随着聚酯添加量的增加而增大,增加聚酯树脂的含量可有效地改善了环氧树脂固化物的柔韧性。这可能是由于随着聚酯含量的增加,交联密度下降,链段活动增大等原因造成的。

表1冲击强度与聚酯添加量的关系

3.5吸水率

灌注胶的吸水率大小与电气电子产品在潮湿的环境下绝缘性能高低密切相关,关系到产品的安全运行。灌注胶样品的吸水率与时间的变化关系如表2所示,表2中数据表明增韧后固化物的吸水性有了较大改善。(下转第25页

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绝缘材料

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