Wysoko wypełniający system żywicy epoksydowej, charakteryzujący się doskonałą wytrzymałością mechaniczną, izolacją termiczną, ognioodpornością i stabilnością wymiarową, stał się materiałem podstawowym w światowych zaawansowanych dziedzinach produkcyjnych, takich jak hermetyzacja elektroniki, pakowanie urządzeń zasilających, formowanie materiałów kompozytowych, wysokiej klasy kleje i odlewy elektryczne. Zgodnie z wymaganiami dotyczącymi dużej zawartości substancji stałych, wysokiej przewodności cieplnej i preparatów o wysokiej zmniejszonej palności, dodatek wypełniaczy nieorganicznych (takich jak tlenek glinu,wodorotlenek glinu, tlenek magnezu, mikroproszek krzemu, azotek boru itp.) często przekracza 60% wag. Prowadzi to do problemów, takich jak wysoka lepkość układu, słaba płynność, niewystarczająca zwilżalność, trudności w usuwaniu pęcherzyków, zwiększone defekty w formowaniu i słaba zdolność adaptacji zautomatyzowanych procesów aplikacji, które stają się kluczowymi wąskimi gardłami ograniczającymi jakość produktu i wydajność produkcji.
Nienormalny wzrost lepkości wysokowypełniającego systemu epoksydowego nie jest spowodowany pojedynczym czynnikiem, ale nakładaniem się wielu mechanizmów:
1. Słaba kompatybilność na styku żywicy wypełniającej: Wypełniacze nieorganiczne mają silną polarność powierzchniową i gęste grupy hydroksylowe, tworząc silne interakcje z niepolarnymi matrycami epoksydowymi, powodując aglomerację cząstek i znacznie zwiększając opór tarcia w układzie;
2. Nieuzasadniona powierzchnia właściwa i rozkład wielkości cząstek wypełniaczy: Nanowypełniacze i ultradrobne wypełniacze mają dużą powierzchnię właściwą, która adsorbuje dużą liczbę cząsteczek żywicy i tworzy „warstwę powłokową”, co powoduje zmniejszenie efektywnej fazy ruchomej; Wypełniacze o pojedynczej wielkości cząstek mają duże szczeliny i wymagają większej ilości wypełnienia żywicą, aby jeszcze bardziej zwiększyć lepkość;
3. Lepkość istotna matrycy żywicy jest stosunkowo wysoka: żywice epoksydowe o wysokiej równoważności, takie jak bisfenol A i żywice fenolowe, mają długie łańcuchy molekularne i silne siły międzycząsteczkowe. W przypadku braku napełnienia lepkość osiąga tysiące mPa · s, a po dużym napełnieniu lepkość wzrasta wykładniczo;
4. Niewystarczający proces dyspersji: niska skuteczność mieszania, mielenia i dyspersji, niepełny rozkład i agregacja wypełniaczy, powstawanie agregatów wtórnych, nieprawidłowy wzrost pseudoplastyczności i nierównomierny przepływ układu;
5. Brak lub niewłaściwy dobór dodatków: Bez skutecznych środków zwilżających, dyspergujących lub sprzęgających nie można obniżyć napięcia międzyfazowego, struktura tiksotropowa układu jest nadmiernie zbudowana, a lepkość statyczna i konstrukcyjna są wysokie.
Po zidentyfikowaniu przyczyny, poprzez projektowanie na poziomie molekularnym, modyfikację granicy faz i precyzyjną kontrolę procesu, możliwe jest osiągnięcie kontrolowanej redukcji lepkości o 30% -80% bez zmniejszania ilości dodanego wypełniacza lub utraty wydajności po utwardzeniu.
Matryca żywiczna jest podstawą lepkości systemu, a optymalizacja formuły matrycy jest rozwiązaniem źródłowym umożliwiającym zmniejszenie lepkości, dostosowanie do ochrony środowiska, niskiej lotności i wysokich wymagań niezawodnościowych materiałów wysokiej klasy na całym świecie.
Priorytetowo należy traktować epoksydy typu A o niskiej masie cząsteczkowej (klasa E51/E44 o niskiej lepkości), epoksydy alifatyczne, epoksydy cykloalifatyczne i rozcieńczone modyfikowane żywice epoksydowe. Lepkość należy kontrolować na poziomie 500-3000mPa·s w temperaturze 25℃, co zwiększa podstawową skuteczność redukcji lepkości o ponad 40% w porównaniu do konwencjonalnych żywic epoksydowych o wysokiej lepkości. Alicykliczny epoksyd łączy w sobie niską lepkość z odpornością na żółknięcie i odporność na warunki atmosferyczne, dzięki czemu nadaje się do zaawansowanych zastosowań zagranicznych, takich jak elektronika zewnętrzna, fotowoltaika i elektronika samochodowa.
Porzuć lotne, niereaktywne rozcieńczalniki i użyj jednofunkcyjnych/dwufunkcyjnych/wielofunkcyjnych rozcieńczalników reaktywnych (eter butylowo-glicydylowy BGE, eter allilowo-glicydylowy AGE, eter diglicydylowy glikolu etylenowego EGDE, eter diglicydylowy glikolu neopentylowego) z dodatkiem w ilości 5% -15%, aby uczestniczyć w utwardzaniu sieciowania bez pozostałości lub migracji, unikając spadku odporności na ciepło i siły klejenia. Dwufunkcyjny rozcieńczalnik ma najlepszą skuteczność redukcji lepkości i może utrzymać gęstość usieciowania utwardzonego materiału, która jest odpowiednia dla wymagań wytrzymałościowych systemów o wysokim wypełnieniu.
Wybierz modyfikowane aminy tłuszczowe, polieteroaminy, bezwodniki o niskiej lepkości i utajone utwardzacze o niskiej lepkości, aby zmniejszyć lepkość składników utwardzacza, poprawiając jednocześnie kompatybilność z matrycą epoksydową i unikając nagłego wzrostu lepkości po zmieszaniu. Utwardzacze polieteroaminowe są wyposażone w elastyczne segmenty łańcucha, które mogą zmniejszyć tarcie w systemie, zrównoważyć redukcję lepkości i poprawę wytrzymałości, a także spełnić rygorystyczne wymagania nowych, globalnych dziedzin energetyki i transportu kolejowego.
Wypełniacze stanowią rdzeń systemów o wysokim wypełnieniu, a modyfikacja powierzchni i stopniowanie wielkości cząstek to kluczowe ścieżki technologiczne zmniejszania lepkości bez zmniejszania ilości dodawanych wypełniaczy, a także podstawowa konkurencyjność wysokiej klasy preparatów epoksydowych.
Wstępnie potraktuj wypełniacz silanowym środkiem sprzęgającym (KH550/KH560/KH570), tytanianowym środkiem sprzęgającym, glinianowym środkiem sprzęgającym i hiperrozgałęzionym modyfikatorem polimerowym, aby utworzyć organiczną warstwę powłoki na powierzchni wypełniacza
-Zmniejsza polarność powierzchni, zmniejsza wiązania wodorowe i siły van der Waalsa między cząstkami oraz zapobiega aglomeracji;
-Poprawić kompatybilność z matrycą epoksydową, zmniejszyć puste przestrzenie międzyfazowe i obniżyć opory przepływu;
-Po modyfikacji lepkość układu o wysokim wypełnieniu (≥ 70% wag.) można zmniejszyć o 40% -60%, poprawiając jednocześnie przewodność cieplną, izolację i wytrzymałość mechaniczną utwardzonego materiału.
Zgodnie z teorią ciasnego upakowania przyjęto czteropoziomowy system klasyfikacji składający się z cząstek o dużym rozmiarze, średnim rozmiarze cząstek, małym rozmiarze cząstek i rozmiarze nanometrowym (takim jak 50 μm + 10 μm + 2 μm + 50 nm). Wypełniacze o małych cząsteczkach wypełniają luki w dużych cząstkach, znacznie zmniejszając porowatość systemu i kapsułkowanie żywicy. Przy tej samej zawartości substancji stałych lepkość można zmniejszyć o ponad 30%. Projekt klasyfikacji powinien unikać nadmiernego dodawania nanowypełniaczy, aby zapobiec odbiciu lepkości z powodu nadmiernej powierzchni właściwej.
Należy nadać priorytet zastosowaniu sferycznego mikroproszku krzemu, sferycznego tlenku glinu i sferycznego azotku boru. Opór toczenia wypełniaczy kulistych jest znacznie niższy niż w przypadku wypełniaczy o nieregularnym kształcie arkusza i igły, a płynność jest znacznie poprawiona. Jest to preferowana forma wypełniacza dla wysokiej klasy materiałów do zalewania elektroniki i uszczelniaczy z tworzyw sztucznych epoksydowych.
Dodatek to regulator lepkości do systemów epoksydowych o wysokim stopniu wypełniania, precyzyjnie dobrany w celu osiągnięcia „niskiego dodatku, dużej redukcji lepkości”, zgodnie z globalnymi przepisami ochrony środowiska i wymaganiami dotyczącymi najwyższej jakości materiałów.
Stosując dyspergatory funkcjonalizowane epoksydowo, dyspergatory estrów poliakrylowych, dyspergatorów estrów fosforanowych i dyspergatorów hiperrozgałęzionych, z dodatkiem 0,5% -3%, szybko zwilżają powierzchnię napełniacza, rozbijają aglomeraty, tworzą przestrzennie stabilną warstwę, zmniejszają tarcie międzycząstkowe i zmniejszają lepkość o 30% -50%. W przypadku systemów o wysokiej zawartości części stałych zaleca się stosowanie silnych dyspergatorów redukujących lepkość, które są odpowiednie dla nanowypełniaczy i systemów wypełniaczy o dużej powierzchni właściwej.
Dodaj krzemionkę w fazie gazowej, wosk poliamidowy, uwodorniony olej rycynowy i organiczny bentonit, aby zbudować kontrolowaną strukturę tiksotropową:
-W spoczynku: wysoka lepkość zapobiegająca sedymentacji materiału wypełniającego;
-Podczas ścinania (mieszania, dozowania, zamykania, nalewania): lepkość szybko maleje, a płynność jest doskonała;
Uzyskaj „niską lepkość konstrukcyjną + wysoką stabilność statyczną” i dostosuj się do globalnych głównych procesów, takich jak automatyczne dozowanie, uszczelnianie próżniowe i formowanie RTM.
Układy o wysokiej lepkości są podatne na uwięzienie pęcherzyków i trudne do rozładowania. Dodanie organicznych krzemowych środków przeciwpieniących i niesilikonowych środków wyrównujących może zredukować pozostałości pęcherzyków, poprawić jednorodność systemu i uniknąć wirtualnej wysokiej lepkości i wad formowania spowodowanych przez pęcherzyki.
Dostarczaj zróżnicowane rozwiązania spełniające wymagania rynku globalnego w różnych dziedzinach, równoważąc wydajność, proces i zgodność z wymogami ochrony środowiska:
1. Hermetyzacja elektroniczna/opakowanie urządzeń zasilających: klasyfikacja wypełniacza sferycznego + modyfikacja silanu + żywica epoksydowa o niskiej lepkości, osiągająca wysoką przewodność cieplną, niską lepkość i wysoką izolację, odpowiednia do elektroniki samochodowej, komunikacji 5G i falowników fotowoltaicznych;
2. Materiał kompozytowy RTM/infuzja próżniowa: aktywne rozcieńczanie o niskiej lepkości + wydajna dyspersja + reologia rozrzedzania pod wpływem ścinania, poprawiająca zwilżalność żywicy na włóknach, odpowiednia do łopatek lotniczych i turbin wiatrowych;
3. Wysokiej klasy klej/uszczelniacz: polieteroaminowy środek utwardzający + hiperrozgałęziony środek dyspergujący, osiągający niską lepkość, wysoką przyczepność, nie zawierający rozpuszczalników, odpowiedni do nowych akumulatorów energetycznych i transportu kolejowego;
4. Elementy odlewów elektrycznych/izolacji: gradacja wypełniacza o wysokiej zmniejszonej palności + modyfikacja sprzęgła + żywica epoksydowa o niskiej lepkości, odpowiednia do urządzeń elektrycznych i przesyłowych wysokiego napięcia, spełniająca światowe standardy IEC i UL.
Problem lepkości żywicy epoksydowej o dużej zawartości wypełnienia jest problemem systemowym w recepturze, wypełniaczach, dodatkach i procesach, a nie słabością pojedynczego ogniwa. Dzięki połączeniu matrycy o niskiej lepkości, modyfikacji powierzchni i klasyfikacji wypełniaczy, precyzyjnemu doborowi specjalistycznych dodatków i wydajnemu procesowi dyspersji, można całkowicie rozwiązać problem branżowy związany z wysoką lepkością, zachowując jednocześnie wysokie zalety napełniania, poprawiając wydajność produktu, wydajność produkcji i konkurencyjność na rynku światowym.
