V globálnej hlavnej technologickej ceste bezhalogénového spomaľovača horenia, nízkej dymivosti a netoxicity a izolačnej výplne z epoxidovej živice sa hydroxid hlinitý (ATH) stal preferovaným anorganickým samozhášavým plnivom v elektronickom tesnení, odlievaní, laminátoch pokrytých meďou, kompozitných materiáloch, izolačných komponentoch a iných oblastiach vďaka svojim komplexným výhodám regulovateľných nákladov, spomaľovača horenia a potláčania dymu, elektrickej izolácie a priateľskosti pri spracovaní. Najčastejšia základná otázka, ktorú kladú svetové materiálové spoločnosti pri vývoji receptúry, je: Aké je maximálne množstvohydroxid hlinitýktoré možno pridať do systémov epoxidových živíc?
V podmienkach priemyselnej výroby, ktoré spĺňajú bežné miešanie, odpeňovanie, liatie/liatie/tvarovanie a po vytvrdnutí nepraskajú ani sa neodlupujú a spĺňajú normy mechanického a izolačného výkonu:
1. Bežný nemodifikovaný hydroxid hlinitý: Maximálne praktické pridané množstvo je 50 % - 65 % hmotn. (hmotnostný podiel);
2. Modifikácia silán/titanát + hydroxid hlinitý odstupňovaný podľa veľkosti častíc: praktické maximálne pridané množstvo môže dosiahnuť 70 % -82 % hmotn.;
3. Laboratórny extrémny optimalizačný systém: Teoretická horná hranica sa môže priblížiť k 85 % hmotn., ale je použiteľná len pre špeciálne procesy a nemá stabilitu pre výrobu vo veľkom meradle.
Jednoducho povedané: obyčajný vzorec ≤ 65 %; Upravené a optimalizované zloženie 70% -82%; Extrémny vzorec nepresahuje 85%. Toto je celosvetovo uznávaný bezpečný, stabilný a hromadne vyrábaný limit pridávania pre epoxidové systémy s hydroxidom hlinitým.
Čím vyššie je množstvo pridaného hydroxidu hlinitého, tým lepšie. Prekročenie hornej hranice priamo povedie k šrotu systému, zlyhaniu spracovania a kolapsu výkonu. Štyri hlavné obmedzenia spoločne definujú „červenú líniu maximálnej aditívy“.
1. Obmedzenie viskozity: Absolútna horná hranica tekutosti spracovania
Samotná epoxidová živica má určitú zásaditú viskozitu a ako anorganický prášok, čím vyššie je množstvo pridaného hydroxidu hlinitého, tým exponenciálne vzrastá viskozita systému.
-Viac ako 65%: Systém sa stáva viskóznym, ťažko sa mieša a bubliny sa nedajú vytlačiť;
-Viac ako 75%: Strata schopnosti samonivelácie, odlievania a odlievania, neschopnosť prispôsobiť sa automatizovanému dávkovaniu, vákuovému tesneniu a formovaniu foriem;
-Viac ako 82%: Živica nemôže úplne zmáčať povrch plniva, čo vedie k "aglomerácii suchého prášku a suchej aglomerácii", ktorá úplne stráca svoju spracovateľnosť.
Viskozita je prvou prahovou hodnotou, ktorá určuje maximálne pridané množstvo a je tiež hlavným kontrolným ukazovateľom pre masovú výrobu v globálnom elektronickom, elektrotechnickom priemysle a priemysle kompozitných materiálov.
2. Obmedzenia mechanického výkonu: Vyvážte hranicu medzi pevnosťou a húževnatosťou
Hydroxid hlinitýje tuhá anorganická častica a nadmerné pridávanie môže poškodiť zosieťovanú sieť epoxidovej živice, čo má za následok:
- rázová húževnatosť a predĺženie pri pretrhnutí sa výrazne znížili, čím sa materiál stáva krehkým a náchylným na praskanie;
- Priľnavosť klesá a pevnosť spojenia s podkladom a komponentmi je nedostatočná;
-Nesúlad v koeficiente tepelnej rozťažnosti pri tepelnom šoku, čo vedie k deformácii a oddeleniu.
Priemyselná optimálna rovnováha: Za predpokladu splnenia UL94 V-0 retardácie horenia by množstvo prídavku malo byť kontrolované na 55% -70%, čo môže vyvážiť retardáciu horenia, pevnosť, húževnatosť a rozmerovú stabilitu.
3. Obmedzenie kompatibility rozhrania: základná logika rozptylu a zvlhčovania
Nemodifikovaný hydroxid hlinitý má na svojom povrchu viacero hydroxylových skupín, silnú polaritu a zlú kompatibilitu s epoxidovou živicou. Pri vysokom prídavku je náchylný na:
-Vytvorte sekundárne spojenie, ktoré vedie k vnútorným defektom;
- Spojovacia sila medzi plnivom a rozhraním živice je slabá a napätie je koncentrované;
-Znižuje sa izolačný výkon a napäťový odpor vytvrdeného materiálu.
Modifikáciou silánovými väzbovými činidlami a potiahnutím superdispergačnými činidlami sa môže výrazne zlepšiť medzifázová kompatibilita, pričom sa zvýši maximálne pridané množstvo zo 65 % na 70 % -82 %.
4. Procesné obmedzenia: Rozdiely v hornej hranici pridávania pre rôzne procesy formovania
Maximálne pridané množstvo pre rôzne procesy s rovnakým vzorcom je úplne odlišné, čo je princíp prispôsobenia procesu, ktorý sa musí dodržiavať pri globálnej hromadnej výrobe:
-Vákuové tesnenie/elektronická infúzia: vysoké požiadavky na tekutosť, horná hranica 60% -70%;
-Odlievanie foriem/elektrické komponenty: môžu byť zahrievané, aby sa znížila viskozita, s horným limitom 70% -78%;
-Moldované/Mass Molded Plastics (BMC/DMC): vysokošmykové tvarovanie, horná hranica 75% -82%;
-Tenkovrstvové lepidlo/spojivo: vyžaduje nízku viskozitu a vysokú infiltráciu, s horným limitom 40% -55%.
Vzhľadom na dopyt po vysokej retardácii horenia, vysokej hodnote CTI, vysokej izolácii a nízkych nákladoch na globálnom trhu vyššej kategórie možno použiť štyri hlavné technologické prostriedky na bezpečné zvýšenie množstva pridaného hydroxidu hlinitého pri zachovaní stability systému.
1. Povrchová úprava plnív: Jadrom je inžinierstvo rozhrania
In situ poťahovanie hydroxidu hlinitého pomocou silánového spojovacieho činidla (KH550/KH560/KH570), titanátu, hlinitanu a hyper-rozvetveného polyméru:
-Znížiť polaritu povrchu a znížiť sily vodíkovej väzby medzi časticami;
-Zlepšiť kompatibilitu a zmáčavosť s epoxidovou matricou;
-Znížte aglomeráciu a znížte zvýšenie viskozity pri vysokých podmienkach plnenia.
Po úprave môže byť viskozita znížená o 30% -60% pri rovnakom množstve prídavku a okno s vysokou náplňou môže byť priamo otvorené.
2. Triedenie podľa veľkosti častíc: tesné balenie znižuje potrebu živice
Podľa teórie tesného balenia sa používa kombinácia veľkej veľkosti častíc, strednej veľkosti častíc a malej veľkosti častíc (napríklad 40 μm + 8 μm + 1,5 μm):
-Vyplňte veľké medzery častíc malými časticami, aby ste znížili pórovitosť;
-Znížte množstvo živicového obalu a zlepšite tekutosť pri rovnakom obsahu pevných látok;
- Dosiahnite vyššie množstvo prídavku, nižšiu viskozitu a vyššiu hustotu.
Optimalizácia triedenia je cenovo najefektívnejšie a najefektívnejšie riešenie na zvýšenie množstva prísad.
3. Zmes epoxidového systému s nízkou viskozitou: zníženie viskozity z matrice
-Vyberte epoxid s nízkou molekulovou hmotnosťou, cykloalifatický epoxid a alifatický epoxid;
-Zložené aktívne riedidlo (bez VOC, podieľa sa na vytvrdzovaní, nemigruje);
-Spárované s nízkoviskóznymi tužidlami (polyéteramín, modifikovaný anhydrid).
Čím nižšia je viskozita matrice, tým silnejšia je schopnosť prispôsobiť sa hydroxidu hlinitému a maximálne pridané množstvo sa môže zvýšiť o 8 % až 15 %.
4. Účinné prísady a procesné spevnenie: dvojitá záruka reológie a disperzie
-Pridanie účinných zmáčacích a dispergačných činidiel: rozklad aglomerácie a zníženie medzifázového odporu;
-Presné reologické prísady: dosahujú šmykové riedenie, statické usadenie a vysoký prietok počas výstavby;
-Vákuová vysokorýchlostná disperzia/trojvalcové brúsenie: Zabezpečte úplnú depolymerizáciu a rovnomernú disperziu plniva a zabráňte aglomerácii suchého prášku.
Na základe skutočných skúseností s certifikáciou a hromadnou výrobou globálnej elektroniky a elektrotechniky, novej energie, železničnej dopravy a stavebných kompozitných materiálov poskytujú najpraktickejšie pokyny na pridávanie množstva:
1. Elektronické zalievacie lepidlo (napájanie/ovládač/snímač): 50% -65%, V-0 retardér horenia, nízka viskozita, vysoká izolácia;
2. Elektrické odliatky/izolátory/súčiastky spínačov: 65% -78%, vysoký CTI, vysoká retardácia horenia, vysoká mechanická pevnosť;
3. Meďou plátovaná laminátová/izolačná doska: 55% -70%, nízka dymivosť, vysoká tepelná odolnosť, rozmerová stálosť;
4. BMC/DMC lisované diely: 70% -82%, vysoká náplň, nízke náklady, vysoká tvarovateľnosť;
5. Samozhášacie lepidlo/tesniaci materiál: 40% -55%, vyrovnávajúca pevnosť spoja a retardáciu horenia.
Keď podniky slepo sledujú vysoké hladiny aditív, aby znížili náklady alebo zlepšili spomaľovanie horenia, po prekročení hornej hranice môžu nastať nezvratné problémy:
-Výbuch viskozity, nemožnosť nalievania, odpeňovania alebo formovania;
- Praskanie, deformácia, vysoká krehkosť a zlyhanie v dôsledku cyklovania vytvrdeného materiálu za studena a za tepla;
-Existuje veľa defektov rozhrania, čo vedie k výraznému zníženiu izolačného výkonu a napäťového odporu;
-Usadzovanie a stratifikácia plnív, zlá stabilita pri skladovaní;
- Nízka miera výnosu, neschopnosť prejsť globálnymi certifikáciami, ako sú UL, IEC, RoHS atď.
Bezpečnostná pripomienka: Množstvohydroxid hlinitýpridané by mali skôr sledovať výkonnostnú rovnováhu než extrémne hodnoty.
Na splnenie požiadaviek globálnych zákazníkov na bezhalogénovú ochranu životného prostredia, vysokú retardáciu horenia, vysokú spoľahlivosť a nízke náklady sa optimálny vzorec riadi nasledujúcimi princípmi:
1. Nastavte spodnú hranicu na základe úrovne spomaľovača horenia: UL94 V-0 zvyčajne vyžaduje ≥ 50 %;
2. Nastavte hornú hranicu na základe technológie spracovania: tesnenie ≤ 70 %, tvarovanie ≤ 82 %;
3. Zvýšenie hornej hranice s upravenou gradáciou: Modifikácia + gradácia môže zvýšiť množstvo prídavku o 10% -15%;
4. Stanovte konečný výsledok pomocou testovania výkonu: viskozita, náraz, priľnavosť, izolácia a tepelné cykly všetky vyhovujú.
Maximálne množstvo hydroxidu hlinitého pridaného do epoxidovej živice je výsledkom kombinovaných účinkov materiálov, formulácií, procesov a vlastností. Praktická horná hranica konvenčného systému je 65%, zatiaľ čo modifikovaný optimalizačný systém môže stabilne dosahovať 70% -82%, pričom extrémna teoretická hodnota nepresahuje 85%.
Prostredníctvom povrchovej úpravy, triedenia veľkosti častíc, nízkoviskóznej matrice, optimalizácie aditív a spevnenia procesu možno dosiahnuť vysokú plnivosť, vysokú retardáciu horenia a vysokú izoláciu bez obetovania spracovateľnosti a mechanických vlastností, dokonale sa prispôsobí prísnym štandardom a environmentálnym požiadavkám globálnej elektroniky, novej energetiky, elektrotechniky, železničnej dopravy a iných oblastí. Toto je hlavná technologická cesta pre materiálne podniky na zvýšenie konkurencieschopnosti produktov a rozšírenie medzinárodných trhov.
