王 疆

(廣東省東莞電子材料有限公司 ,廣東東莞 523000)

TMOV用環(huán)氧粉末涂料的研發(fā)與應(yīng)用

王 疆

(廣東省東莞電子材料有限公司 ,廣東東莞 523000)

由溫度保護(hù)型壓敏電阻 T MOV上使用的環(huán)氧粉末涂料入手,分析了環(huán)氧樹脂粉末涂料的性能和特點(diǎn),闡述環(huán)氧粉末涂料的研發(fā)和應(yīng)用。環(huán)氧粉末涂料的制造工藝包括干法和濕法;分析了粉末涂料中環(huán)氧樹脂的合成和改性研究及其環(huán)氧樹脂的固化。

T MOV環(huán)氧樹脂 ;粉末涂料 ;應(yīng)用

壓敏電阻具有流通量大、反應(yīng)迅速的特點(diǎn),廣泛應(yīng)用于電源防雷中。T MOV表示溫度保護(hù)型壓敏電阻,在壓敏電阻過熱時(shí),迅速切斷電源,防止壓敏電阻自燃。傳統(tǒng)使用的方法是在壓敏電阻支路并聯(lián)保險(xiǎn)絲,但這種方法要求壓敏電阻和溫度保險(xiǎn)絲具有良好的熱耦合,設(shè)計(jì)比較困難?，F(xiàn)在采用的方法是將溫度保險(xiǎn)絲集成到壓敏電阻內(nèi),再采用環(huán)氧型粉末涂料進(jìn)行封裝。環(huán)氧粉末涂料在這里主要起到耐高溫、增強(qiáng)絕緣性的作用。

環(huán)氧樹脂具有收縮率低、黏結(jié)性好、電氣絕緣和耐化學(xué)品性能突出并且無毒等優(yōu)點(diǎn),在電子元器件封裝和電器絕緣部件的制造方面是不可缺少的材料[1]。

1環(huán)氧粉末涂料的研發(fā)

1.1粉末涂料制造工藝

粉末涂料有兩類制造方法:干法和濕法。干法包括干混合法和熔融混合法,主要制造工藝流程如圖 1所示;濕法包括蒸發(fā)法、噴霧干燥法和沉淀法,主要制造工藝流程見圖 2。目前,國內(nèi)外粉末涂料廣泛采用的制造工藝是熔融擠出混合法。包括預(yù)混合熔融擠出混合 冷卻 破碎 細(xì)粉碎 分級過篩等工序。其中,熔融擠出混合和細(xì)粉碎是關(guān)鍵,熔融擠出混合使用阻尼 (捏合)式單螺桿擠出機(jī)或雙螺桿擠出機(jī)。

圖 1干法制造工藝流程

圖 2濕法制造工藝流程

隨著粉末涂料向薄涂層化發(fā)展,要求粉碎的粒度小和分布窄,目前廣泛采用的ACM粉碎機(jī)需要進(jìn)一步的改進(jìn)[2]。

1.2粉末涂料用環(huán)氧樹脂

環(huán)氧樹脂是在一個(gè)分子中具有兩個(gè)以上的性能活潑的環(huán)氧基的化合物,目前大量應(yīng)用的最典型物質(zhì)是以雙酚 A做骨架的物質(zhì)。這種樹脂實(shí)質(zhì)上是由低相對分子質(zhì)量的二環(huán)氧甘油醚及雙酚 A與部分高相對分子質(zhì)量聚合物在一起組成的。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),環(huán)氧氯丙烷 ∶雙酚 A的物質(zhì)的量比為 1∶2時(shí),二環(huán)氧甘油醚的產(chǎn)率低于 10%,因此實(shí)際上環(huán)氧氯丙烷的用量為化學(xué)計(jì)量的 2～3倍。環(huán)氧氯丙烷與雙酚 A的物質(zhì)的量比的變化及反應(yīng)見圖 3。

圖 3是一步法制造環(huán)氧樹脂,用于中低相對分子質(zhì)量環(huán)氧樹脂的合成,高相對分子質(zhì)量環(huán)氧樹脂的合成方法較多,可以采用一步法或者兩步法。兩步法是指低相對分子質(zhì)量樹脂繼續(xù)與雙酚 A反應(yīng)。電子工業(yè)的發(fā)展,對環(huán)氧粉末涂料提出了越來越高的要求。環(huán)氧涂料軟焊開裂就是制約電子產(chǎn)品性能的因素之一,開發(fā)高耐熱、低吸水性、低膨脹系數(shù)、低固化收縮的環(huán)氧化合物成為研究的目標(biāo)。關(guān)于這些參數(shù)的改性研究途徑很多,下面介紹幾種類型的改性[3]。

1.2.1聚氨酯增韌[4]

這種方法通常采取帶羥基的環(huán)氧化合物與聚氨酯預(yù)聚物加成接枝的化學(xué)共混或環(huán)氧樹脂中加入端羥基聚氨酯的物理共混的方法,固化時(shí)有相分離,但不網(wǎng)絡(luò)互穿。可以做成 IPN聚合物,在環(huán)氧基固化的同時(shí),異氰酸酯基與環(huán)氧固化新產(chǎn)生的羥基反應(yīng)或者與另外加入的多醇聚合,從而形成互穿網(wǎng)絡(luò)或半互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),從而具有優(yōu)良的機(jī)械性能和阻尼特性。

1.2.2丙烯酸酯改性

在環(huán)氧樹脂中加入多官能團(tuán)丙烯酸酯,丙烯酸酯起增韌、釋稀雙重作用,提高了環(huán)氧樹脂的工藝性能。

1.2.3氰酸酯改性

氰酸酯樹脂固化物具有非常優(yōu)異的介電性能、耐熱性能和極低的吸水率。在樹脂中加入氰酸酯可降低羥基濃度,提高交聯(lián)密度,降低吸水率,改善電性能。

1.2.4引入液晶結(jié)構(gòu)

液晶熱固性聚合物 (LCT)集液晶聚合物和熱固性高分子的性質(zhì)于一體,同時(shí)提高了環(huán)氧樹脂的強(qiáng)度、模量、韌性和玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。環(huán)氧/雙氰雙胺固化體系設(shè)計(jì)合成促進(jìn)劑取代脲,增強(qiáng)了增韌的效果。

1.3環(huán)氧樹脂的固化

環(huán)氧樹脂是熱塑性材料,需要與固化劑進(jìn)行固化反應(yīng),轉(zhuǎn)變?yōu)闊峁绦圆牧?。固化劑主要是含活潑氫原子的化合物或樹?如多元胺、多元酸、氨基樹脂、酚醛樹脂等。一般情況下,環(huán)氧樹脂和固化劑每分子含有至少 2個(gè)活性中心。固化反應(yīng)產(chǎn)生立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),使環(huán)氧樹脂成為熱固性高分子涂膜。

固化劑的條件:①與環(huán)氧樹脂相容;②室溫下是潛伏的,制成的粉末涂料在常溫下性能穩(wěn)定;③熔混時(shí),固化劑仍能保持潛伏性,只有溫度達(dá)到一定值且樹脂在熔化流平并潤濕工件時(shí),固化反應(yīng)才開始進(jìn)行;④常溫下為固體,可粉碎成細(xì)粉,以便均勻混料;⑤固化時(shí)不揮發(fā),環(huán)保安全。

2環(huán)氧粉末涂料的應(yīng)用

2.1環(huán)氧粉末涂料在電工產(chǎn)品中的應(yīng)用[5]

環(huán)氧粉末涂料廣泛應(yīng)用于電機(jī)、電器和無線電器件的熔敷絕緣。目前,環(huán)氧樹脂粉末涂料在電工絕緣上的應(yīng)用范圍主要包括:①鐵芯絕緣:微電機(jī)定子、轉(zhuǎn)子的槽絕緣及磁極鐵芯絕緣;②導(dǎo)體絕緣:高壓電器匯流銅排母線、轉(zhuǎn)子銅排線圈、磁極線圈、變壓器線圈、電磁線涂覆等絕緣、直流電機(jī)整流子換向器升高片等;③帶有絕緣線圈的涂封絕緣層,如電機(jī)線圈端部、洗衣機(jī)進(jìn)水閥線圈等的涂包絕緣;④電子元器件包封,如電容、電阻元器件、印制電路板涂封等。

2.2環(huán)氧粉末涂料在汽車行業(yè)的應(yīng)用

隨著環(huán)氧粉末涂料技術(shù)水平的提升,以及新的應(yīng)用、施工技術(shù)的發(fā)展,環(huán)氧粉末涂料在汽車等行業(yè)的應(yīng)用日趨廣泛。粉末涂料在汽車面漆和車身底漆上的用量最大,汽車采用粉末底涂效果很好。近年來粉末涂料生產(chǎn)商正在開發(fā)涂膜平整、耐久性好、滿足客戶現(xiàn)有要求的木材用粉末涂料和汽車面漆,汽車罩上用粉末涂料、木材和塑料用粉末涂料都是環(huán)氧粉末涂料最具活力的潛在市場。

2.3環(huán)氧粉末涂料在管道工程中的應(yīng)用[6]

管道的使用壽命在很大程度上取決于鋼管的防腐能力,采用良好的涂敷材料和涂敷方法可以使管道使用壽命延長。上世紀(jì) 50年代以前,防腐涂層采用的材料主要是煤焦油瓷漆等材料,但這些材料存在很多缺點(diǎn),使用范圍具有一定的局限性。環(huán)氧粉末涂料的誕生使管道防護(hù)技術(shù)產(chǎn)生了一個(gè)飛躍。目前,單層重防腐環(huán)氧粉末涂料及重防腐環(huán)氧粉末涂料作為底層的三層防腐結(jié)構(gòu)相結(jié)合的方法,能最大限度地保護(hù)管道,阻緩管道腐蝕。

3結(jié)束語

環(huán)氧粉末涂料已經(jīng)在電子工業(yè)、汽車業(yè)等多個(gè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。環(huán)氧粉末涂料相比傳統(tǒng)的涂料而言,具有多種優(yōu)勢,其中最大的優(yōu)勢就是環(huán)保無污染,能保證人們的健康。

在環(huán)氧粉末涂料研究中,環(huán)氧樹脂的改性研究是現(xiàn)在研究的方向之一。通過改性可以使涂料具有不同的性能,滿足不同的使用要求。

[1] 王德中.環(huán)氧樹脂的生產(chǎn)與應(yīng)用[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2001.

[2] 劉清銳.樹脂酚類固化劑固化環(huán)氧粉末涂料的研制開發(fā)[D].浙江大學(xué),2002.

[3] 曾鴻鳴,薛忠民,鄧海岸,等.環(huán)氧樹脂研究開發(fā)現(xiàn)狀[J].復(fù)合材料,2000(1):44-47.

[4] 呂紅映,陳立新,王建宇,等.電子包封料用聚氨酯改性環(huán)氧樹脂的研究[J].絕緣材料,2010,43(1):23-27.

[5] 陸惠英.環(huán)氧樹脂粉末涂料在電工產(chǎn)品中的應(yīng)用[C].第十一次全國環(huán)氧樹脂應(yīng)用技術(shù)學(xué)術(shù)交流會論文集,2005.

[6] 吳希革.重防腐環(huán)氧粉末涂料在西部管道工程中的應(yīng)用[J].熱固性樹脂,2006,21(8):12-15.

TQ630.6

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1003-3467(2010)24-0012-03

2010-12-03

王 疆,主要從事技術(shù)管理工作,E-mail:starhunwen@vip.qq.com。