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王疆  廣東省東莞電子材料有限公司

TMOV 用環(huán)氧粉末涂料的研發(fā)與應(yīng)用

導(dǎo)讀：由溫度保護(hù)型壓敏電阻TMOV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。

壓敏電阻具有流通量大、反應(yīng)迅速的特點(diǎn), 廣泛應(yīng)用于電源防雷中涂料在線coatingol.com。TMOV 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。

現(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 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)。

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) 。

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 。

1.2.1 聚氨酯增韌

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

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

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。