O sistema de resina epóxi de alto enchimento, com excelente resistência mecânica, isolamento térmico, retardamento de chama e estabilidade dimensional, tornou-se um material central em campos globais de fabricação de ponta, como encapsulamento eletrônico, embalagem de dispositivos de energia, moldagem de materiais compósitos, adesivos de alta qualidade e fundição elétrica. Sob os requisitos de alto teor de sólidos, alta condutividade térmica e formulações com alto retardador de chama, a adição de cargas inorgânicas (como alumina,hidróxido de alumínio, óxido de magnésio, micropó de silício, nitreto de boro, etc.) geralmente excede 60% em peso. Isto leva a problemas como alta viscosidade do sistema, baixa fluidez, molhabilidade insuficiente, dificuldade na remoção de bolhas, aumento de defeitos de formação e baixa adaptabilidade de processos de aplicação automatizados, que se tornam gargalos importantes que restringem a qualidade do produto e a eficiência da produção.
O aumento anormal da viscosidade do sistema epóxi de alto enchimento não é causado por um único fator, mas pela superposição de múltiplos mecanismos:
1. Fraca compatibilidade na interface da resina de carga: As cargas inorgânicas têm forte polaridade superficial e grupos hidroxila densos, formando fortes interações com matrizes epóxi apolares, fazendo com que as partículas se aglomerem e aumentando significativamente a resistência ao atrito dentro do sistema;
2. Área de superfície específica e distribuição de tamanho de partícula irracionais de cargas: Nano cargas e cargas ultrafinas têm uma grande área de superfície específica, que adsorve um grande número de moléculas de resina e forma uma "camada de revestimento", resultando em uma diminuição na fase móvel efetiva; Enchimentos de tamanho de partícula único têm grandes lacunas e requerem mais enchimento de resina para aumentar ainda mais a viscosidade;
3. A viscosidade intrínseca da matriz de resina é relativamente alta: resinas epóxi de alta equivalência, como bisfenol A e resinas fenólicas, têm longas cadeias moleculares e fortes forças intermoleculares. Quando não preenchido, a viscosidade atinge milhares de mPa · s, e após alto enchimento, a viscosidade aumenta exponencialmente;
4. Processo de dispersão insuficiente: baixa eficiência de mistura, moagem e dispersão, decomposição e agregação incompleta de cargas, formação de agregados secundários, aumento anormal da pseudoplasticidade e fluxo irregular do sistema;
5. Falta ou seleção inadequada de aditivos: Sem agentes umectantes e dispersantes ou agentes de acoplamento eficazes, a tensão interfacial não pode ser reduzida, a estrutura tixotrópica do sistema é excessivamente construída e a viscosidade estática e a viscosidade de construção são ambas altas.
Depois de identificar a causa, através do design em nível molecular, modificação da interface e controle preciso do processo, é possível obter uma redução controlável da viscosidade de 30% -80% sem reduzir a quantidade de carga adicionada ou sacrificar o desempenho após a cura.
A matriz de resina é a base da viscosidade do sistema, e a otimização da fórmula da matriz é a solução fonte para reduzir a viscosidade, adaptando-se à proteção ambiental, baixa volatilidade e altos requisitos de confiabilidade de materiais de alta qualidade em todo o mundo.
Deve ser dada prioridade ao epóxi tipo bisfenol A de baixo peso molecular (grau de baixa viscosidade E51/E44), epóxi alifático, epóxi cicloalifático e epóxi modificado diluído. A viscosidade deve ser controlada em 500-3000mPa · s a 25 ℃, o que aumenta a eficiência básica da redução da viscosidade em mais de 40% em comparação com o epóxi convencional de alta viscosidade. O epóxi alicíclico combina baixa viscosidade com resistência ao amarelecimento e às intempéries, tornando-o adequado para aplicações internacionais de ponta, como eletrônicos externos, fotovoltaicos e eletrônicos automotivos.
Abandone diluentes voláteis não reativos e use diluentes reativos funcionais/bifuncionais/multifuncionais únicos (éter butil glicidílico BGE, éter alil glicidílico AGE, éter diglicidílico de etilenoglicol EGDE, éter diglicidílico de neopentil glicol) com uma quantidade de adição de 5% -15% para participar na cura da reticulação sem resíduo ou migração, evitando uma diminuição na resistência ao calor e na força adesiva. O diluente funcional duplo tem a melhor eficiência de redução de viscosidade e pode manter a densidade de reticulação do material curado, o que é adequado para os requisitos de resistência de sistemas de alto enchimento.
Selecione aminas gordurosas modificadas, polieteraminas, anidridos de baixa viscosidade e agentes de cura latentes de baixa viscosidade para reduzir a viscosidade dos componentes do agente de cura, ao mesmo tempo que melhora a compatibilidade com a matriz epóxi e evita um aumento repentino na viscosidade após a mistura. Os agentes de cura de poliéter amina vêm com segmentos de corrente flexíveis, que podem reduzir o atrito dentro do sistema, equilibrar a redução da viscosidade e a melhoria da resistência e atender aos rigorosos requisitos dos novos campos globais de energia e trânsito ferroviário.
As cargas são o núcleo dos sistemas de alto enchimento, e a modificação da superfície e a classificação do tamanho das partículas são caminhos tecnológicos essenciais para reduzir a viscosidade sem reduzir a quantidade de cargas adicionadas, bem como a competitividade central das formulações de epóxi de alta qualidade.
Pré-trate o enchimento com agente de acoplamento de silano (KH550/KH560/KH570), agente de acoplamento de titanato, agente de acoplamento de aluminato e modificador de polímero hiper-ramificado para formar uma camada de revestimento orgânico na superfície do enchimento
-Reduza a polaridade da superfície, diminua as ligações de hidrogênio e as forças de van der Waals entre as partículas e evite a aglomeração;
-Melhorar a compatibilidade com matriz epóxi, reduzir vazios de interface e diminuir a resistência ao fluxo;
-Após a modificação, a viscosidade do sistema de enchimento alto (≥ 70% em peso) pode ser reduzida em 40% -60%, melhorando ao mesmo tempo a condutividade térmica, o isolamento e a resistência mecânica do material curado.
Seguindo a teoria do empacotamento apertado, é adotado um sistema de classificação de quatro níveis que consiste em tamanho de partícula grande, tamanho de partícula médio, tamanho de partícula pequeno e tamanho nanométrico (como 50 μ m + 10 μ m + 2 μ m + 50 nm). Enchimentos de tamanho de partícula pequeno preenchem as lacunas de tamanho de partícula grande, reduzindo significativamente a porosidade do sistema e o encapsulamento da resina. A viscosidade pode ser reduzida em mais de 30% sob o mesmo teor de sólidos. O projeto de classificação deve evitar a adição excessiva de nano cargas para evitar o rebote da viscosidade devido à área superficial específica excessiva.
Deve ser dada prioridade ao uso de micropó de silício esférico, alumina esférica e nitreto de boro esférico. A resistência ao rolamento dos enchimentos esféricos é muito menor do que a dos enchimentos irregulares em forma de folha e em forma de agulha, e a fluidez é significativamente melhorada. É a forma de enchimento preferida para envasamento eletrônico de alta qualidade e materiais de vedação de plástico epóxi.
Additive é um regulador de viscosidade para sistemas epóxi de alto enchimento, com seleção precisa para obter "baixa adição e alta redução de viscosidade", em linha com as regulamentações ambientais globais e requisitos de desempenho de materiais de alta qualidade.
Usando dispersantes funcionalizados com epóxi, dispersantes de éster poliacrílico, dispersantes de éster de fosfato e dispersantes hiper-ramificados, com uma quantidade adicional de 0,5% -3%, molha rapidamente a superfície do enchimento, quebra aglomerados, forma uma camada espacialmente estável, reduz o atrito entre partículas e reduz a viscosidade em 30% -50%. Recomenda-se o uso de dispersantes fortes que reduzem a viscosidade para sistemas de alto teor de sólidos, que são adequados para nano cargas e sistemas de carga de alta área superficial específica.
Adicione sílica em fase gasosa, cera de poliamida, óleo de rícino hidrogenado e bentonita orgânica para construir uma estrutura tixotrópica controlável:
-Em repouso: alta viscosidade para evitar sedimentação do material de enchimento;
-Durante o cisalhamento (mexendo, distribuindo, selando, vazando): a viscosidade diminui rapidamente e a fluidez é excelente;
Obtenha "baixa viscosidade de construção + alta estabilidade estática" e adapte-se aos principais processos globais, como distribuição automatizada, vedação a vácuo e moldagem RTM.
Sistemas de alta viscosidade são propensos ao aprisionamento de bolhas e são difíceis de descarregar. A adição de antiespumantes de silício orgânico e agentes de nivelamento sem silício pode reduzir resíduos de bolhas, melhorar a uniformidade do sistema e evitar alta virtual de viscosidade e defeitos de moldagem causados por bolhas.
Fornecer soluções diferenciadas para as demandas do mercado global em diferentes áreas, equilibrando desempenho, processos e conformidade ambiental:
1. Encapsulamento eletrônico/embalagem de dispositivo de energia: classificação de enchimento esférico+modificação de silano+resina epóxi de baixa viscosidade, alcançando alta condutividade térmica, baixa viscosidade e alto isolamento, adequado para eletrônica automotiva, comunicação 5G e inversores fotovoltaicos;
2. Material compósito RTM / infusão a vácuo: composição de diluição ativa de baixa viscosidade + dispersão eficiente + reologia de afinamento por cisalhamento, melhorando a molhabilidade da resina nas fibras, adequada para pás aeroespaciais e de turbinas eólicas;
3. Adesivo/selante de alta qualidade: Agente de cura de poliéter amina + dispersante hiper-ramificado, alcançando baixa viscosidade, alta adesão, sem solvente, adequado para novas baterias de energia e trânsito ferroviário;
4. Componentes de fundição / isolamento elétrico: alta gradação de enchimento retardador de chama + modificação de acoplamento + epóxi de baixa viscosidade, adequado para equipamentos elétricos e de transmissão de alta tensão, atendendo aos padrões globais IEC e UL.
A questão da viscosidade da resina epóxi com alto teor de carga é um problema sistêmico na formulação, nas cargas, nos aditivos e nos processos, e não uma fraqueza de um único elo. Através da composição de matriz de baixa viscosidade, modificação de superfície e classificação de cargas, seleção precisa de aditivos especializados e processo de dispersão eficiente, o problema da indústria de alta viscosidade pode ser completamente resolvido, mantendo altas vantagens de enchimento, melhorando o rendimento do produto, a eficiência da produção e a competitividade do mercado global.
