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环氧树脂灌封胶开裂原因及解决办法

2017-07-28 16:06:50 次浏览


本文内容出处:环氧灌封料低温开裂问题及对策研究进展

李芝华 谢科予(中南大学材料科学与工程学院,长沙410083)


环氧树脂灌封胶具有许多优点,如优良的力学性能、电绝缘 性、耐热性、耐腐蚀性以及与各种材料良好的粘接性能等,因而被广泛地应用在干式变压器、互感器、电抗器等电器设备的整体 灌注密封上。然而,随着电器领域的发展,电器使用环境越来越苛刻,环氧树脂灌封料逐渐暴露出其缺陷,即固化物易开裂, 特别是在低温环境下更易开裂。环氧树脂灌封料的低温开裂问题,严重影响了电器产品的质量和在使用中的安全稳定性,一直是环氧树脂灌封工作中迫切需要解决的问题。因此提高环氧树脂灌封胶抗开裂性能的研究十分重要。

灌封胶

环氧树脂灌封料开裂原因

环氧树脂灌封料产生低温开裂的原因是多方面的,如配方设计、产品结构设计和灌封工艺等。同时,低温开裂现象的产生往往是上述多种因素共同作用的结果。

其中环氧树脂灌封胶料由于配方设计、产品结构设计、灌封工艺等方面的因素,在固化过程中会产生较大的内应力,在内应力作用下,灌封胶料内不同程度的缺陷和细微的裂纹扩展造成开裂。所以,内应力的存在是导致灌封料开裂的根本原因。

环氧树脂灌封胶选择技巧

环氧树脂是灌封料的主体材料,其性能的优劣直接影响灌封产品的好坏,因此,环氧树脂的选择是提高灌封料抗低温开裂性能的关键之一。

要解决环氧灌封料的低温开裂问题,应选用挠性好、反应活性较小或环氧基含量低(即分子量大)的树脂。S.Nishijima等做了一系列的研究工作,结果表明通过分子设计方法,选用大分子量环氧树脂,降低体系中官能团的浓度,可提高环氧固 化物的力学性能,特别是其低温下的力学性能,从而提高环氧固 化物抗低温开裂能力;但使用分子量大的环氧树脂会提高树脂粘度,可能带来工艺上的困难。同时,通过分子设计,引进特定结构的基团也可提高环氧固化物的低温力学性能,如引进具有二维直链结构苯氧基团、联苯结构等都可提高环氧树脂低 温下的断裂韧性。

综合考虑,在选用环氧树脂时,应采用多组分环氧树脂混合体,加入有利于低温性能的结构基团,降低体系中官能团的浓度。

环氧树脂

产品结构设计防止胶体开裂

合理设计环氧树脂灌封产品的结构,能有效降低灌封料中的内应力。因此,在环氧树脂灌封中嵌件和灌封模具的设计应遵循下列原则:

(1)灌封模具的尺寸形状要有利于灌封料 自由收缩,有利于分散应力。

(2)嵌件和灌封模具应避免出现尖角、锐棱或角度急剧变化的部位,尽量采用圆形。因为圆形四周 所产生应力均匀一致,而在棱角处最容易因应力集中造成环氧树脂开裂。

(3)嵌件个数应尽量少,避免应力集中的个数。

(4)必要时应采用柔性过渡的方法,即设计弹性缓冲层,以缓解内应 力对灌封体的冲击。

这样,可大大减少环氧树脂灌封件中的内应力,从而提高其 抗低温开裂性能。

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