In de mondiale mainstream technologieroute van halogeenvrije vlamvertragende, rookarme en niet-giftige en isolatievulling van epoxyhars is aluminiumhydroxide (ATH) het geprefereerde anorganische vlamvertragende vulmiddel geworden in elektronische afdichting, gieten, met koper beklede laminaten, composietmaterialen, isolatiecomponenten en andere gebieden vanwege de uitgebreide voordelen van beheersbare kosten, vlamvertragende en rookonderdrukking, elektrische isolatie en verwerkingsvriendelijkheid. De meest voorkomende kernvraag van mondiale materiaalbedrijven bij de ontwikkeling van formules is: wat is de maximale hoeveelheidaluminiumhydroxidedie aan epoxyharssystemen kunnen worden toegevoegd?
Onder industriële productieomstandigheden die voldoen aan normaal mengen, ontschuimen, gieten/gieten/vormen, en die na uitharding niet barsten of loslaten, en voldoen aan de normen voor mechanische en isolatieprestaties:
1. Conventioneel ongemodificeerd aluminiumhydroxide: De maximale praktische toevoegingshoeveelheid is 50% -65 gew.% (massafractie);
2. Silaan/titanaatmodificatie+aluminiumhydroxide met deeltjesgrootteclassificatie: de praktische maximale toegevoegde hoeveelheid kan 70% -82 gew.% bereiken;
3. Systeem voor extreme laboratoriumoptimalisatie: de theoretische bovengrens kan 85 gew.% benaderen, maar is alleen toepasbaar op speciale processen en heeft geen stabiliteit voor grootschalige productie.
Simpel gezegd: gewone formule ≤ 65%; Gewijzigde en geoptimaliseerde formule 70% -82%; De extreme formule bedraagt niet meer dan 85%. Dit is de wereldwijd erkende veilige, stabiele en in massa geproduceerde toevoegingslimiet voor epoxy-aluminiumhydroxidesystemen.
Hoe hoger de toegevoegde hoeveelheid aluminiumhydroxide, hoe beter. Het overschrijden van de bovengrens zal direct leiden tot het wegvallen van het systeem, het mislukken van de verwerking en het instorten van de prestaties. De vier belangrijkste beperkingen definiëren gezamenlijk de 'maximale additieve rode lijn'.
1. Viscositeitsbeperking: absolute bovengrens van de verwerkingsvloeibaarheid
Epoxyhars zelf heeft een bepaalde basisviscositeit, en als anorganisch poeder geldt: hoe hoger de toegevoegde hoeveelheid aluminiumhydroxide, des te groter de exponentiële toename van de systeemviscositeit.
-Meer dan 65%: het systeem wordt stroperig, moeilijk te roeren en bellen kunnen niet worden verdreven;
-Meer dan 75%: verlies van zelfnivellerings-, giet- en gietmogelijkheden, niet in staat zich aan te passen aan geautomatiseerde dosering, vacuümafdichting en matrijsvorming;
-Meer dan 82%: De hars kan het oppervlak van het vulmiddel niet volledig bevochtigen, wat resulteert in "droge poederagglomeratie en droge agglomeratie", waardoor de verwerkbaarheid volledig verloren gaat.
Viscositeit is de eerste drempel die de maximale toevoegingshoeveelheid bepaalt en is tevens de belangrijkste controle-indicator voor massaproductie in de mondiale elektronica-, elektrische en composietmaterialenindustrie.
2. Mechanische prestatiebeperkingen: balanceer de grens tussen sterkte en taaiheid
Aluminiumhydroxideis een stijf anorganisch deeltje, en overmatige toevoeging kan het verknoopte netwerk van epoxyhars beschadigen, wat resulteert in:
-De slagsterkte en rek bij breuk zijn aanzienlijk afgenomen, waardoor het materiaal bros is en vatbaar voor scheuren;
-De hechtkracht neemt af en de hechtsterkte met de ondergrond en componenten is onvoldoende;
- Mismatch in thermische uitzettingscoëfficiënt onder thermische schokken, resulterend in kromtrekken en onthechting.
Industrieel optimaal evenwichtspunt: Onder de premisse van het voldoen aan de UL94 V-0 vlamvertraging, moet de toegevoegde hoeveelheid worden gecontroleerd op 55% -70%, wat de vlamvertraging, sterkte, taaiheid en maatvastheid in evenwicht kan brengen.
3. Beperking van interfacecompatibiliteit: onderliggende logica van dispersie en bevochtiging
Ongemodificeerd aluminiumhydroxide heeft meerdere hydroxylgroepen op het oppervlak, sterke polariteit en slechte compatibiliteit met epoxyhars. Bij hoge toevoeging is het gevoelig voor:
-Vorm een secundaire reünie, resulterend in interne defecten;
-De hechtkracht tussen het vulmiddel en het harsgrensvlak is zwak en de spanning is geconcentreerd;
-De isolatieprestaties en spanningsweerstand van het uitgeharde materiaal nemen af.
Door modificatie met silaankoppelingsmiddelen en coating met superdispergeermiddelen kan de grensvlakcompatibiliteit aanzienlijk worden verbeterd, waardoor de maximale toegevoegde hoeveelheid wordt verhoogd van 65% naar 70% -82%.
4. Procesbeperkingen: Verschillen in de bovengrens van de toevoeging voor verschillende vormprocessen
De maximale toevoegingshoeveelheid voor verschillende processen met dezelfde formule is totaal verschillend, wat een procesaanpassingsprincipe is dat moet worden gevolgd voor wereldwijde massaproductie:
-Vacuümafdichting/elektronische infusie: hoge vloeibaarheidseisen, bovengrens van 60% -70%;
- Vormgieten/elektrische componenten: kunnen worden verwarmd om de viscositeit te verlagen, met een bovengrens van 70% -78%;
-Gegoten/massagegoten kunststoffen (BMC/DMC): gieten met hoge afschuifkracht, bovengrens 75% -82%;
-Dunne laag lijm/bindmiddel: vereist lage viscositeit en hoge infiltratie, met een bovengrens van 40% -55%.
Geconfronteerd met de vraag naar hoge vlamvertraging, hoge CTI-waarde, hoge isolatie en lage kosten in de mondiale high-end markt, kunnen vier belangrijke technologische middelen worden gebruikt om de toegevoegde hoeveelheid aluminiumhydroxide veilig te verhogen terwijl de systeemstabiliteit behouden blijft.
1. Oppervlaktemodificatie van vulstoffen: Interface-engineering is de kern
In situ coating van aluminiumhydroxide met behulp van silaankoppelingsmiddel (KH550/KH560/KH570), titanaat, aluminaat en hypervertakte polymeer:
-Verminder de oppervlaktepolariteit en verminder de waterstofbindingskrachten tussen deeltjes;
-Verbeter de compatibiliteit en bevochtigbaarheid met epoxymatrix;
-Verminder agglomeratie en verminder de viscositeitstoename onder omstandigheden met hoge vulling.
Na wijziging kan de viscositeit bij dezelfde toevoegingshoeveelheid met 30% -60% worden verlaagd en kan het hoge vulvenster direct worden geopend.
2. Sortering op meerdere deeltjesgroottes: een strakke verpakking vermindert de vraag naar hars
Volgens de strakke pakkingstheorie wordt een combinatie van grote deeltjesgrootte, gemiddelde deeltjesgrootte en kleine deeltjesgrootte (zoals 40 μm+8 μm+1,5 μm) gebruikt:
-Vul de grote deeltjesopeningen met kleine deeltjes om de porositeit te verminderen;
-Verminder de hoeveelheid harsverpakking en verbeter de vloeibaarheid onder hetzelfde vaste gehalte;
-Bereik een hogere toegevoegde hoeveelheid, lagere viscositeit en hogere dichtheid.
Sorteringsoptimalisatie is de meest kosteneffectieve en effectieve oplossing om de hoeveelheid additieven te vergroten.
3. Compounding van epoxysystemen met lage viscositeit: vermindering van de viscositeit van de matrix
-Selecteer epoxy met een laag molecuulgewicht, cycloalifatische epoxy en alifatische epoxy;
-Samengesteld actief verdunningsmiddel (VOC-vrij, neemt deel aan de uitharding, migreert niet);
-Gecombineerd met verharders met een lage viscositeit (polyetheramine, gemodificeerd anhydride).
Hoe lager de viscositeit van de matrix, hoe sterker het vermogen om aluminiumhydroxide op te nemen, en de maximale toegevoegde hoeveelheid kan met 8% -15% worden verhoogd.
4. Efficiënte additieven en procesversterking: dubbele garantie voor reologie en dispersie
-Toevoegen van efficiënte bevochtigings- en dispergeermiddelen: agglomeratie afbreken en grensvlakweerstand verminderen;
- Nauwkeurige reologische additieven: bereiken afschuifverdunning, statische anti-afzetting en hoge stroming tijdens de constructie;
-Vacuüm hogesnelheidsdispersie / slijpen met drie rollen: Zorg voor volledige depolymerisatie en uniforme dispersie van het vulmiddel en voorkom agglomeratie van droog poeder.
Gebaseerd op de daadwerkelijke certificering en massaproductie-ervaring van wereldwijde elektronica en elektriciteit, nieuwe energie, spoorvervoer en composietmaterialen voor de bouw, geef de meest praktische richtlijnen voor het toevoegen van kwantiteit:
1. Elektronische potlijm (voeding/controller/sensor): 50% -65%, V-0 vlamvertragend, lage viscositeit, hoge isolatie;
2. Elektrisch gieten/isolatoren/schakelaarcomponenten: 65% -78%, hoge CTI, hoge vlamvertraging, hoge mechanische sterkte;
3. Met koper bekleed laminaat / isolatieplaat: 55% -70%, weinig rook, hoge hittebestendigheid, maatstabiliteit;
4. BMC / DMC-vormdelen: 70% -82%, hoge vulling, lage kosten, hoge vervormbaarheid;
5. Vlamvertragende lijm/afdichting: 40% -55%, balanceert de hechtsterkte en vlamvertraging.
Wanneer bedrijven blindelings hoge additiefniveaus nastreven om de kosten te verlagen of de vlamvertraging te verbeteren, kunnen er onomkeerbare problemen ontstaan na het overschrijden van de bovengrens:
- Viscositeitsexplosie, niet in staat om te gieten, te ontschuimen of te vormen;
- Scheuren, kromtrekken, hoge brosheid en falen als gevolg van koude en warme cycli van het uitgeharde materiaal;
-Er zijn veel interfacedefecten, resulterend in een aanzienlijke afname van de isolatieprestaties en spanningsweerstand;
-Settlement en gelaagdheid van vulstoffen, slechte opslagstabiliteit;
-Laag rendement, niet in staat om wereldwijde certificeringen zoals UL, IEC, RoHS, enz. te behalen.
Veiligheidsherinnering: het bedrag vanaluminiumhydroxidetoegevoegd moet een prestatieevenwicht nastreven in plaats van extreme waarden.
Om tegemoet te komen aan de vraag van klanten over de hele wereld naar halogeenvrije milieubescherming, hoge vlamvertraging, hoge betrouwbaarheid en lage kosten, volgt de optimale formule de volgende principes:
1. Stel de ondergrens in op basis van het vlamvertragende niveau: UL94 V-0 vereist doorgaans ≥ 50%;
2. Stel de bovengrens in op basis van de verwerkingstechnologie: afdichting ≤ 70%, gieten ≤ 82%;
3. Verhogen van de bovengrens met gewijzigde gradatie: Wijziging+gradatie kan de toegevoegde hoeveelheid met 10% -15% verhogen;
4. Bepaal het eindresultaat door middel van prestatietests: viscositeit, impact, hechting, isolatie en thermische cycli zijn allemaal geslaagd.
De maximale hoeveelheid aluminiumhydroxide die aan epoxyhars wordt toegevoegd, is het resultaat van de gecombineerde effecten van materialen, formuleringen, processen en eigenschappen. De praktische bovengrens van het conventionele systeem is 65%, terwijl het aangepaste optimalisatiesysteem stabiel 70% -82% kan bereiken, met een extreme theoretische waarde die de 85% niet overschrijdt.
Door oppervlaktemodificatie, deeltjesgrootteclassificatie, matrix met lage viscositeit, optimalisatie van additieven en procesversterking kunnen een hoge vulling, hoge vlamvertraging en hoge isolatie worden bereikt zonder dat dit ten koste gaat van de verwerkbaarheid en mechanische eigenschappen, waardoor het zich perfect aanpast aan de strenge normen en milieuvereisten van wereldwijde elektronica, nieuwe energie, elektriciteit, spoorwegvervoer en andere gebieden. Dit is het belangrijkste technologische pad voor materiaalbedrijven om het concurrentievermogen van producten te vergroten en internationale markten uit te breiden.
