一、
弹性环氧树脂的研制情况
近两年,我公司研究室根据市场需求着手研发弹性环氧树脂,我们做了大量试验,终于研发出高弹性仿硅胶环氧树脂。试验期间,我们曾购买过无锡树脂厂的弹性环氧树脂,无锡惠利精细化工有限公司生产的9000-3A/H-112-2B弹性环氧灌封料;常州市钟楼电子复合材料厂生产的弹性环氧灌封料,经多次试用证明均属于柔性环氧树脂类,而且经过一周左右的时间,均变为硬质环氧树脂而失去柔性。为此,我们查阅资料,购买各种材料进行试验,终于在2004年底研制出了弹性环氧树脂,又经过数月的改进,基本定型。今年三月中旬我公司做了几种弹性环氧树脂的样品,到目前已过去三个月啦,仍保持着弹性,可以毫无愧言地说:比无锡和常州的弹性环氧树脂要强的多。消息一散发,就有业内人士打电话要求样品。
我公司在电子灌封料方面的工作,有不少微膜组件、厚膜电路、集成电路等需要用高分子绝缘材料进行整体灌封,以达到防震、防潮,电绝缘以保证电子产品的长期可靠性。若用普通的环氧树脂和一般的固化剂,按配比调胶灌封并固化后的电路,其电性能指标发生了变化,有的电路因连接各元件的金属丝拉断造成报废,为保证电路的各种性能指标在灌注前后不变或稍有变化而不影响电路的质量,往往采用各种硅橡胶先进行电路各元件和金属丝的灌封,待硅橡胶彻底固化后,再用环氧树脂进行表层灌封。这种复合灌封电子产品的情况至少要占包装灌封形式的一半。当然,有的电路中使用的元器件本来就已进行了单个的包封,或者灌封料要求不严格,这样就可以用环氧树脂进行整体包封;如滤波器、钽电容器、聚丙烯电容器、金属电阻器、温度传感器……
我公司这种新型弹性环氧树脂所以有弹性是因为加入的改性剂——暂称作增弹剂,也属于有机酯类化合物,但它又和有机胺类固化剂产生化学作用形成长链结构化合物,所以具有弹性,而目前使用的增韧剂邻苯二甲酸二丁酯与环氧树脂是物理性机械地混合,经过一段时间后,二丁酯又从环氧树脂中析出。所以,使用二丁酯未达到环氧树脂增韧的目的,这属下策。正因为引进的增弹剂具有活性,能与胺类固化剂作用,所以耐老化性能优越。
新型弹性环氧树脂的原材料易购,价格也不过是20元/公斤左右,改性后的环氧树脂只能降低成本,不会增加成本。而与弹性环氧树脂配合的固化剂,只要求是有机胺类固化剂即可。T31固化剂、593固化剂、304固化剂、703固化剂等脂肪胺类固化剂可使弹性环氧树脂室温固化。而芳香族胺类固化剂则使弹性环氧树脂中温(70-100℃)固化,又有随意性,若脂肪胺类固化剂使弹性环氧树脂室温固化后,再于70-80℃加热1-2个小时,其电绝缘性能和机械强度又可得到提高。由于调制的弹性环氧树脂粘度很小,所以能加入大量的添料以提高导热性或阻燃性。因为具有弹性,当然它的耐低温性能优越,比硬性环氧树脂肯定耐低温性能好的多,耐冷热冲击性能可与聚氨酯媲美。
弹性环氧树脂的制备很简单,将6101环氧树脂与增弹剂按比例加入(按1:1配比)搅拌混合均匀即可,增弹剂与环氧树脂的相容性很好,长期贮存也不分层析出。如果冬季气温低,应先将环氧树脂稍加温变稀后再加入增弹剂混匀。
固化剂选择胺类固化剂,加入量稍多于6101纯环氧树脂的计算加入量或在胺类固化剂中再添加少许二乙烯三胺或乙二胺以促进弹性环氧树脂固化。举例说明:采用常州钟楼电子复合材料厂购买的304固化剂来调制弹性环氧树脂。
普通环氧树脂为6101环氧树脂:304固化剂=100:25室温,12小时基本固化。
弹性环氧树脂为6101环氧树脂:增弹剂:304固化剂=50:50:30,室温48小时基本固化。
6101环氧树脂:增弹剂:304固化剂:二乙烯三胺=50:50:30:5,室温12小时基本固化。
这里6101环氧树脂与增弹剂是为了表达清楚而书写为50:50,实际上二者混合后当然就是100,此比例在使用中还可调节,而各种胺类固化剂与弹性环氧树脂配合和固化试验还要做更多的探索,但结果是一致的,那就是固化后是弹性胶体。
弹性环氧树脂的用户可以说相当多,有的用户要求低应力高弹性;有的用户要求高导热性和阻燃性,则可加入大量填料;有的用户要求优良的低温性能,耐高低温冲击;有的用户要求粘度小易操作,这都是本产品的特色,下列列出一些具体的用户及要求。
1、
天水市132信箱(国营永红器材厂)
电话:(0938)8212121——5305韩承真总工
(0938)8212121——5836韩笑意车间主任
灌注开关电源,要求低应力高导热性。
2、青岛半导体研究所
王建刚所长
手机:13906398256
灌注开关电源,要求弹性,耐-55℃
3、南京华氏电子公司
孙培根
(025)86433597
86433563
灌注铁路用开关电源,要求弹性可拆补
4、河南洛阳市周山路060信箱
中国航空工业第一集团158厂
石素芬技术发展部副部长
手机:13938800960
要求耐高温200℃,耐低温-70℃
5、成都市一环路东二段140号
成都华汇电子有限公司
邮编:640051
DC/DC开关电源,铁路用电台电源
6、成都市成华区建设路2号
成都市6号信箱9分箱
邮编:610051
成都华源电气有限公司
DC/DC变换器
7、江苏连云港市新浦区海连东路42号
中国船舶重工集团公司第716所自动控制器件中心
丁锦和
邮编:222006
DC/DC电源
8、北京市中关村南大街2号数码大厦A座2903室
北京市华东电子技术研究所
孙安胜
邮编:100086
开关电源、模块
9、中国电子科技集团公司第十研究所一分所晶体分所
四川成都市94信箱
邮编:610036
AC/DC
DC/DC模块
开关电源
10、北京市海淀区魏公村22号
北京市海淀迪赛通用技术研究所
陶晓峰
邮编:100081
DC/DC模块电源
此外,深圳、珠海、广州、上海等大城市提电子产品的厂家很多很多,用户极广。
二、
低应力室温环氧固化剂的研制及使用情况
1985年开始研制室温环氧固化剂,从1988年10月通过了安徽省科委组织的技术鉴定并获得证书,产品用于普通电子元件的灌封,如滤波器和聚丙烯薄膜电容器的灌封等,只因为应力较大,环氧树脂固化后显示出硬脆现象,所以还要加入650聚酰胺或二丁酯之类的增韧手段来减小脆性,即减小内应力。但毕竟H43环氧固化剂比起直接用乙二胺做环氧树脂固化剂要强多了,无烟、胺味小,加入量范围大,即加入量为环氧树脂量的25-30%均可,这样,在防腐工程中大显身手,并配制和售出几十吨,还研制出煤沥青环氧防腐涂料。1988年底,还将H43环氧固化剂进行了技术转让给六安市第二化工厂,转让费两万伍仟元,我公司的H43固化剂也售出了几十万元,所以,1988年和1989年我公司组成的固化剂课题组还真火红了两年,但因H43固化剂内应力大的缺点,在电子行业中应用受到了限制,为了改变H43固化剂的应脆性,摸索了许多年到了1993年才从根本上解决了硬脆问题。为此,在我们43所的产品上也扩展了用途最突出的是第六研究室研制的电路要用于核潜艇上面,该室外购了多种固化剂均不能达到要求,主要是
-25℃
至零上
125℃
反复温度冲击后环氧树脂开裂,有时表层环氧树脂产生几道裂口,当采用我新改进的低应力环氧固化剂后开裂问题再也没有发生,直到如今几乎每年都要做核潜艇用的集成电路模块,再没出现过开裂现象,为此,我还撰写了论文发表在我所的刊物上。
在外单位方面,最突出的就是肥东县的离合器厂,它属于北京机床厂的分厂,专门生产汽车上用的电磁离合器,但环氧树脂灌封料总是过不了关,因为扭力太大,所以用合工大化工厂生产的HF-1固化剂合其他几种固化剂都解决不了这一问题,而我们的产品解决了他们的难题,这样,肥东离合器厂的产品一直都很稳定,据该厂负责人说,他们的几个兄弟厂因环氧灌封料质量不过关而效果不好甚至倒闭。
老的H43固化剂和新改性的低应力室温固化剂,毕竟经历了那么多年,成绩还是显著的,所以,H43环氧固化剂获得了安徽省科委颁发的科学进步奖证书和安徽省电子局颁发的三等奖证书。
我们把H43固化剂姑且称做1号固化剂吧,它配置工艺简单,几种料加在不锈钢反应桶里搅拌即自行发热,夏天可谓发大热,料液温度甚至超过100℃,所以在大量生产时可能还要在夹套内通冷水降温而控制化学反应。
三、
柔性室温环氧固化剂的研制及使用情况
2002年,我公司为合肥三星公司解决技术难题,该公司制作的以薄膜电阻网络为主的集成电路在灌注环氧树脂后,百分之四十甚至百分之五十电性能大为下降而成为废品,用低应力固化剂调配环氧树脂后,情况好转但成品率也只是百分之八十。根据以往的经验,凡是集成电路中电阻元件比例大时,最怕内应力大,电阻网络对内应力很敏感。
为此,我公司研究人员干脆把固化剂变成能使环氧树脂固化后成柔性,像似做膜发的面一样,这样一来,产品的成功率一下子变为百分之九十五以上,又采取了石英粉粗细搭配加入,150目石英粉和250目石英粉混合加入,且固化工艺设计为先室温固化一晚上,第二天再70-80℃固化2小时,这样,基本上解决了灌封产问题。
柔性固化剂其实只能保持一周的柔性,时间一长表面也发硬,但内部还保持着柔性,内应力很小,所以保证了产品质量,但它不能称作弹性环氧灌封料。
我们把这种柔性室温固化剂称做2号固化剂吧,它所用原材料和1号固化剂相同,只是把比例调整一下,又加入极平常的其他化工材料以增加柔性。可以说,2号固化剂又有它的特色,依然可以拥有用户。
2号固化剂的配制同样是几种子料加在一起,搅拌发热、升温、再冷却至室温即可。
调胶配比为6101环氧树脂:2号固化剂=100:30,固化工艺仍为室温固化,第二天最好再置入烘箱中70-80℃加热1-2小时,假如生产急需出产品,也可灌注后直接置入60℃烘箱中加热3小时取出即完成固化。
四、
高韧性中温环氧固化剂的研制情况
用6101环氧树脂与高韧性中温环氧固化剂(以下简称3号固化剂)按以下比例调配。
6101环氧树脂:3号固化剂=100:30混合均匀后在室温下能放置4小时以上仍保持粘度不变,即可操作时间很长,一旦放入烘箱中,于70
-80℃
加热4小时便可固化。或
80℃
2小时后再
100℃
1小时,也可直接烘
100℃
,2小时固化。成淡黄色透明胶体,刚从烘箱取出有很好的弹性,可称作很大的热弹性。一旦完全冷却至室温后,表面显示硬性,便韧性非常好,在水泥地板上摔数十次也不开裂,就连旁边的毛刺也几乎无损,显示它的内应力极小。由于可操作时间长,而中温条件下固化比较快,气泡容易逸出,再加上韧性优越,内应力很小,表面光亮而硬,若作为电子灌封料是很适宜的。
3号固化剂是用增弹剂改性胺类固化剂而制得的产品,制备时几种原料加在一起经混便自行发热产生化学反应,便放热不厉害,最高可达
60℃
左右,制作时仅需搅拌不需加热不需冷却,但冷却至室后还需加热至80
-100℃
并抽真空除水份,若不除水份也可使用,但与6101环氧树脂混合时泛白,因为水存在的原因而发白,但加热固化后,却没有泛白现象,而是呈淡黄色透明胶块。
3号固化剂于2004年下半年研制出来后,便直接被合肥高新技术开发区三晶电子公司采用,经半年多的应用反应良好,因为用环氧树脂加入填料和有机黑色染料调匀后,再加入3号固化剂混合操作时间长,工人们欢迎,而用于温度传感器做铜管光灌封料时气泡很快逸出,放入75
-85℃
烘箱中4小时便固化,取出产品测试后即可入库。
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:吴月荣
联系电话:13605511006
投稿人:安徽金泽信环保材料有限公司