来源:江西宝和建材有限公司 时间:2025-01-07 12:40:06 [举报]
环氧树脂灌封料、浇注料施工常见问题
大问题是灌封件表面缩孔、局部凹陷、开裂灌封料在加热固化过程中,会产生2种收缩:即由液态到固态相变过程中的化学收缩和降温过程中的物理收缩。固化过程中的化学变化收缩又有2个过程,从灌封后加热化学交联反应开始到微观网状结构初步形成阶段产生的收缩,称之为凝胶预固化收缩,从凝胶到完全固化阶段产生的收缩我们称之为后固化收缩。这2个过程的收缩量是不一样的,前者由液态转变成网状结构过程中物理状态发生突变,反应基团消耗量大于后者,体积收缩量也后者。如灌封试件采取一次高温固化,则固化过程中的2个阶段过于接近,凝胶预固化和后固化近乎同时完成,这不仅会引起过高的放热峰、损坏元件,还会使灌封件产生的内应力造成产品内部和外观的缺损。为获得良好的制件,在灌封料配方设计和固化工艺制定时,关注灌封料的固化速度与固化条件的匹配问题。通常采用的方法是依照灌封料的性质、用途按不同温区分段固化的工艺。在凝胶预固化温区段灌封料固化反应缓慢进行、反应热逐渐释放,物料黏度增加和体积收缩平缓进行。此阶段物料处于流态,则体积收缩表现为液面下降直至凝胶,可完全消除该阶段体积收缩内应力。从凝胶预固化到后固化阶段升温应平缓,固化完毕灌封件应随加热设备同步缓慢降温,多方面减少、调节制件内应力分布状况,可避免制件表面产生缩孔、凹陷甚至开裂现象。对灌封料固化条件的制订,还要参照灌封制件内封埋元件的排布、饱满程度及制件大小、形状、单只灌封量等,对单只灌封量较大而封埋元件较少的,适当地降低凝胶预固化温度并延长时间是完全必要的。
后一个问题是固化物表面不良或局部不固化,这些现象也多与固化工艺相关。中国环氧树脂行业协会表示,其主要原因是计量或混合装置失灵、生产人员操作失误;A组分长时间存放出现沉淀,用前未能充分搅拌均匀,造成树脂和固化剂实际比例失调;B组分长时间敞口存放、吸湿失效;高潮湿季节灌封件未及时进入固化程序,物件表面吸湿。总之,要获得一个良好的灌封产品,灌封及固化工艺的确是一个值得高度重视的问题。
环氧树脂的合成与应用
1.作用
1930年,由瑞士的pieneCastan和美国的SoGredee合成了环氧树脂后,1947年,先是美国DevoeandReynolds,后是壳牌公司取得瑞士汽巴公司专利生产权,先后实现了工业化生产,到20世纪70年代,年产量已猛增至100kt以上。
特别是过氧化技术的发展,为环氧树脂的应用领域开辟了新天地。1997年世界环氧树脂总产能力为1997年1.4Mt,1999年为1.5Mto产量为730h,1999年可达800h以上。1998年美国环氧树脂的总产能力已近400kt/a。
世界环氧树脂增长快的地区是西欧,1998年总产能力为340kt/a,1998年产量295h,2000年产量为340h。日本1998年总产能力为190h。
目前,美国的壳牌化学公司、Dow化学公司和瑞士汽巴公司已占世界总产能力的50%,垄断着80%的西欧市场。
我国从1956年由沈阳化工研究所、天津化工研究院、上海化工研究院开始研制。1958年由上海树脂厂实现了工业化生产。1998年国内环氧树脂生产企业大小近130家,总产能力已超过80kt/a。
2、生产
2.1 主要原料和生产工艺
原料:环氧氯丙烷
2.1.1 双酚A型环氧树脂
双酚A型又称E型环氧树脂。制法可分为两步法和一步法。一步法是将NaOH和水调至一定浓度后加入双酚A在80℃溶解后再加环氧氯丙烷于90℃聚合后进行常压脱水,再在140t、86.66kPa下减压脱水得成品,一步法工艺较简单,原料成本低,但产品质量差。目前生产双酚A环氧树脂中厂家采用的是两步法。
两步法工艺流程如下:
此法系将双酚A投入溶解釜内、然后通人环氧氯丙烷,夹套通水蒸汽加热升温至70℃以上溶解,然后用泵压人带搅拌的反应釜内,用季铵盐为催化剂,滴加液碱,控制反应温度为50—55℃,维持一定时间至反应结束后,在100减压至94.66kPa,回收过量环氧氯丙烷供循环使用,再次加入MIBK溶解,在65~70℃下再次加碱液,反应结束后用夹套水冷却,静置,把MIBK溶液抽吸到回流脱水釜内,在回流脱水釜内回流至蒸出的MIBK清晰无水珠为止。然后冷却,静置,经过滤器至贮槽,沉降后抽人脱MIBK釜脱除MIBK,先常压后减压至无馏出液为止,将低分子质量的环氧树脂70份,双酚A30份和210ug/g的NaOH在管式反应器内连续聚合制成固体双酚A环氧树脂[1]。
两步法的优点是可用于生产多种树脂,不需后处理,产生的三废少,且反应时间短,质量稳定。但由于工序较长,物料损耗,成本偏高。
2.1.2 具有优良抗热性的高纯环氧树脂
将4,4,—二羟基二苯砜118.75份,邻—甲酚酚醛清漆6份和环氧氯丙烷溶解在50gMeOH和18.5gH20混合物中,用2h时间在60℃下滴加44.7p98.5%NaOH溶液,在70cC下加热反应1h,水洗和蒸馏,产物溶解在350gMeCOCH2CHCH3中,滴人26.8g15%NaOH溶液,在70℃反应1h制成151g环氧树脂,环氧值230、含氯1350ug/g。然后,取此100份环氧树脂与77.4份KayahardMCD和1份2,4,6—三(二甲基胺基甲基)苯。
环氧树脂的性能和特点
环氧树脂、酚醛树脂及不饱和聚酯树脂被称为三大通用型热固性树脂。它们是热固性树脂中用量大、应用广的品种。环氧树脂中含有特的环氧基,以及轻基、醚键等活性基团和极性基团,因而具有许多的性能。与其他热固性树脂相比较,环氧树脂的种类和牌号多,性能各异。环氧树脂固化剂的种类更多,再加上众多的促进剂、改性剂、添加剂等,可以进行多种多样的组合和组配。从而能获得各种各样性能的、各具特色的环氧固化体系和固化物。几乎能适应和满足各种不同使用性能和工艺性能的要求。这是其他热固性树脂所无法相比的。
1、环氧树脂及其固化物的性能特点
(1)力学性能高。环氧树脂具有很强的内聚力,分子结构致密,所以它的力学性能酚醛树脂和不饱和聚酯等通用型热固性树脂。
(2)粘接性能。环氧树脂固化体系中活性的环氧基、羟基以及醚键、胺键、酯键等极性集团赋予环氧固化物以的粘接强度。再加上它有很高的内聚强度等力学性能,因此它的粘接性能非凡强,可用作结构胶。
(3)固化收缩率小。一般为1%~2%。是热固性树脂中固化收缩率小的品种之一(酚醛树脂为8%~10%;不饱和聚酯树脂为4%~6%;有机硅树脂为4%~8%)。线胀系数也很小,一般为6×10 -5/℃。所以其产品尺寸稳定,内应力小,不易开裂。
(4)工艺性好。环氧树脂固化时基本上不产生低分子挥发物,所以可低压成型或接触压成型。配方设计的灵活性很大,可设计出适合各种工艺性要求的配方。环氧树脂9胶黏剂0,电-子灌9封-料,电子灌封-胶,不饱(和聚酯树脂),云石胶,大理石胶,人造石,2号促进剂,5号固7化体系
(5)电性能好。是热固性树脂中介电性能好的品种之一。
(6)稳定性好。不合碱、盐等杂质的环氧树脂不易变质。只要贮存得当(密封、不受潮、不遇高温),其贮存期为1年。超期后若检验合格仍可使用。环氧固化物具有优良的化学稳定性。其耐碱、酸、盐等多种介质腐蚀的性能优于不饱和聚酯树脂、酚醛树脂等热固性树脂。
(7)环氧固化物的耐热性一般为80~100℃。环氧树脂的耐热品种可达200℃或更高。
(8)在热卧性树脂中,环氧树脂及其固化物的综合性能好。
2、环氧树脂的应用特点
(1)具有的配方设计灵活性和多样性。能按不同的使用性能和工艺性能要求,设计出针对性很强的佳配方。这是环氧树脂应用中的一大特点和优点。但是每个佳配方都有一定的适用范围(条件),不是在任何工艺条件和任意使用条件下都宜采用。也就是说没有“”的佳配方。根据不同的条件,设计出不同的佳配方。由于不同配方的环氧树脂固化体系的固化原理不完全相同,所以环氧树脂的固化历程,即固化工艺条件对环氧固化物的结构和性能影响。相同的配方在不同的固化工艺条件下所得产品的性能会有非常的大的差别。所以正确地作出佳材料配方设计和工艺设计是环氧树脂应用技术的要害,也是技术机密所在。要能生产和开发出自己所需性能的环氧材料,就设计出相应的配方及其成型工艺条件。因此,就深入了解和把握环氧树脂及其固化剂、改性剂等的结构与性能、它们之间的反应机理以及对环氧固化物结构及性能的影响。这样才能在材料配方设计和工艺设计中得心应手,运用自如,取得佳方案,生产和开发出性能佳、成本低的环氧材料和制品.(2)不同的环氧树脂固化体系分别能在低温、室温、中温或高温固化,能在潮湿表面甚至在水中固化,能快速固化、也能缓慢固化,所以它对施工和制造工艺要求的适应性很强。环氧树脂可低压成型或接触压成型,因此可降低对成型设备和模具的要求,减少投资,降低成本。(3)在三大通用型热固性树脂中,环氧树脂的价格偏高,从而在应用上受到一定的影响。但是,由于它的性能,所以主要用于对使用性能要求高的场合,尤其是对综合性能要求高的领域。
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