Sistem resin epoksi pengisian tinggi, dengan kekuatan mekanik, isolasi termal, ketahanan api, dan stabilitas dimensi yang sangat baik, telah menjadi bahan inti dalam bidang manufaktur kelas atas global seperti enkapsulasi elektronik, pengemasan perangkat listrik, pencetakan material komposit, perekat kelas atas, dan pengecoran listrik. Di bawah persyaratan kandungan padatan yang tinggi, konduktivitas termal yang tinggi, dan formulasi tahan api yang tinggi, penambahan bahan pengisi anorganik (seperti alumina,aluminium hidroksida, magnesium oksida, bubuk mikro silikon, boron nitrida, dll.) seringkali melebihi 60wt%. Hal ini menyebabkan masalah seperti viskositas sistem yang tinggi, kemampuan mengalir yang buruk, keterbasahan yang tidak mencukupi, kesulitan dalam menghilangkan gelembung, peningkatan cacat formasi, dan kemampuan beradaptasi yang buruk pada proses aplikasi otomatis, yang menjadi hambatan utama yang membatasi kualitas produk dan efisiensi produksi.
Peningkatan viskositas yang tidak normal pada sistem epoksi pengisian tinggi tidak disebabkan oleh satu faktor saja, namun oleh superposisi beberapa mekanisme:
1. Kompatibilitas yang buruk pada antarmuka resin pengisi: Pengisi anorganik memiliki polaritas permukaan yang kuat dan gugus hidroksil yang padat, membentuk interaksi yang kuat dengan matriks epoksi non-polar, menyebabkan partikel menggumpal dan secara signifikan meningkatkan ketahanan gesekan dalam sistem;
2. Luas permukaan spesifik dan distribusi ukuran partikel pengisi yang tidak masuk akal: Pengisi nano dan pengisi ultrahalus memiliki luas permukaan spesifik yang besar, yang menyerap sejumlah besar molekul resin dan membentuk "lapisan pelapis", yang mengakibatkan penurunan fase gerak efektif; Pengisi ukuran partikel tunggal memiliki celah yang besar dan memerlukan lebih banyak pengisian resin untuk lebih meningkatkan viskositas;
3. Viskositas intrinsik matriks resin relatif tinggi: resin epoksi setara tinggi seperti bisphenol A dan resin fenolik memiliki rantai molekul yang panjang dan gaya antarmolekul yang kuat. Jika tidak diisi, viskositasnya mencapai ribuan mPa · s, dan setelah pengisian tinggi, viskositasnya meningkat secara eksponensial;
4. Proses dispersi yang tidak memadai: efisiensi pencampuran, penggilingan, dan dispersi yang rendah, dekomposisi dan agregasi bahan pengisi yang tidak sempurna, pembentukan agregat sekunder, peningkatan pseudoplastisitas yang tidak normal, dan aliran sistem yang tidak merata;
5. Pemilihan aditif yang kurang atau tidak tepat: Tanpa bahan pembasah dan pendispersi atau bahan penggandeng yang efektif, tegangan antarmuka tidak dapat dikurangi, struktur tiksotropik sistem dibuat secara berlebihan, dan viskositas statis serta viskositas konstruksi keduanya tinggi.
Setelah mengidentifikasi penyebabnya, melalui desain tingkat molekuler, modifikasi antarmuka, dan kontrol proses yang tepat, pengurangan viskositas yang terkendali dapat dicapai sebesar 30% -80% tanpa mengurangi jumlah bahan pengisi yang ditambahkan atau mengorbankan kinerja setelah proses pengawetan.
Matriks resin adalah dasar dari viskositas sistem, dan mengoptimalkan formula matriks adalah solusi sumber untuk mengurangi viskositas, beradaptasi dengan persyaratan perlindungan lingkungan, volatilitas rendah, dan keandalan tinggi dari material kelas atas di seluruh dunia.
Prioritas harus diberikan pada epoksi tipe bisphenol A dengan berat molekul rendah (tingkat viskositas rendah E51/E44), epoksi alifatik, epoksi sikloalifatik, dan epoksi termodifikasi yang diencerkan. Viskositas harus dikontrol pada 500-3000mPa · s pada 25 ℃, yang meningkatkan efisiensi dasar pengurangan viskositas lebih dari 40% dibandingkan dengan epoksi viskositas tinggi konvensional. Epoksi alisiklik menggabungkan viskositas rendah dengan ketahanan terhadap kekuningan dan tahan cuaca, sehingga cocok untuk aplikasi luar negeri kelas atas seperti elektronik luar ruangan, fotovoltaik, dan elektronik otomotif.
Abaikan pengencer non-reaktif yang mudah menguap dan gunakan pengencer reaktif fungsional/bifungsional/multifungsi tunggal (butil glisidil eter BGE, alil glisidil eter AGE, etilen glikol diglisidil eter EGDE, neopentil glikol diglisidil eter) dengan jumlah tambahan 5% -15% untuk berpartisipasi dalam pengawetan ikatan silang tanpa residu atau migrasi, menghindari penurunan ketahanan panas dan kekuatan rekat. Pengencer fungsional ganda memiliki efisiensi pengurangan viskositas terbaik dan dapat mempertahankan kepadatan ikatan silang dari bahan yang diawetkan, yang sesuai untuk persyaratan kekuatan sistem pengisian tinggi.
Pilih amina lemak yang dimodifikasi, polieteramina, anhidrida dengan viskositas rendah, dan bahan pengawet dengan viskositas rendah yang laten untuk mengurangi viskositas komponen bahan pengawet, sekaligus meningkatkan kompatibilitas dengan matriks epoksi dan menghindari peningkatan viskositas secara tiba-tiba setelah pencampuran. Bahan pengawet polieter amina hadir dengan segmen rantai fleksibel, yang dapat mengurangi gesekan dalam sistem, menyeimbangkan pengurangan viskositas dan peningkatan ketangguhan, serta memenuhi persyaratan ketat bidang energi baru dan angkutan kereta api global.
Pengisi adalah inti dari sistem pengisian tinggi, dan modifikasi permukaan serta penilaian ukuran partikel adalah jalur teknologi utama untuk mengurangi viskositas tanpa mengurangi jumlah bahan pengisi yang ditambahkan, serta daya saing inti formulasi epoksi kelas atas.
Perlakukan terlebih dahulu bahan pengisi dengan bahan penggandeng silan (KH550/KH560/KH570), bahan penggandeng titanat, bahan penggandeng aluminat, dan pengubah polimer hiperbranched untuk membentuk lapisan pelapis organik pada permukaan bahan pengisi
-Mengurangi polaritas permukaan, mengurangi ikatan hidrogen dan gaya van der Waals antar partikel, dan mencegah aglomerasi;
-Meningkatkan kompatibilitas dengan matriks epoksi, mengurangi rongga antarmuka, dan menurunkan hambatan aliran;
-Setelah modifikasi, viskositas sistem pengisian tinggi (≥ 70wt%) dapat dikurangi sebesar 40% -60%, sekaligus meningkatkan konduktivitas termal, insulasi, dan kekuatan mekanik bahan yang diawetkan.
Mengikuti teori pengepakan ketat, sistem penilaian empat tingkat yang terdiri dari ukuran partikel besar, ukuran partikel sedang, ukuran partikel kecil, dan ukuran nanometer (seperti 50 μm+10 μm+2 μm+50nm) diadopsi. Pengisi ukuran partikel kecil mengisi celah ukuran partikel yang besar, secara signifikan mengurangi porositas sistem dan enkapsulasi resin. Viskositas dapat dikurangi lebih dari 30% pada kandungan padat yang sama. Desain penilaian harus menghindari penambahan pengisi nano yang berlebihan untuk mencegah peningkatan viskositas karena luas permukaan spesifik yang berlebihan.
Prioritas harus diberikan pada penggunaan bubuk mikro silikon bulat, alumina bulat, dan boron nitrida bulat. Ketahanan gelinding dari bahan pengisi berbentuk bola jauh lebih rendah dibandingkan dengan bahan pengisi berbentuk lembaran dan jarum yang tidak beraturan, dan kemampuan mengalirnya meningkat secara signifikan. Ini adalah bentuk pengisi pilihan untuk pot elektronik kelas atas dan bahan penyegel plastik epoksi.
Aditif adalah pengatur viskositas untuk sistem epoksi pengisian tinggi, dengan pemilihan yang tepat untuk mencapai "penambahan rendah, pengurangan viskositas tinggi", sejalan dengan peraturan lingkungan global dan persyaratan kinerja material kelas atas.
Menggunakan dispersan yang difungsikan epoksi, dispersan ester poliakrilik, dispersan ester fosfat, dan dispersan bercabang banyak, dengan jumlah penambahan 0,5% -3%, dengan cepat membasahi permukaan pengisi, memecah aglomerat, membentuk lapisan yang stabil secara spasial, mengurangi gesekan antar partikel, dan mengurangi viskositas sebesar 30% -50%. Direkomendasikan untuk menggunakan dispersan pengurang viskositas yang kuat untuk sistem dengan kandungan padat tinggi, yang cocok untuk pengisi nano dan sistem pengisi dengan luas permukaan spesifik tinggi.
Tambahkan silika fase gas, lilin poliamida, minyak jarak terhidrogenasi, dan bentonit organik untuk membangun struktur tiksotropik yang dapat dikontrol:
-Saat istirahat: viskositas tinggi untuk mencegah sedimentasi bahan pengisi;
-Selama pencukuran (pengadukan, penyaluran, penyegelan, penuangan): viskositas menurun dengan cepat dan fluiditas sangat baik;
Sadarilah "viskositas konstruksi rendah + stabilitas statis tinggi" dan beradaptasi dengan proses arus utama global seperti penyaluran otomatis, penyegelan vakum, dan pencetakan RTM.
Sistem dengan viskositas tinggi rentan terhadap jebakan gelembung dan sulit dikeluarkan. Menambahkan pencegah busa silikon organik dan bahan perata non-silikon dapat mengurangi residu gelembung, meningkatkan keseragaman sistem, dan menghindari tingkat viskositas yang tinggi dan cacat cetakan yang disebabkan oleh gelembung.
Memberikan solusi berbeda untuk permintaan pasar global di berbagai bidang, menyeimbangkan kinerja, proses, dan kepatuhan lingkungan:
1. Enkapsulasi elektronik/kemasan perangkat daya: penilaian pengisi berbentuk bola+modifikasi silan+resin epoksi viskositas rendah, mencapai konduktivitas termal yang tinggi, viskositas rendah, dan insulasi tinggi, cocok untuk elektronik otomotif, komunikasi 5G, dan inverter fotovoltaik;
2. Bahan komposit RTM/infus vakum: peracikan pengenceran aktif dengan viskositas rendah+dispersi efisien+reologi penipisan geser, meningkatkan keterbasahan resin pada serat, cocok untuk bilah turbin luar angkasa dan angin;
3. Perekat/sealant kelas atas: Bahan pengawet polieter amina+dispersan bercabang tinggi, menghasilkan viskositas rendah, daya rekat tinggi, bebas pelarut, cocok untuk baterai energi baru dan angkutan kereta api;
4. Komponen pengecoran/isolasi listrik: gradasi pengisi tahan api tinggi+modifikasi kopling+epoksi viskositas rendah, cocok untuk peralatan listrik dan transmisi tegangan tinggi, memenuhi standar IEC dan UL global.
Masalah viskositas resin epoksi dengan kandungan tinggi merupakan masalah sistemik dalam formulasi, bahan pengisi, aditif, dan proses, bukan kelemahan tautan tunggal. Melalui penggabungan matriks dengan viskositas rendah, modifikasi permukaan dan penilaian bahan pengisi, pemilihan aditif khusus yang tepat, dan proses dispersi yang efisien, permasalahan industri dengan viskositas tinggi dapat diatasi sepenuhnya dengan tetap mempertahankan keunggulan pengisian yang tinggi, meningkatkan hasil produk, efisiensi produksi, dan daya saing pasar global.
