灌封专用环氧固化剂的研制与应用

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1、灌封专用环氧固化剂的研制与应用郑州轻工业学院李娟摘要:一种新型的脂肪胺TAB通过化学改性制得了灌封专用环氧固化剂。并和环氧树脂、阻燃剂、增韧剂等配制成一种环氧灌封料,讨论了其配方和配制工艺及性能。关键词：灌封专用环氧固化剂；阻燃剂；增韧剂；环氧灌封料随着电子电气行业的不断发展,环氧树脂使用在电子电气方面也最为广泛。在电子元件、变压器、电流互感器、电动机等的封装中,对封装的电子产品起着支撑和介质绝缘作用,对被封的元件还起着传热、散热、防潮、阻燃等作用。目前,对环氧树脂固化物性能要求也越来越高,许多电气绝缘材料、浇铸体和电器元件的灌封料和包封料要求具有柔韧性和阻燃性能,而普通型的

2、环氧灌封料，其环氧树脂固化物弹性模量较高,耐冲击能力低,质脆易产生裂纹，不具备阻燃性能。因此,我们针对如何改变环氧灌封料的脆性及增加阻燃性能的问题,选用了带有四个甲基支链的（2、3二甲基）二亚丁基三胺（TAB）的脂肪族多元胺，自己合成了一种改性胺固化剂，和环氧树脂、反应型阻燃剂、增韧剂、稀释剂、固化促进一道配制而成一种能够室温固化、具有一定柔韧性和阻燃性的环氧灌封料。1实验部分1．1原材料及仪器1．1．1原材料：（2、3二甲基）二亚丁基三胺（TAB），河南省天择实业有限责任公司；丙烯腈，大庆石化；环氧树脂E-44，廊坊诺尔信化工有限公司；溴化环氧树脂ＥＸ-40(晨光化工研究院

3、)；小分子环氧物和活性稀释剂(进口)；固化剂(自制)；促进剂(市售),以上原材料均为工业级。1．1．2仪器：四口烧瓶；回流冷凝管；电动搅拌器；温度计。ＮＤＪ-1型旋转粘度计；本生灯(管长100ｍｍ,内径9.5±0.5ｍｍ)；简支梁型冲击实验机(40ｋｇ冲锤)；ＬＪ5000Ａ拉力机,反向器；ＺＣ36高阻计；ＱＭ102Ｂ型Ｑ表；高压试验变压器(5ｋＶＡ),ＪＣ4介质击穿装置(1ｋＶＡ)。1．2固化剂的制备1．2．1反应机理本实验利用TAB结构中胺基上的活泼氢部分地与小分子环氧基加成进行羟烷基化及部分地与丙烯腈的双键加成而进行氰乙基化。（反应式略）羟烷基化和氰乙基化都有降低脂肪多胺

4、的毒性，降低熔点、改善色泽的作用。羟烷基化由于羟基的引入还有促进固化的作用，氰乙基化却降低了反应活性，所以羟烷基化和氰乙基化各有所长又相互补充，以期达到低熔点、低毒性，并有柔韧性的综合效果。1．2．2制备工艺在四口烧瓶中装入适量的（2、3二甲基）二亚丁基三胺（TAB），水浴升温至70-80℃，滴入计量的小分子环氧物，反应1～2小时。反应液降温至60-70℃，滴入计量的丙烯腈，滴加完毕，继续恒温搅拌反应1～2小时，降温，停止反应，放出产品。其技术指标见表1。表1：固化剂的技术指标项目技术指标参考标准外观无色或淡黄色透明液体目测粘度，mPa·s ≤1000Q/HTZ031-200

5、2胺值，mgKOH/g400～450同上1．3灌封料的配制1．3．1配方设计本灌封料分为A、B双组分，A组分为E-44环氧树脂100份、溴化环氧树脂0～100份、增韧剂0～20、活性稀释剂0～30份；B组分为自制固化剂50～100份、固化促进剂0～5份。1．3．2配制1．3．2．1在配制容器内按A组分配比，依次将E-44、溴化环氧树脂、增韧剂、活性稀释剂加入并搅拌均匀，即得到淡黄色粘稠液体A组分。1．3．2．2在配制容器内按B组分配比，依次将自制固化剂、固化促进剂加入并搅拌均匀，即得到淡黄色粘稠液体B组分。1．3．2．3在配制容器内依次将A组分和B组分按A：B=100：30～

6、80配比，加入并搅拌均匀，排除气泡后，进行浇注和灌封使用。室温24h初步固化，7d完全固化，也可加热固化，40～60℃，7～9h固化。1．3．3灌封料的性能测试对该灌封料进行各种性能测试,其室温固化7d后测试结果见表2。项目指标测试标准冲击强度kg/cm291GB1043-79弯曲强度kg/cm2792GB1042-79阻燃级别UL94V-0GB4068-84体积电阻s-1·cm-19.5×1015GB1010-78表面电阻s-17.5×1017GB1410-78介电损耗25℃,30khz2.6×10-2GB1040-70介电常数25℃,30khz3.2GB1040-70击穿

7、电压kv/m23GB1048-782结果与讨论2．1合成条件的选择2．1．1反应温度反应温度高于反应物的熔点（TAB熔点40.8℃）,使反应体系保持液态均相反应；但反应温度过高，胺类化合物氧化使颜色变深。实验表明，反应温度前期控制在70~80℃，后期控制在60~70℃为宜。由于TAB的改性反应为放热反应，为使反应均匀进行，应采用滴加的方式，通过控制滴加速度来调节反应体系温度保持在所要求的温度范围内，滴加时间约为1.0小时。2．1．2反应时间反应物滴加完毕后，要继续搅拌反应以使完全。由表3知，反应2.0h