环氧树脂自动压力凝胶.docx
- 文档编号:533585
- 上传时间:2022-10-10
- 格式:DOCX
- 页数:8
- 大小:26.03KB
环氧树脂自动压力凝胶.docx
《环氧树脂自动压力凝胶.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《环氧树脂自动压力凝胶.docx(8页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
环氧树脂自动压力凝胶
环氧树脂自动压力凝胶(APG)技术与配方设计
我国从80年代开始从国外外进了自动压力凝胶工艺(APG技术)和设备同时也外进了环氧树脂系列材料以生产开关和变压器(电抗器\互感器)。
液态环氧树脂自动压力凝胶工艺(APG)是在环氧树脂真空浇注工艺的基础上发展起来的,是压力凝胶工艺(PG)技术的一种型式,压力凝胶工艺(PG)技术是瑞士ciba-ceigy公司1967年发展的一门技术,七十年初又对PG技术进一步加以完整,形成了自动压力凝胶工艺(APG)技术。
APG技术适用于液态环氧树脂聚酯树脂聚氨酯和有机硅树脂等,但在电工、电器工业中,大量应用的是液态环氧树脂。
1、液态环氧树脂自动压力凝胶工艺(APG)基本特点
①环氧树脂混合料在室温条件下(25℃),基系统的适用期为2-3,而在高条件下该配方体系则是高反应活性的,在短时内即快速凝胶以可靠的设备和工艺参数加以控制。
②制品的模具温度高于环氧混合料体系的温度约50~70℃左右,使固化反应的凝胶过程自模壁开始向中间环氧树脂混合料扩散。
③在整个环氧树脂体系固化反应的凝胶过程中保持混合料的压力,使环氧树脂混合体系在恒定的压力下挤入模腔,以补充体系在凝胶过程中的体程收缩而形成的空隙。
2、液态环氧树脂自动压力凝胶技术(APG)的工艺原理:
制品装模后,将模具温度预热到此环氧树脂混合料的温度高50~70℃,即达到160~180℃,然后通过APG设备的加压系统,将贮罐内的环氧树脂混合体系通过管道压入模腔内,使环氧树脂混合体系与模具的高温模壁发生快速的热交换。
由于,环氧树脂混合料短时内达到高温状态,从而导致环氧混合料从模具壁附近开始迅速发生固化反应而凝胶化并向模壁发生固化体积收缩。
环氧树脂混合料的固化收缩部分,即由模腔中心,仍处于压力下的液态的环氧树脂混合料来快速补充。
整个模腔内的环氧树脂混合料的凝胶收缩则由贮罐内加压的环氧树脂混合料来国以恒定的补充。
直至整个模腔内的环氧树脂混合料全部凝胶化后,整个系统才解除压力。
环氧树脂自动压力凝胶工艺(APG)技术的独特之处是通过连续的对环氧树脂混合料加以恒定的压力,达到强制补充固化收缩的目的。
这一过程是在很高温度的模具内完成的,从而使高反应活性的环氧树脂混合料,在短时间内迅速凝胶化。
因此,制品表面无缺陷,内压力较低,固化物致密、一致性好,尺寸精度高、机电性能优异、产品合格率高。
由于凝胶化时间一般在内分钟至几十分钟(根据模具大小而不同)内完成。
可大大提高模具利用率,缩短生产周期。
由于APG工艺是在一个整体密闭的系统装置中进行的,对环境无污染,节省能源,节省材料,节省工时。
根据液态环氧树脂自动压力凝胶(APG)工艺原理分析,实质上APG技术包含了两大部分内容:
具有良好的机电综合性能,并在高温下快速凝胶固化的环氧树脂混合料的配方设计及其相应的工艺参数,以及符合技术条件和工艺参数的APG工艺专用设备。
配方和设备这二大部分是互相依存的,这样才组成完事的APG技术。
3、液态环氧树脂自动压力凝胶(APG)工艺环氧树脂混合料的配方设计
液态环氧树脂自动压力凝胶工艺(APG)技术,对环氧树脂混合料提出了较高的技术和工艺要求,即室温下稳定的贮存性,高温下快速的反应活性,短时迅速凝胶化,短的固化周期,良好的抗开裂性能和温度冲击性能,对机械和电气应力具有很高的抵抗强度要来满足产品的技术要求。
此外,为适应APG工艺的特定要求,应具备特定的粘度—时间曲线,粘度—温度曲线,凝胶时间—温度曲线。
①进口APG技术引进环氧树脂配套料的分析
根据液态环氧树脂自动压力凝胶工艺(APG)技术的工艺特性及高压绝缘制品的技术要求,液态环氧树脂混合料的配方体系,由高纯度、高环氧值,低粘度环氧树脂,液态酸酐(METHPA、MEHHPA)、活性增韧剂,固化反应促进剂和填表料二氧化硅(硅微粉)组成(厚绝缘制品加填料,薄绝缘制品少加或不加填料)
近年来,我国各企业进口的APG技术其配套的环氧树脂等混合材料,其组成配方型式基本有几类:
ARALDIETF环氧树脂
HY-905甲基四氢苯酐
DY-040活性增韧剂
DY-062促进剂
DW-0133色浆
填料(二氧化硅)加或不加
CY-225环氧树脂(经过改性的双酚A环氧树脂)
HY-227甲基四氢苯酐(加促进剂的液态酸酐并经过添加必性材料)
填料(二氧化硅)加或不加
CY-225环氧树脂
HY-925改性甲基四氢苯酐(含促进剂)
二氧化硅填料
从以上配方组成右以看出,其配方均是以双酚A环氧树脂或改性双酚A环氧树脂为基体树脂,环氧值均在0.51~0.54eq/100g左右,粘度(250℃时)在8500~20000mpas之间。
液态酸酐固化剂基本上均是异构化甲基四氢苯酐(MeTHPA)或改性MeTHPA。
其中HY-905甲基四氢苯酐不含促进剂,由操作者配料时加入DY-062促进剂,DY-062促进剂是N,N-苄基二甲胺(双称N,N-二甲苄基苄胺)。
而含有促进剂的HY-227和HY-925甲基四氢苯酐也是加入适量的N,N-苄基二甲胺作促进剂和其它添加材料,以控制高温下配方体系的凝胶化速度达到APG技术所要求的工艺参数。
填料均是采用经过硅烷偶联化处理过的二氧化硅粉体。
硅烷—是硅和氢组成的化合物的总称,也叫硅氢化合物。
其物性同烷烃很象,但化学性质比较活泼,极易被氧化,在空气中能自燃。
②APG技术国产环氧树脂配套料的西方设计
综上所述APG技术的环氧树脂配套材料的配方是典型的环氧树脂—酸酐体系的配方。
(a)环氧树脂要达到APG技术要求,主要在分子量分布,总氯含量和其它金属离子含量,二醇基含量和挥发份的控制,更重要的是每批量之间指标的一致性和重复性。
(b)APG技术的主要固化剂一并构化甲基四氢苯酐(MeTHPA)Q在色泽粘度、酸价、酐基含量、挥发份等指标上,也应做到每批量之间指标的一致性和重复性。
(c)在APG技术配套材料中,硅烷偶联剂处理的二氧化硅(俗称偶联化活性硅微粉)活泼增韧剂(国外DY-040)N,N-苄基二甲胺(国外DY-062)要达到技术指标。
4、液态环氧树脂APG技术的工艺参数
液态环氧树脂自动压力凝胶(APG)技术,要求环氧树脂混合料在室温或中温(60~80℃)有较好的流动性和稳定性,而在高温下具有高的反应活性,因此APG技术对环氧树脂西方体系的工艺要求是严格的。
①环氧树脂混合料的时间—粘度曲线运动粘度㎡/S
APG技术在工艺保证条件下,环氧树脂混合料的粘度变化将直接影响至批量生产的连续性和成功率,因此,APG技术适用的环氧树脂混合料应符合图所示的时间—粘度曲线。
a区域为环氧树脂混合料在室温下进入加压贮罐
b区域为环氧树脂混合料在贮罐内预热温度上升粘度下降
c区域为环氧树脂混合料在压力下模具内的时间,包括压力下快速凝胶的时间,直至脱模。
②环氧树脂混合料的粘度与温度关系
液态环氧树脂自动压力凝胶(APG)技术,对环氧树脂配方体系的粘度和温度的关系极为严格,配制的环氧树脂混合料应符合这一粘度—温度曲线,这样才能保证APG技术和工艺的顺利实现。
因此这就对环氧树脂及其固化剂,促进剂等提出了很高的要求。
材料指标的一致性重重性就显得尤为重要,否则难以保证连续、稳定的进行批量APG技术工艺投入生产。
粘度(mpas)
③环氧树脂混合料的凝胶时间与温度的关系
环氧树脂混合料在恒定压力下进入高温模具后,就发生了热变换,高温促进了固化反应活性的加速,因为配方中加有三级胺作固化促进剂。
APG技术要求环氧树脂混合料压入模具后的凝胶速度与温度的关系见图,这里特别要指出,配方体系中甲基四氢苯酐和促进剂(N,N-苄基二甲胺或DMP-30)的质量,如这些材料的挥发份过大,则在这段热交换时间里,会突发受到高温而产生严重的气泡,此外,促进剂的质量和活性也会在高温下产生大量气泡,应注意。
这从凝胶后脱模出来的制品表面出现有局部缺陷,收缩应力痕迹,就可说明这一问题。
时间(min)
液态环氧树脂自动压力凝胶(APG)技术制造的电工制品,表面应光滑、明亮而均衡,结构致密均匀,无任何开裂变形现象。
因此可以这样认为,要实现APG技术就必须具备符合这一技术要求的环氧树脂,固化剂及其助剂,是对这一套材料的考验。
经过几年来的努力改性的国产材料组成的配方体系,逐步完善可以得到应用。
液态环氧树脂自动压力凝胶(APG)技术,是国外在八十年代树脂浇注工艺领域三大主要成就之一,它的主要优点在于电气部件的整体绝缘工艺得到了简化,缩短了固化周期,提高了模具利用率,APG的另一个重要意义是,它使环氧树脂固化物的固化收缩率,从真空浇注工艺的1~3%降低至0.25~0.15%,这样大大提高了固化物内部结构的致密性,降低了内应力,提高了绝缘性能和机械强度,尺寸精度高,制品均一。
A、混合料配方设计
组分重量份
环氧树脂CPR068100
固化剂CPH079100
硅微粉300
色素自定
B、CER4106重量化
组分a组分高粘度液体为改性环氧树脂100
b组分浅黄色液体为改性酸酐固化剂100
c组分固体粉末为改性防沉填料300
A、环氧树脂需要预热(有固化剂也需加热)以便输送和混合。
树脂固化剂和填料应在真空条件下充分混合,保证填料完全浸润,填料应预先干燥并将水份含量保持在0.2%以下。
对传统的混合操作工艺,树脂一般加热至50℃至70℃,然后输送至混合罐或容器,加入固化剂和填料,各组分在真空条件下搅拌至混合均匀并充分脱气。
浇注工艺中,APG工艺和传统真空浇注工艺比较
工艺参数自动压力凝胶真空浇注
环氧树脂/固化剂的混合温度50℃50℃
进料方式压力(0.5~5bar)真空(浇注罐)
模具温度140~170℃80~100℃
凝胶时间10-30分3-8小时
后固化140℃/4-10小时140℃/4-10小时
凝胶时间(脱模时间)—取决于模具温度,制件的尺寸和结构。
混合系统特性—适用期
温度
适用期
﹤25℃
玻璃
化转
变温度
Tg65℃
48小时
40℃
﹤20小时
60℃
12小时
80℃
﹤3小时
温度凝胶时间
100℃60分钟
120℃16分钟
140℃8分钟
B、浇注工艺
①物料准备:
浇注之前A、B组分在50℃预热,防沉填料C组分在100℃以上预热干燥脱水,然后按A:
B:
C=100:
100:
300的比例混合物料搅拌均匀,真空脱泡完全,物料温度控制在20~100℃。
②模具准备:
对模具进行清理,涂布脱模剂,组装预热,做到模具表面干净清洁,浇注前预热温度在120℃~150℃,没有渗漏现象。
③压力凝胶:
物料完全脱泡后即可进行浇注(建议:
模具容腔的树脂为1-8kg时,进料口选择10mm左右;模具容腔的树脂为8-20kg时,进料口选择16mm左右;模具容腔的树脂为20kg以上时,进料口选择20mm左右。
)单个模具浇注完时间在3-8min左右。
浇注完成升温自动压力凝胶。
④成型固化:
拆模放入烘箱进行后固化,后固化工艺为:
130℃/8h以上、140℃/6h。
浇注固化流程图:
A、B组分预热
C组分预热
50℃—90℃
100℃以上脱水干燥
混合、搅拌均匀、
真空脱泡
清理模具,涂布脱模剂,组装预热模具
物料温度50~100℃
真空度2~5℃
模具干清,无渗漏
温度130~150℃
压力浇注
压力凝胶
拆模
放入烘箱进行后固化、
固化程序为:
①130℃/8h以上②140℃/6h以上
RUETAPOXEA640/HR/PF/浇注用树脂系统
组分重量化
树脂RUETAPOXEA640100
固化剂RUETADURHR100
增韧剂PF5-15
促进剂BDMA0.1-1
填料300
为
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 环氧树脂 自动 压力 凝胶