一、
彈性環氧樹脂的研制情況
近兩年,我公司研究室根據市場需求著手研發彈性環氧樹脂,我們做了大量試驗,終于研發出高彈性仿硅膠環氧樹脂。試驗期間,我們曾購買過無錫樹脂廠的彈性環氧樹脂,無錫惠利精細化工有限公司生產的9000-3A/H-112-2B彈性環氧灌封料;常州市鐘樓電子復合材料廠生產的彈性環氧灌封料,經多次試用證明均屬于柔性環氧樹脂類,而且經過一周左右的時間,均變為硬質環氧樹脂而失去柔性。為此,我們查閱資料,購買各種材料進行試驗,終于在2004年底研制出了彈性環氧樹脂,又經過數月的改進,基本定型。今年三月中旬我公司做了幾種彈性環氧樹脂的樣品,到目前已過去三個月啦,仍保持著彈性,可以毫無愧言地說:比無錫和常州的彈性環氧樹脂要強的多。消息一散發,就有業內人士打電話要求樣品。
我公司在電子灌封料方面的工作,有不少微膜組件、厚膜電路、集成電路等需要用高分子絕緣材料進行整體灌封,以達到防震、防潮,電絕緣以保證電子產品的長期可靠性。若用普通的環氧樹脂和一般的固化劑,按配比調膠灌封并固化后的電路,其電性能指標發生了變化,有的電路因連接各元件的金屬絲拉斷造成報廢,為保證電路的各種性能指標在灌注前后不變或稍有變化而不影響電路的質量,往往采用各種硅橡膠先進行電路各元件和金屬絲的灌封,待硅橡膠徹底固化后,再用環氧樹脂進行表層灌封。這種復合灌封電子產品的情況至少要占包裝灌封形式的一半。當然,有的電路中使用的元器件本來就已進行了單個的包封,或者灌封料要求不嚴格,這樣就可以用環氧樹脂進行整體包封;如濾波器、鉭電容器、聚丙烯電容器、金屬電阻器、溫度傳感器……
我公司這種新型彈性環氧樹脂所以有彈性是因為加入的改性劑——暫稱作增彈劑,也屬于有機酯類化合物,但它又和有機胺類固化劑產生化學作用形成長鏈結構化合物,所以具有彈性,而目前使用的增韌劑鄰苯二甲酸二丁酯與環氧樹脂是物理性機械地混合,經過一段時間后,二丁酯又從環氧樹脂中析出。所以,使用二丁酯未達到環氧樹脂增韌的目的,這屬下策。正因為引進的增彈劑具有活性,能與胺類固化劑作用,所以耐老化性能優越。
新型彈性環氧樹脂的原材料易購,價格也不過是20元/公斤左右,改性后的環氧樹脂只能降低成本,不會增加成本。而與彈性環氧樹脂配合的固化劑,只要求是有機胺類固化劑即可。T31固化劑、593固化劑、304固化劑、703固化劑等脂肪胺類固化劑可使彈性環氧樹脂室溫固化。而芳香族胺類固化劑則使彈性環氧樹脂中溫(70-100℃)固化,又有隨意性,若脂肪胺類固化劑使彈性環氧樹脂室溫固化后,再于70-80℃加熱1-2個小時,其電絕緣性能和機械強度又可得到提高。由于調制的彈性環氧樹脂粘度很小,所以能加入大量的添料以提高導熱性或阻燃性。因為具有彈性,當然它的耐低溫性能優越,比硬性環氧樹脂肯定耐低溫性能好的多,耐冷熱沖擊性能可與聚氨酯媲美。
彈性環氧樹脂的制備很簡單,將6101環氧樹脂與增彈劑按比例加入(按1:1配比)攪拌混合均勻即可,增彈劑與環氧樹脂的相容性很好,長期貯存也不分層析出。如果冬季氣溫低,應先將環氧樹脂稍加溫變稀后再加入增彈劑混勻。
固化劑選擇胺類固化劑,加入量稍多于6101純環氧樹脂的計算加入量或在胺類固化劑中再添加少許二乙烯三胺或乙二胺以促進彈性環氧樹脂固化。舉例說明:采用常州鐘樓電子復合材料廠購買的304固化劑來調制彈性環氧樹脂。
普通環氧樹脂為6101環氧樹脂:304固化劑=100:25室溫,12小時基本固化。
彈性環氧樹脂為6101環氧樹脂:增彈劑:304固化劑=50:50:30,室溫48小時基本固化。
6101環氧樹脂:增彈劑:304固化劑:二乙烯三胺=50:50:30:5,室溫12小時基本固化。
這里6101環氧樹脂與增彈劑是為了表達清楚而書寫為50:50,實際上二者混合后當然就是100,此比例在使用中還可調節,而各種胺類固化劑與彈性環氧樹脂配合和固化試驗還要做更多的探索,但結果是一致的,那就是固化后是彈性膠體。
彈性環氧樹脂的用戶可以說相當多,有的用戶要求低應力高彈性;有的用戶要求高導熱性和阻燃性,則可加入大量填料;有的用戶要求優良的低溫性能,耐高低溫沖擊;有的用戶要求粘度小易操作,這都是本產品的特色,下列列出一些具體的用戶及要求。
1、
天水市132信箱(國營永紅器材廠)
電話:(0938)8212121——5305韓承真總工
(0938)8212121——5836韓笑意車間主任
灌注開關電源,要求低應力高導熱性。
2、青島半導體研究所
王建剛所長
手機:13906398256
灌注開關電源,要求彈性,耐-55℃
3、南京華氏電子公司
孫培根
(025)86433597
86433563
灌注鐵路用開關電源,要求彈性可拆補
4、河南洛陽市周山路060信箱
中國航空工業第一集團158廠
石素芬技術發展部副部長
手機:13938800960
要求耐高溫200℃,耐低溫-70℃
5、成都市一環路東二段140號
成都華匯電子有限公司
郵編:640051
DC/DC開關電源,鐵路用電臺電源
6、成都市成華區建設路2號
成都市6號信箱9分箱
郵編:610051
成都華源電氣有限公司
DC/DC變換器
7、江蘇連云港市新浦區海連東路42號
中國船舶重工集團公司第716所自動控制器件中心
丁錦和
郵編:222006
DC/DC電源
8、北京市中關村南大街2號數碼大廈A座2903室
北京市華東電子技術研究所
孫安勝
郵編:100086
開關電源、模塊
9、中國電子科技集團公司第十研究所一分所晶體分所
四川成都市94信箱
郵編:610036
AC/DC
DC/DC模塊
開關電源
10、北京市海淀區魏公村22號
北京市海淀迪賽通用技術研究所
陶曉峰
郵編:100081
DC/DC模塊電源
此外,深圳、珠海、廣州、上海等大城市提電子產品的廠家很多很多,用戶極廣。
二、
低應力室溫環氧固化劑的研制及使用情況
1985年開始研制室溫環氧固化劑,從1988年10月通過了安徽省科委組織的技術鑒定并獲得證書,產品用于普通電子元件的灌封,如濾波器和聚丙烯薄膜電容器的灌封等,只因為應力較大,環氧樹脂固化后顯示出硬脆現象,所以還要加入650聚酰胺或二丁酯之類的增韌手段來減小脆性,即減小內應力。但畢竟H43環氧固化劑比起直接用乙二胺做環氧樹脂固化劑要強多了,無煙、胺味小,加入量范圍大,即加入量為環氧樹脂量的25-30%均可,這樣,在防腐工程中大顯身手,并配制和售出幾十噸,還研制出煤瀝青環氧防腐涂料。1988年底,還將H43環氧固化劑進行了技術轉讓給六安市第二化工廠,轉讓費兩萬伍仟元,我公司的H43固化劑也售出了幾十萬元,所以,1988年和1989年我公司組成的固化劑課題組還真火紅了兩年,但因H43固化劑內應力大的缺點,在電子行業中應用受到了限制,為了改變H43固化劑的應脆性,摸索了許多年到了1993年才從根本上解決了硬脆問題。為此,在我們43所的產品上也擴展了用途最突出的是第六研究室研制的電路要用于核潛艇上面,該室外購了多種固化劑均不能達到要求,主要是
-25℃
至零上
125℃
反復溫度沖擊后環氧樹脂開裂,有時表層環氧樹脂產生幾道裂口,當采用我新改進的低應力環氧固化劑后開裂問題再也沒有發生,直到如今幾乎每年都要做核潛艇用的集成電路模塊,再沒出現過開裂現象,為此,我還撰寫了論文發表在我所的刊物上。
在外單位方面,最突出的就是肥東縣的離合器廠,它屬于北京機床廠的分廠,專門生產汽車上用的電磁離合器,但環氧樹脂灌封料總是過不了關,因為扭力太大,所以用合工大化工廠生產的HF-1固化劑合其他幾種固化劑都解決不了這一問題,而我們的產品解決了他們的難題,這樣,肥東離合器廠的產品一直都很穩定,據該廠負責人說,他們的幾個兄弟廠因環氧灌封料質量不過關而效果不好甚至倒閉。
老的H43固化劑和新改性的低應力室溫固化劑,畢竟經歷了那么多年,成績還是顯著的,所以,H43環氧固化劑獲得了安徽省科委頒發的科學進步獎證書和安徽省電子局頒發的三等獎證書。
我們把H43固化劑姑且稱做1號固化劑吧,它配置工藝簡單,幾種料加在不銹鋼反應桶里攪拌即自行發熱,夏天可謂發大熱,料液溫度甚至超過100℃,所以在大量生產時可能還要在夾套內通冷水降溫而控制化學反應。
三、
柔性室溫環氧固化劑的研制及使用情況
2002年,我公司為合肥三星公司解決技術難題,該公司制作的以薄膜電阻網絡為主的集成電路在灌注環氧樹脂后,百分之四十甚至百分之五十電性能大為下降而成為廢品,用低應力固化劑調配環氧樹脂后,情況好轉但成品率也只是百分之八十。根據以往的經驗,凡是集成電路中電阻元件比例大時,最怕內應力大,電阻網絡對內應力很敏感。
為此,我公司研究人員干脆把固化劑變成能使環氧樹脂固化后成柔性,像似做膜發的面一樣,這樣一來,產品的成功率一下子變為百分之九十五以上,又采取了石英粉粗細搭配加入,150目石英粉和250目石英粉混合加入,且固化工藝設計為先室溫固化一晚上,第二天再70-80℃固化2小時,這樣,基本上解決了灌封產問題。
柔性固化劑其實只能保持一周的柔性,時間一長表面也發硬,但內部還保持著柔性,內應力很小,所以保證了產品質量,但它不能稱作彈性環氧灌封料。
我們把這種柔性室溫固化劑稱做2號固化劑吧,它所用原材料和1號固化劑相同,只是把比例調整一下,又加入極平常的其他化工材料以增加柔性。可以說,2號固化劑又有它的特色,依然可以擁有用戶。
2號固化劑的配制同樣是幾種子料加在一起,攪拌發熱、升溫、再冷卻至室溫即可。
調膠配比為6101環氧樹脂:2號固化劑=100:30,固化工藝仍為室溫固化,第二天最好再置入烘箱中70-80℃加熱1-2小時,假如生產急需出產品,也可灌注后直接置入60℃烘箱中加熱3小時取出即完成固化。
四、
高韌性中溫環氧固化劑的研制情況
用6101環氧樹脂與高韌性中溫環氧固化劑(以下簡稱3號固化劑)按以下比例調配。
6101環氧樹脂:3號固化劑=100:30混合均勻后在室溫下能放置4小時以上仍保持粘度不變,即可操作時間很長,一旦放入烘箱中,于70
-80℃
加熱4小時便可固化。或
80℃
2小時后再
100℃
1小時,也可直接烘
100℃
,2小時固化。成淡黃色透明膠體,剛從烘箱取出有很好的彈性,可稱作很大的熱彈性。一旦完全冷卻至室溫后,表面顯示硬性,便韌性非常好,在水泥地板上摔數十次也不開裂,就連旁邊的毛刺也幾乎無損,顯示它的內應力極小。由于可操作時間長,而中溫條件下固化比較快,氣泡容易逸出,再加上韌性優越,內應力很小,表面光亮而硬,若作為電子灌封料是很適宜的。
3號固化劑是用增彈劑改性胺類固化劑而制得的產品,制備時幾種原料加在一起經混便自行發熱產生化學反應,便放熱不厲害,最高可達
60℃
左右,制作時僅需攪拌不需加熱不需冷卻,但冷卻至室后還需加熱至80
-100℃
并抽真空除水份,若不除水份也可使用,但與6101環氧樹脂混合時泛白,因為水存在的原因而發白,但加熱固化后,卻沒有泛白現象,而是呈淡黃色透明膠塊。
3號固化劑于2004年下半年研制出來后,便直接被合肥高新技術開發區三晶電子公司采用,經半年多的應用反應良好,因為用環氧樹脂加入填料和有機黑色染料調勻后,再加入3號固化劑混合操作時間長,工人們歡迎,而用于溫度傳感器做銅管光灌封料時氣泡很快逸出,放入75
-85℃
烘箱中4小時便固化,取出產品測試后即可入庫。
聯系人
:吳月榮
聯系電話:13605511006
投稿人:安徽金澤信環保材料有限公司