El sistema de resina epoxi de alto relleno, con su excelente resistencia mecánica, aislamiento térmico, retardo de llama y estabilidad dimensional, se ha convertido en un material central en los campos de fabricación globales de alta gama, como la encapsulación electrónica, el embalaje de dispositivos de energía, el moldeado de materiales compuestos, los adhesivos de alta gama y la fundición eléctrica. Bajo los requisitos de alto contenido de sólidos, alta conductividad térmica y formulaciones con alto contenido de retardantes de llama, la adición de cargas inorgánicas (como alúmina,hidróxido de aluminio, óxido de magnesio, micropolvo de silicio, nitruro de boro, etc.) a menudo supera el 60% en peso. Esto conduce a problemas como alta viscosidad del sistema, mala fluidez, humectabilidad insuficiente, dificultad para eliminar burbujas, aumento de defectos de formación y poca adaptabilidad de los procesos de aplicación automatizados, que se convierten en cuellos de botella clave que restringen la calidad del producto y la eficiencia de la producción.
El aumento anormal de la viscosidad del sistema epóxico de alto relleno no es causado por un solo factor, sino por la superposición de múltiples mecanismos:
1. Mala compatibilidad en la interfaz de la resina de relleno: los rellenos inorgánicos tienen una fuerte polaridad superficial y grupos hidroxilo densos, formando fuertes interacciones con matrices epoxi no polares, lo que hace que las partículas se aglomeren y aumentan significativamente la resistencia a la fricción dentro del sistema;
2. Área de superficie específica y distribución del tamaño de partículas de los rellenos irrazonables: los nanorellenos y los rellenos ultrafinos tienen un área de superficie específica grande, que adsorbe una gran cantidad de moléculas de resina y forma una "capa de recubrimiento", lo que resulta en una disminución de la fase móvil efectiva; Los rellenos de un solo tamaño de partícula tienen grandes espacios y requieren más relleno de resina para aumentar aún más la viscosidad;
3. La viscosidad intrínseca de la matriz de resina es relativamente alta: las resinas epoxi de alto equivalente, como el bisfenol A y las resinas fenólicas, tienen cadenas moleculares largas y fuertes fuerzas intermoleculares. Cuando no está lleno, la viscosidad alcanza miles de mPa·s, y después de un alto llenado, la viscosidad aumenta exponencialmente;
4. Proceso de dispersión insuficiente: baja eficiencia de mezclado, trituración y dispersión, descomposición y agregación incompleta de cargas, formación de agregados secundarios, aumento anormal de la pseudoplasticidad y flujo desigual del sistema;
5. Falta o selección inadecuada de aditivos: sin agentes humectantes y dispersantes o agentes de acoplamiento eficaces, no se puede reducir la tensión interfacial, la estructura tixotrópica del sistema está excesivamente construida y la viscosidad estática y la viscosidad de construcción son altas.
Después de identificar la causa, mediante el diseño a nivel molecular, la modificación de la interfaz y el control preciso del proceso, es posible lograr una reducción de la viscosidad controlable del 30% al 80% sin reducir la cantidad de relleno agregado ni sacrificar el rendimiento después del curado.
La matriz de resina es la base de la viscosidad del sistema, y la optimización de la fórmula de la matriz es la solución fuente para reducir la viscosidad, adaptándose a los requisitos de protección ambiental, baja volatilidad y alta confiabilidad de los materiales de alta gama en todo el mundo.
Se debe dar prioridad al epoxi tipo bisfenol A de bajo peso molecular (grado de baja viscosidad E51/E44), al epoxi alifático, al epoxi cicloalifático y al epoxi modificado diluido. La viscosidad debe controlarse a 500-3000 mPa · sa 25 ℃, lo que aumenta la eficiencia básica de reducción de la viscosidad en más del 40% en comparación con el epoxi convencional de alta viscosidad. El epoxi alicíclico combina baja viscosidad con resistencia al amarillamiento y resistencia a la intemperie, lo que lo hace adecuado para aplicaciones de alto nivel en el extranjero, como electrónica para exteriores, energía fotovoltaica y electrónica automotriz.
Abandonar los diluyentes volátiles no reactivos y utilizar diluyentes reactivos monofuncionales/bifuncionales/multifuncionales (butil glicidil éter BGE, alil glicidil éter AGE, etilenglicol diglicidil éter EGDE, neopentilglicol diglicidil éter) con una cantidad adicional del 5 % al 15 % para participar en el curado de la reticulación sin residuos ni migración, evitando una disminución de la resistencia al calor y la fuerza adhesiva. El diluyente de doble función tiene la mejor eficiencia de reducción de la viscosidad y puede mantener la densidad de reticulación del material curado, lo que es adecuado para los requisitos de resistencia de los sistemas de alto llenado.
Seleccione aminas grasas modificadas, polieteraminas, anhídridos de baja viscosidad y agentes de curado latentes de baja viscosidad para reducir la viscosidad de los componentes del agente de curado, al tiempo que mejora la compatibilidad con la matriz epoxi y evita un aumento repentino de la viscosidad después de la mezcla. Los agentes de curado de poliéter amina vienen con segmentos de cadena flexibles, que pueden reducir la fricción dentro del sistema, equilibrar la reducción de la viscosidad y la mejora de la tenacidad, y cumplir con los estrictos requisitos de los nuevos campos globales de energía y tránsito ferroviario.
Los rellenos son el núcleo de los sistemas de alto relleno, y la modificación de la superficie y la clasificación del tamaño de las partículas son caminos tecnológicos clave para reducir la viscosidad sin reducir la cantidad de rellenos agregados, así como la competitividad central de las formulaciones epóxicas de alta gama.
Trate previamente el relleno con agente de acoplamiento de silano (KH550/KH560/KH570), agente de acoplamiento de titanato, agente de acoplamiento de aluminato y modificador de polímero hiperramificado para formar una capa de recubrimiento orgánico en la superficie del relleno.
-Reducir la polaridad de la superficie, disminuir los enlaces de hidrógeno y las fuerzas de van der Waals entre partículas y prevenir la aglomeración;
-Mejorar la compatibilidad con la matriz epoxi, reducir los huecos en la interfaz y reducir la resistencia al flujo;
-Después de la modificación, la viscosidad del sistema de alto relleno (≥ 70% en peso) se puede reducir entre un 40% y un 60%, al tiempo que se mejora la conductividad térmica, el aislamiento y la resistencia mecánica del material curado.
Siguiendo la teoría del empaquetamiento hermético, se adopta un sistema de clasificación de cuatro niveles que consta de tamaño de partícula grande, tamaño de partícula mediano, tamaño de partícula pequeño y tamaño nanométrico (como 50 μ m+10 μ m+2 μ m+50 nm). Los rellenos de partículas pequeñas llenan los espacios de partículas grandes, reduciendo significativamente la porosidad del sistema y la encapsulación de resina. La viscosidad se puede reducir en más del 30% con el mismo contenido de sólidos. El diseño de clasificación debe evitar la adición excesiva de nanorellenos para evitar el rebote de la viscosidad debido a una superficie específica excesiva.
Se debe dar prioridad al uso de micropolvo de silicio esférico, alúmina esférica y nitruro de boro esférico. La resistencia a la rodadura de las cargas esféricas es mucho menor que la de las cargas irregulares en forma de láminas y agujas, y la fluidez mejora significativamente. Es la forma de relleno preferida para materiales de sellado de plástico epoxi y encapsulado electrónico de alta gama.
Additive es un regulador de viscosidad para sistemas epóxicos de alto relleno, con selección precisa para lograr "baja adición, alta reducción de viscosidad", en línea con las regulaciones ambientales globales y los requisitos de rendimiento de materiales de alta gama.
Usando dispersantes funcionalizados con epoxi, dispersantes de éster poliacrílico, dispersantes de éster de fosfato y dispersantes hiperramificados, con una cantidad adicional de 0,5% -3%, humedece rápidamente la superficie del relleno, descompone los aglomerados, forma una capa espacialmente estable, reduce la fricción entre partículas y reduce la viscosidad en un 30% -50%. Se recomienda utilizar dispersantes reductores de viscosidad fuertes para sistemas con alto contenido de sólidos, que son adecuados para nanorellenos y sistemas de relleno de alta superficie específica.
Agregue sílice en fase gaseosa, cera de poliamida, aceite de ricino hidrogenado y bentonita orgánica para construir una estructura tixotrópica controlable:
-En reposo: alta viscosidad para evitar la sedimentación del material de relleno;
-Durante el cizallamiento (agitación, dosificación, sellado, vertido): la viscosidad disminuye rápidamente y la fluidez es excelente;
Obtenga "baja viscosidad de construcción + alta estabilidad estática" y adáptese a los procesos principales globales, como la dosificación automatizada, el sellado al vacío y el moldeado RTM.
Los sistemas de alta viscosidad son propensos a quedar atrapadas por burbujas y son difíciles de descargar. Agregar antiespumantes de silicio orgánico y agentes niveladores sin silicio puede reducir los residuos de burbujas, mejorar la uniformidad del sistema y evitar una viscosidad prácticamente alta y defectos de moldeo causados por las burbujas.
Brindar soluciones diferenciadas para las demandas del mercado global en diferentes campos, equilibrando el desempeño, los procesos y el cumplimiento ambiental:
1. Embalaje de dispositivos de potencia/encapsulación electrónica: clasificación de relleno esférico+modificación de silano+resina epoxi de baja viscosidad, logrando alta conductividad térmica, baja viscosidad y alto aislamiento, adecuado para electrónica automotriz, comunicación 5G e inversores fotovoltaicos;
2. Material compuesto RTM/infusión al vacío: composición de dilución activa de baja viscosidad + dispersión eficiente + reología de adelgazamiento por cizallamiento, que mejora la humectabilidad de la resina en las fibras, adecuado para palas de turbinas aeroespaciales y eólicas;
3. Adhesivo/sellador de alta gama: agente de curado de poliéter amina + dispersante hiperramificado, que logra baja viscosidad, alta adherencia, sin disolventes, adecuado para baterías de nueva energía y tránsito ferroviario;
4. Componentes de fundición/aislamiento eléctricos: alta gradación de relleno retardante de llama+modificación de acoplamiento+epóxido de baja viscosidad, adecuado para equipos eléctricos y de transmisión de alto voltaje, que cumple con los estándares globales IEC y UL.
El problema de la viscosidad de la resina epoxi con alto contenido de relleno es un problema sistémico en la formulación, los rellenos, los aditivos y los procesos, más que una debilidad de un solo enlace. Mediante la combinación de una matriz de baja viscosidad, la modificación de la superficie y la clasificación de los rellenos, la selección precisa de aditivos especializados y un proceso de dispersión eficiente, el problema de la alta viscosidad en la industria se puede resolver por completo manteniendo altas ventajas de llenado, mejorando el rendimiento del producto, la eficiencia de la producción y la competitividad en el mercado global.
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