در مسیر تکنولوژی رایج جهانی از بازدارنده شعله بدون هالوژن، دود کم و غیر سمی، و پرکننده عایق رزین اپوکسی، هیدروکسید آلومینیوم (ATH) به پرکننده مقاوم در برابر شعله غیرآلی ترجیح داده شده در آب بندی الکترونیکی، ریخته گری، ورقه های روکش مس، مواد کامپوزیت قابل کنترل، مزیت های جامع عایق و سایر اجزای عایق قابل کنترل آن تبدیل شده است. بازدارنده و سرکوب دود، عایق الکتریکی و دوستی پردازش. رایج ترین سوال اصلی که توسط شرکت های جهانی مواد در توسعه فرمول مطرح می شود این است: حداکثر مقدار چقدر استهیدروکسید آلومینیومکه می توان به سیستم های رزین اپوکسی اضافه کرد؟
در شرایط تولید صنعتی که مطابق با اختلاط معمولی، کف زدایی، ریختن/ریخته گری/شکل دهی هستند و پس از پخت ترک نمی خورند یا پوسته نمی شوند و استانداردهای عملکرد مکانیکی و عایق را رعایت می کنند:
1. هیدروکسید آلومینیوم اصلاح نشده معمولی: حداکثر مقدار افزودنی عملی 50٪ -65 wt٪ (کسر جرمی) است.
2. اصلاح سیلان/تیتانات + هیدروکسید آلومینیوم درجه بندی شده با اندازه ذرات: حداکثر مقدار افزودن عملی می تواند به 70٪ -82 درصد وزنی برسد.
3. سیستم بهینه سازی افراطی آزمایشگاهی: حد بالای نظری می تواند به 85 درصد وزنی نزدیک شود، اما فقط برای فرآیندهای خاص قابل استفاده است و برای تولید در مقیاس بزرگ ثبات ندارد.
به زبان ساده: فرمول معمولی ≤ 65%؛ فرمول اصلاح شده و بهینه 70% -82%; فرمول افراطی از 85٪ تجاوز نمی کند. این محدودیت ایمن، پایدار و تولید انبوه برای سیستم های هیدروکسید آلومینیوم اپوکسی شناخته شده جهانی است.
هر چه مقدار هیدروکسید آلومینیوم اضافه شود، بهتر است. شکستن حد بالا مستقیماً منجر به ضایعات سیستم، شکست پردازش و سقوط عملکرد می شود. چهار محدودیت اصلی در مجموع "حداکثر خط قرمز افزودنی" را تعریف می کنند.
1. محدودیت ویسکوزیته: حد بالایی مطلق سیالیت پردازش
رزین اپوکسی به خودی خود ویسکوزیته اولیه خاصی دارد و به عنوان یک پودر معدنی، هر چه مقدار هیدروکسید آلومینیوم اضافه شود، افزایش تصاعدی ویسکوزیته سیستم را افزایش می دهد.
-بیش از 65٪: سیستم چسبناک می شود، به سختی به هم می زند و حباب ها خارج نمی شوند.
-بیش از 75٪: از دست دادن قابلیت های خود تراز، ریختن و ریخته گری، ناتوانی در انطباق با توزیع خودکار، آب بندی خلاء، و قالب گیری.
-بیش از 82%: رزین نمی تواند سطح پرکننده را به طور کامل خیس کند و در نتیجه "تراکم پودر خشک و تراکم خشک" به طور کامل فرآیند پذیری خود را از دست می دهد.
ویسکوزیته اولین آستانه ای است که حداکثر مقدار اضافه را تعیین می کند و همچنین شاخص کنترل اصلی برای تولید انبوه در صنایع جهانی الکترونیک، برق و مواد کامپوزیت است.
2. محدودیت های عملکرد مکانیکی: مرز بین قدرت و چقرمگی را متعادل کنید
هیدروکسید آلومینیومیک ذره معدنی سفت و سخت است و افزودن بیش از حد آن می تواند به شبکه اتصال متقابل رزین اپوکسی آسیب برساند و در نتیجه:
- استحکام ضربه و ازدیاد طول در هنگام شکست به طور قابل توجهی کاهش یافته است و باعث می شود که مواد شکننده و مستعد ترک خوردن شوند.
-استحکام چسب کاهش می‌یابد و استحکام پیوند با بستر و اجزا کافی نیست.
عدم تطابق در ضریب انبساط حرارتی تحت شوک حرارتی و در نتیجه تاب برداشتن و جدا شدن.
نقطه تعادل بهینه صنعتی: با فرض ملاقات با تاخیر شعله UL94 V-0، مقدار اضافه باید در 55٪ -70٪ کنترل شود که می تواند تاخیر در شعله، استحکام، چقرمگی و پایداری ابعادی را متعادل کند.
3. محدودیت سازگاری رابط: منطق اساسی پراکندگی و مرطوب شدن
هیدروکسید آلومینیوم اصلاح نشده دارای چندین گروه هیدروکسیل در سطح، قطبیت قوی و سازگاری ضعیف با رزین اپوکسی است. تحت افزودن زیاد، مستعد ابتلا به:
- تشکیل یک اتحاد ثانویه، که منجر به نقص های داخلی می شود.
- نیروی پیوند بین رابط پرکننده و رزین ضعیف است و تنش متمرکز است.
-عملکرد عایق و مقاومت ولتاژ ماده پخت کاهش می یابد.
با اصلاح با عوامل جفت کننده سیلان و پوشش با سوپر پراکنده ها، سازگاری سطحی را می توان به طور قابل توجهی بهبود بخشید و حداکثر مقدار اضافه را از 65٪ به 70٪ - 82٪ افزایش داد.
4. محدودیت های فرآیند: تفاوت در حد بالای افزودن برای فرآیندهای قالب گیری مختلف
حداکثر مقدار اضافه برای فرآیندهای مختلف با فرمول یکسان کاملاً متفاوت است، که یک اصل سازگاری فرآیند است که برای تولید انبوه جهانی باید رعایت شود:
آب بندی خلاء / تزریق الکترونیکی: نیاز به سیالیت بالا، حد بالایی 60٪ -70٪.
- قطعات ریخته گری قالب/الکتریکی: می توان برای کاهش ویسکوزیته، با حد بالایی 70٪ -78٪، گرم کرد.
-پلاستیک‌های قالب‌گیری شده/انبوه (BMC/DMC): قالب‌گیری با برش بالا، حد بالایی 75% -82%؛
- لایه نازک چسب / عامل اتصال: نیاز به ویسکوزیته کم و نفوذ بالا، با حد بالایی 40٪ -55٪.
در مواجهه با تقاضا برای تاخیر در شعله بالا، ارزش CTI بالا، عایق بالا و هزینه کم در بازار جهانی پیشرفته، می توان از چهار وسیله تکنولوژیکی اصلی برای افزایش ایمن مقدار هیدروکسید آلومینیوم اضافه شده و در عین حال پایداری سیستم استفاده کرد.
1. اصلاح سطح پرکننده ها: مهندسی رابط هسته است
پوشش درجا هیدروکسید آلومینیوم با استفاده از جفت کننده سیلان (KH550/KH560/KH570)، تیتانات، آلومینات و پلیمر هایپرشاخه:
کاهش قطبیت سطح و کاهش نیروهای پیوند هیدروژنی بین ذرات.
-بهبود سازگاری و ترشوندگی با ماتریس اپوکسی.
کاهش تجمع و کاهش افزایش ویسکوزیته در شرایط پر شدن بالا.
پس از اصلاح، ویسکوزیته را می توان با همان مقدار اضافه 30٪ -60٪ کاهش داد و پنجره پر شدن بالا را می توان مستقیماً باز کرد.
2. درجه بندی اندازه ذرات چندگانه: بسته بندی محکم تقاضای رزین را کاهش می دهد
به دنبال تئوری بسته بندی محکم، ترکیبی از اندازه ذرات بزرگ، اندازه ذرات متوسط و اندازه ذرات کوچک (مانند 40μm+8μm+1.5μm) استفاده می‌شود:
شکاف های بزرگ ذرات را با ذرات کوچک پر کنید تا تخلخل را کاهش دهید.
-کاهش مقدار بسته بندی رزین و بهبود جریان پذیری تحت همان محتوای جامد.
-دستیابی به مقدار افزودنی بالاتر، ویسکوزیته کمتر و چگالی بالاتر.
بهینه سازی درجه بندی مقرون به صرفه ترین و موثرترین راه حل برای افزایش میزان افزودنی ها است.
3. ترکیب سیستم اپوکسی با ویسکوزیته کم: کاهش ویسکوزیته از ماتریس
اپوکسی با وزن مولکولی کم، اپوکسی سیکلوالیفاتیک و اپوکسی آلیفاتیک را انتخاب کنید.
رقیق کننده فعال ترکیبی (بدون VOC، در پخت شرکت می کند، مهاجرت نمی کند).
جفت شده با عوامل پخت با ویسکوزیته کم (پلی ترامین، انیدرید اصلاح شده).
هرچه ویسکوزیته ماتریس کمتر باشد، توانایی بیشتری برای قرار دادن هیدروکسید آلومینیوم دارد و حداکثر مقدار اضافه را می توان 8٪ -15٪ افزایش داد.
4. افزودنی های کارآمد و تقویت فرآیند: تضمین دوگانه رئولوژی و پراکندگی
-افزودن عوامل مرطوب کننده و پراکنده کارآمد: شکستن تراکم و کاهش مقاومت سطحی.
افزودنی های رئولوژیکی دقیق: دستیابی به نازک شدن برشی، ضد نشست استاتیک و جریان بالا در طول ساخت و ساز.
- پراکندگی با سرعت بالا با خلاء / سنگ زنی سه رول: از پلیمریزاسیون کامل و پراکندگی یکنواخت پرکننده اطمینان حاصل کنید و از تجمع پودر خشک جلوگیری کنید.
بر اساس گواهینامه واقعی و تجربه تولید انبوه الکترونیک جهانی و برق، انرژی های نو، حمل و نقل ریلی و مصالح کامپوزیت ساختمانی، عملی ترین دستورالعمل ها را برای افزودن کمیت ارائه کنید:
1. چسب گلدان الکترونیکی (منبع تغذیه / کنترل کننده / سنسور): 50٪ -65٪، V-0 بازدارنده شعله، ویسکوزیته کم، عایق بالا.
2. قطعات ریخته گری / عایق / سوئیچ: 65٪ -78٪، CTI بالا، تاخیر در شعله بالا، استحکام مکانیکی بالا.
3. تخته ورقه ورقه / عایق با روکش مس: 55٪ -70٪، دود کم، مقاومت در برابر حرارت بالا، ثبات اندازه.
4. قطعات قالب گیری BMC/DMC: 70٪ -82٪، پر شدن بالا، هزینه کم، شکل پذیری بالا.
5. چسب / درزگیر بازدارنده شعله: 40٪ -55٪، متعادل کننده استحکام پیوند و تاخیر در شعله.
هنگامی که شرکت‌ها کورکورانه سطوح افزودنی بالا را برای کاهش هزینه‌ها یا بهبود تاخیر در شعله دنبال می‌کنند، ممکن است پس از فراتر رفتن از حد بالا، مشکلات غیرقابل برگشتی ایجاد شود:
-انفجار ویسکوزیته، قادر به ریختن، کف زدایی یا تشکیل نمی باشد.
- ترک خوردگی، تاب خوردگی، شکنندگی بالا و شکست ناشی از چرخه سرد و گرم مواد پخته شده.
بسیاری از عیوب رابط وجود دارد که منجر به کاهش قابل توجهی در عملکرد عایق و مقاومت ولتاژ می شود.
ته نشین شدن و طبقه بندی پرکننده ها، پایداری ضعیف ذخیره سازی.
-نرخ بازده پایین، عدم توانایی در دریافت گواهینامه های جهانی مانند UL، IEC، RoHS و غیره.
یادآوری ایمنی: مقدارهیدروکسید آلومینیومافزوده شده باید تعادل عملکرد را به جای مقادیر افراطی دنبال کند.
برای برآورده کردن خواسته های مشتریان جهانی برای حفاظت از محیط زیست بدون هالوژن، تاخیر در شعله بالا، قابلیت اطمینان بالا و هزینه کم، فرمول بهینه از اصول زیر پیروی می کند:
1. حد پایین را بر اساس سطح بازدارنده شعله تنظیم کنید: UL94 V-0 معمولاً به 50% ≥ نیاز دارد.
2. حد بالایی را بر اساس فناوری پردازش تنظیم کنید: آب بندی ≤ 70٪، قالب گیری ≤ 82٪.
3. افزایش حد بالایی با درجه بندی اصلاح شده: اصلاح + درجه بندی می تواند مقدار اضافه را 10٪ -15٪ افزایش دهد.
4. نتیجه نهایی را از طریق آزمایش عملکرد تعیین کنید: ویسکوزیته، ضربه، چسبندگی، عایق، و چرخه حرارتی همه عبور می کنند.
حداکثر مقدار هیدروکسید آلومینیوم افزوده شده به رزین اپوکسی نتیجه ترکیبی از مواد، فرمولاسیون، فرآیندها و خواص است. حد بالایی عملی سیستم معمولی 65٪ است، در حالی که سیستم بهینه سازی اصلاح شده می تواند به طور پایدار به 70٪ -82٪ برسد، با یک مقدار نظری شدید که از 85٪ تجاوز نمی کند.
از طریق اصلاح سطح، درجه بندی اندازه ذرات، ماتریس ویسکوزیته کم، بهینه سازی مواد افزودنی و تقویت فرآیند، پر شدن زیاد، تاخیر در شعله بالا و عایق کاری بالا می توان بدون به خطر انداختن فرآیند پذیری و خواص مکانیکی، کاملاً با استانداردهای سختگیرانه و الزامات زیست محیطی الکترونیک جهانی، انرژی های نو، برق و سایر حمل و نقل ریلی، برق و سایر حوزه ها، دست یافت. این مسیر اصلی فناوری برای شرکت های مواد برای افزایش رقابت محصول و گسترش بازارهای بین المللی است.
