環(huán)氧層壓制品首先要滿足兩個(gè)要求,即層壓制品的技術(shù)指標(biāo)和形態(tài)以及制造工藝要求。圍繞上述兩個(gè)要求,則可以選擇和調(diào)整產(chǎn)品組成結(jié)構(gòu)中的環(huán)氧膠黏劑和纖維增強(qiáng)材料,以及制備時(shí)的工藝控制參數(shù),如制備預(yù)浸料時(shí)膠液的相對(duì)密度、烘培溫度和時(shí)間、熱壓成型的溫度、壓力和時(shí)間等,制造出滿足層壓制品技術(shù)指標(biāo)的產(chǎn)品。層壓制品的組成材料及功能環(huán)氧層壓制品的原材料是環(huán)氧膠黏劑和增強(qiáng)材料。層壓制品的成型過(guò)程中,環(huán)氧膠黏劑在經(jīng)過(guò)一系列物理化學(xué)變化過(guò)程后,最終形成環(huán)氧復(fù)合制品。把纖維或其織物與環(huán)氧膠黏劑結(jié)合成一整體,充分發(fā)揮了原材料的功能,是層壓制品具有單一組成材料所沒(méi)有的性能,呈現(xiàn)出優(yōu)異的復(fù)合效果。就力學(xué)性能而言,纖維的強(qiáng)度和模量大于環(huán)氧膠的強(qiáng)度和模量。在層壓制品中纖維主要承受拉伸載荷的作用,環(huán)氧膠則起著黏合固定纖維、傳遞和分配應(yīng)力及填充纖維間的間隙作用,具有縱向載荷的能力及免受環(huán)境侵蝕和磨損。層壓材料的耐熱性及耐老化性等主要取決于環(huán)氧膠及其纖維相結(jié)合的界面。因?yàn)椴AЮw維的耐熱性和耐老化性能很高,其介電性能則取決于組成材料的介電性能的復(fù)合效應(yīng)。其耐腐蝕性也取決于基體和界面的性能,由此可見(jiàn)層壓制品的性能取決于增強(qiáng)材料的選擇、膠液配方的設(shè)計(jì)、成型工藝和材料結(jié)構(gòu)的合理性及正確性以及成型固化過(guò)程的工藝控制。
環(huán)氧膠黏劑的設(shè)計(jì)層壓制品用環(huán)氧膠黏劑首先是浸漬纖維增強(qiáng)材料,制成預(yù)浸漬料,因此在配方設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)環(huán)氧膠黏劑的配方設(shè)計(jì)要求如下。黏度適當(dāng),便于浸漬、滲透和流展到纖維增強(qiáng)材料的間隙中,使每根纖維都能完全浸潤(rùn)到膠液,且保持適當(dāng)?shù)哪z含量和預(yù)浸漬料較量的均勻即涂覆面膠的連續(xù)性,無(wú)針孔、氣泡、皺折和膠流子。要有合適的膠液貯存期及預(yù)浸料的貯放期,一般控制在一周以上,否則膠液貯存期內(nèi)成型時(shí)間迅速縮短,甚至膠凝而無(wú)法應(yīng)用。制成的預(yù)浸漬料一般也必須有適當(dāng)?shù)馁A放期,否則沒(méi)有進(jìn)行熱壓就老化而進(jìn)入C階段。膠液的成型時(shí)間要恰當(dāng),與浸漬工藝參數(shù)相匹配,便于生產(chǎn)控制和提高生產(chǎn)效率及節(jié)約能源。膠液選擇的溶劑和稀釋劑不宜揮發(fā)太快,否則導(dǎo)致浸漬過(guò)程中預(yù)浸料的較量變化大、流展性和浸透性差;要求毒性小,防止引起職業(yè)性中毒。預(yù)浸漬料有一定的挺度,不粘在一起,這就要求粘結(jié)劑具有一定的軟化點(diǎn),以確保預(yù)浸漬料挺柔而不粘,便于剪切加工成片或成卷捆,共層壓板、管、筒及棒和異形層壓體的制造。
環(huán)氧膠黏劑除了上述工藝要求之外,更重要的是層壓制品性能要滿足電工產(chǎn)品的要求。雙酚A環(huán)氧樹(shù)脂與各種酚醛樹(shù)脂復(fù)合膠為主的玻璃布層壓板,其機(jī)電性能良好,防潮防霉性能好,缺點(diǎn)是熱態(tài)機(jī)械強(qiáng)度不足,僅作B級(jí)絕緣使用。線型酚醛樹(shù)脂的復(fù)合膠,其固化物交聯(lián)密度高、耐熱、耐濕性能好,常用來(lái)制造F級(jí)環(huán)氧玻璃布板。通常在雙酚A環(huán)氧樹(shù)脂中加入20%~40%的線型酚醛環(huán)氧樹(shù)脂,復(fù)合膠的特性就可達(dá)到要求。高機(jī)電特性的玻璃布層壓板采用純環(huán)氧樹(shù)脂和雙氰胺固化劑復(fù)合來(lái)制造層壓板,國(guó)產(chǎn)牌號(hào)為EPGC1及EPGC3,均用于航空、航天的電工產(chǎn)品中。要求阻燃性能的玻璃布板則采用溴化環(huán)氧樹(shù)脂與雙酚A環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)配。要求耐熱性能高的環(huán)氧玻璃布板可采用線型熱塑性酚醛環(huán)氧樹(shù)脂、雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂、二苯醚樹(shù)脂改性環(huán)氧復(fù)合成膠液制取F、H級(jí)環(huán)氧層壓制品。要求具有良好的耐候性和耐漏電起痕性的環(huán)氧玻璃布板則常采用脂環(huán)族環(huán)氧樹(shù)脂和六氫苯酐復(fù)配成膠液,因六氫苯酐不含雙鍵和苯核。要求耐輻照的環(huán)氧層壓板常用高純度雙酚A樹(shù)脂與甲基納狄克酸酐來(lái)配制膠。
增強(qiáng)材料的設(shè)計(jì)要點(diǎn)增強(qiáng)材料時(shí)環(huán)氧層壓制品強(qiáng)度的主要材料,它和環(huán)氧膠的質(zhì)量配比控制在55:45~65:35之間最佳的。隨著增強(qiáng)材料增加則強(qiáng)度提高,反之環(huán)氧膠量增加則介電性能提高,但沖擊強(qiáng)度在下降。其具體配比則由不同產(chǎn)品而定。環(huán)氧玻璃層壓板常用0.1~0.20mm厚度的無(wú)堿玻璃布來(lái)制造預(yù)浸漬料,但玻璃布板用于產(chǎn)生0.5mm以下的薄型板時(shí)則采用0.1mm的玻璃布,薄型玻璃布可提高拉伸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度,但提高了成本。當(dāng)生產(chǎn)高機(jī)械強(qiáng)度的環(huán)氧玻璃布板時(shí),則采用前處理玻璃布。耐SF6特種環(huán)氧層壓板,一般不采用玻璃布做增強(qiáng)材料,常用聚酯纖維織物來(lái)代替或覆蓋于玻璃布的表面。特種性能和用途的環(huán)氧層壓板。如:外層玻璃布內(nèi)層玻璃氈的層壓板,以消除各向異性,用于改善層壓板的加工性能的大電機(jī)線圈結(jié)構(gòu)件和制造覆銅箔板。特種電工產(chǎn)品和航空航天用環(huán)氧層壓板,采用聚芳酰胺纖維紙為補(bǔ)強(qiáng)材料,浸涂環(huán)氧膠,經(jīng)熱壓成型成板、管和層壓棒等,具有阻燃、耐熱、防濕等高介電特性。
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