甲基四氫苯酐APG材料的開發(fā)和應(yīng)用
2006-06-30
摘要：環(huán)氧樹脂自動壓力凝膠工藝是一項較新的工藝，用該工藝生產(chǎn)的環(huán)氧制品具有較好的機械性能和電氣性能，制件尺寸精度和表面質(zhì)量等均比傳統(tǒng)的真空澆注工藝有較大的提高。文中闡述了自動壓力凝膠工藝的原理、特點及與之配套的新開發(fā)的注射材料。
關(guān)鍵詞：環(huán)氧樹脂；壓力凝膠；注射
中圖分類號：TQ323.5；TQ320.669 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1002-7432(2004)03-0019-02
1前言
自動壓力凝膠工藝(簡稱APG)是最早由瑞士汽巴公司開發(fā)的環(huán)氧樹脂新型應(yīng)用工藝。目前在發(fā)達國家已得到普遍應(yīng)用。近幾年隨著國內(nèi)電器制造業(yè)的快速發(fā)展，越來越多的生產(chǎn)廠采用該項技術(shù)。APG技術(shù)的關(guān)鍵是材料及應(yīng)用工藝，現(xiàn)在國內(nèi)還有大量的材料需要進口，如能實現(xiàn)材料國產(chǎn)化，將有力地推進我國電器制造業(yè)的發(fā)展。基于這一思路，本公司對APG材料進行了開發(fā)和應(yīng)用。
2原理
自動壓力凝膠工藝是一種不同于傳統(tǒng)真空澆注工藝的環(huán)氧樹脂澆注工藝，這種工藝類似于熱塑性塑料注射成型的工藝方法。首先將各種物料在混料罐中混合均勻，真空脫氣后在一定壓力下將料液注射進入模具，將空氣趕出模腔的同時，料液充滿整個型腔，在較高的模溫下，料液與模壁接觸后迅速固化，然后逐漸向內(nèi)部延伸，從注料到脫模期間，注射口始終對有模腔保持一定的壓力，不斷對模腔進行收縮補償，從而使制件具有穩(wěn)定的尺寸精度和優(yōu)異的機械、電氣性能。
它與真空澆注的主要區(qū)別在于：
a.澆注物料是在外界壓力下通過澆道注入模具；
b.物料混料處理時溫度低，而固化時模具溫度較高；
c.固化速度快，通常為十幾分鐘至幾十分鐘。
自動壓力凝膠工藝的特點是：
a.凝膠過程中保持注射壓力。不斷對模腔內(nèi)注入新料，以補償因固化收縮而引起的缺陷，降低內(nèi)應(yīng)力。因此制件精度高，表面質(zhì)量好；
b.固化速度快，模具應(yīng)用率高，生產(chǎn)周期短，勞動效率得以提高；
c.生產(chǎn)自動化程度高，生產(chǎn)便于操作和控制，操作人員勞動強度低。
APG技術(shù)消除了大型澆注件的表面缺陷和內(nèi)應(yīng)力，提高了材質(zhì)的致密性、機電性能和穩(wěn)定性，大大縮短了生產(chǎn)周期，具有優(yōu)質(zhì)、高效、節(jié)能、節(jié)材、污染小、成本低一系列優(yōu)點。
3試制
3.1原材料
JH-225環(huán)氧樹脂(本公司自產(chǎn))、甲基四氫苯酐(大連泰達化工)、改性劑(自制)、促進劑(自制)、增韌劑(自制)、HGH-400硅微粉(湖州華能硅微粉廠)。
3.1.1A料
將公司生產(chǎn)的JH-225環(huán)氧樹脂加入改性劑，在一定溫度下反應(yīng)一段時間后，形成改性的無溶劑中等粘度雙酚-A型環(huán)氧樹脂JH-925A，即為A料。此樹脂既有較高的反應(yīng)活性，又能在較高溫度下長期存放。
JH-925A性能見表1。
表1 JH-925A性能
|
項目 |
指標(biāo) |
|
外觀 |
無色或淺黃色透明粘稠液體 |
|
環(huán)氧值/(eq·100g-1) |
0.51～0.54 |
|
可水解氯/% |
≤0.1 |
|
粘度(25℃)/Pa·s |
10～20 |
|
密度(25℃)/(kg·m-3) |
1.14～1.18 |
|
貯存時間/a |
1 |
3.1.2B料
在甲基四氫苯酐中加入活性增韌劑、促進劑后升溫反應(yīng)，冷卻到一定溫度后加入穩(wěn)定劑，形成異構(gòu)化的液體酸酐JH-925B，即為B料。內(nèi)有加速固化成分，易吸潮，應(yīng)密閉貯存。
TH-925B性能見．表2。
表2 JH-925B性能
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項目 |
指標(biāo) |
|
外觀 |
淺黃色透明液體 |
|
閃點(開口杯)℃ |
≥150 |
|
粘度(25℃)/Pa·s |
0.5～3 |
|
密度(25℃)/(kg·m-3) |
1.05～1.25 |
|
貯存時間/月 |
6 |
3.1.3填料
采用湖州華能硅微粉廠生產(chǎn)的HGH-400活性硅微粉。
3.2配方組成及固化工藝
1)配方
JH-925A 100
HJ-925B 80
HGH-400 250-300
色漿 適量
2)工藝
混料溫度：30-40℃，真空脫氣1 h以上。
注射壓力：0.20-0.30MPa
模具溫度：140-170℃
進料時間：5-10min
脫模時間：16-24min
后固化：120～140℃/8-12h，之后隨爐冷卻。
4結(jié)果與討論
本公司產(chǎn)品與瑞士汽巴材料性能對比見表3。
表3 本公司AGP材料與國外產(chǎn)品性能對比
|
項目 |
本公司材料 |
瑞士汽巴材料 |
|
彎曲強度/Mpa |
130.75 |
131 |
|
沖擊強度/(KJ·m-2) |
12.10 |
11.91 |
|
拉伸強度/MPa |
71.40 |
72.10 |
|
電氣強度/(MV·m-1) |
20.18 |
20.10 |
|
玻璃化溫度/℃ |
106 |
108 |
|
氣密性(0.65Mpa SF61min) |
不漏氣 |
不漏氣 |
分析APG材料性能影響因素有以下幾點：
a.模具進料口附近模塊溫度應(yīng)低些，約140℃注膠后，溫度可達160℃；
b.硅微粉嚴防受潮，特別注意其包裝有無破損，若有破損，應(yīng)嚴格檢查并過篩，有小硬塊的，整袋都不能用；
c.配料應(yīng)準(zhǔn)確。要根據(jù)產(chǎn)量計算用料量，以免浪費原料；
d.注意模具的密封性能，防止漏料；
e.調(diào)整好注射壓力、流量與時間，三者是相互制約的。如有疏忽，就會影響制件的質(zhì)量。
5結(jié)論
通過一系列的試驗，本公司開發(fā)的APG材料性能穩(wěn)定，使用時工藝易于控制，制品質(zhì)量好。將本公司與瑞士汽巴生產(chǎn)的APG材料注射成型后的理化性能比較，各項測試數(shù)據(jù)基本相同，完全達到了使用要求。
本公司開發(fā)的APG材料已批量生產(chǎn)，供應(yīng)多家高壓電器廠、互感器廠使用，生產(chǎn)的制件有觸頭盒絕緣筒、絕緣子、互感器等十幾種產(chǎn)品，各項性能均達到要求，客戶使用后比較滿意，為APG材料的國產(chǎn)化開辟了一條新路(浙江嘉化實業(yè)股份有限公司，浙江嘉興 314021)。
參考文獻：
[1]徐向前．用于APG工藝的汽巴一嘉基環(huán)氧樹脂系統(tǒng)[C]．93’環(huán)氧樹脂澆注和注射技術(shù)國際研討會材料，1993，6．
[2]陳光沖．用APG工藝生產(chǎn)GIS 110 kV，盤式絕緣子和中壓SF6開關(guān)滅弧室[C]．93’環(huán)氧樹脂澆注和注射技術(shù)國際研討會材料，1993，6．
[3]孫曼靈．環(huán)氧樹脂應(yīng)用原理與技術(shù)[M]．北京：機械工業(yè)出版社，2002，9．
