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TMOV 用环氧粉末涂料的研发与应用
东莞市乔顿电子有限公司 | 创建时间：2022/10/26 | 浏览：777
TMOV 用环氧粉末涂料的研发与应用
导读：由温度保护型压敏电阻TMOV上使用的环氧粉末涂料入手, 分析了环氧树脂粉末涂料的性能和特点, 阐述环氧粉末涂料的研发和应用。
环氧粉末涂料的制造工艺包括干法和湿法; 分析了粉末涂料中环氧树脂的合成和改性研究及其环氧树脂的固化。
压敏电阻具有流通量大、反应迅速的特点, 广泛应用于电源防雷中。TMOV 表示温度保护型压敏电阻, 在压敏电阻过热时, 迅速切断电源, 防止压敏电阻自燃。
传统使用的方法是在压敏电阻支路并联保险丝, 但这种方法要求压敏电阻和温度保险丝具有良好的热耦合, 设计比较困难。
现在采用的方法是将温度保险丝集成到压敏电阻内, 再采用环氧型粉末涂料进行封装。环氧粉末涂料在这里主要起到耐高温、增强绝缘性的作用。
环氧树脂具有收缩率低、黏结性好、电气绝缘和耐化学品性能突出并且无毒等优点, 在电子元器件封装和电器绝缘部件的制造方面是不可缺少的材料。
1 环氧粉末涂料的研发
1.1 粉末涂料制造工艺
粉末涂料有两类制造方法: 干法和湿法。干法包括干混合法和熔融混合法, 主要制造工艺流程如图1所示; 湿法包括蒸发法、喷雾干燥法和沉淀法,主要制造工艺流程见图2。
目前, 国内外粉末涂料广泛采用的制造工艺是熔融挤出混合法。包括预混合熔融挤出混合冷却破碎细粉碎分级过筛等工序。
其中, 熔融挤出混合和细粉碎是关键, 熔融挤出混合使用阻尼(捏合) 式单螺杆挤出机或双螺杆挤出机。
随着粉末涂料向薄涂层化发展, 要求粉碎的粒度小和分布窄, 目前广泛采用的ACM 粉碎机需要进一步的改进 。
1.2 粉末涂料用环氧树脂
环氧树脂是在一个分子中具有两个以上的性能活泼的环氧基的化合物, 目前大量应用的最典型物质是以双酚A 做骨架的物质。
这种树脂实质上是由低相对分子质量的二环氧甘油醚及双酚A 与部分高相对分子质量聚合物在一起组成的。
实验发现, 环氧氯丙烷:双酚A 的物质的量比为1 : 2时,二环氧甘油醚的产率低于10% , 因此实际上环氧氯丙烷的用量为化学计量的2 ~ 3倍。环氧氯丙烷与双酚A 的物质的量比的变化及反应见图3。
图3是一步法制造环氧树脂, 用于中低相对分子质量环氧树脂的合成, 高相对分子质量环氧树脂的合成方法较多, 可以采用一步法或者两步法。
两步法是指低相对分子质量树脂继续与双酚A 反应。电子工业的发展, 对环氧粉末涂料提出了越来越高的要求。
环氧涂料软焊开裂就是制约电子产品性能的因素之一, 开发高耐热、低吸水性、低膨胀系数、低固化收缩的环氧化合物成为研究的目标。关于这些参数的改性研究途径很多, 下面介绍几种类型的改性 。
1.2.1 聚氨酯增韧
这种方法通常采取带羟基的环氧化合物与聚氨酯预聚物加成接枝的化学共混或环氧树脂中加入端羟基聚氨酯的物理共混的方法, 固化时有相分离, 但不网络互穿。
可以做成IPN 聚合物, 在环氧基固化的同时, 异氰酸酯基与环氧固化新产生的羟基反应或者与另外加入的多醇聚合, 从而形成互穿网络或半互穿网络结构, 从而具有优良的机械性能和阻尼特性。
1.2.2 丙烯酸酯改性
在环氧树脂中加入多官能团丙烯酸酯, 丙烯酸酯起增韧、释稀双重作用, 提高了环氧树脂的工艺性能。
1.2.3 氰酸酯改性
氰酸酯树脂固化物具有非常优异的介电性能、耐热性能和极低的吸水率。在树脂中加入氰酸酯可降低羟基浓度, 提高交联密度, 降低吸水率, 改善电性能。
1.2.4 引入液晶结构
液晶热固性聚合物( LCT)集液晶聚合物和热固性高分子的性质于一体, 同时提高了环氧树脂的强度、模量、韧性和玻璃化转变温度。环氧/双氰双胺固化体系设计合成促进剂取代脲, 增强了增韧的效果。
1.3 环氧树脂的固化
环氧树脂是热塑性材料, 需要与固化剂进行固化反应, 转变为热固性材料。固化剂主要是含活泼氢原子的化合物或树脂, 如多元胺、多元酸、氨基树脂、酚醛树脂等。
一般情况下, 环氧树脂和固化剂每分子含有至少2个活性中心。固化反应产生立体网状结构, 使环氧树脂成为热固性高分子涂膜。
固化剂的条件:
1. 与环氧树脂相容;
2. 室温下是潜伏的, 制成的粉末涂料在常温下性能稳定;
3. 熔混时, 固化剂仍能保持潜伏性, 只有温度达到一定值且树脂在熔化流平并润湿工件时, 固化反应才开始进行;
4. 常温下为固体, 可粉碎成细粉, 以便均匀混料;5. 固化时不挥发, 环保安全。
2 环氧粉末涂料的应用
2.1 环氧粉末涂料在电工产品中的应用
环氧粉末涂料广泛应用于电机、电器和无线电器件的熔敷绝缘。目前, 环氧树脂粉末涂料在电工绝缘上的应用范围主要包括:
1.铁芯绝缘: 微电机定子、转子的槽绝缘及磁极铁芯绝缘;
2.导体绝缘: 高压电器汇流铜排母线、转子铜排线圈、磁极线圈、变压器线圈、电磁线涂覆等绝缘、直流电机整流子换向器升高片等;
3. 带有绝缘线圈的涂封绝缘层, 如电机线圈端部、洗衣机进水阀线圈等的涂包绝缘;
4. 电子元器件包封, 如电容、电阻元器件、印制电路板涂封等。
2.2 环氧粉末涂料在汽车行业的应用
随着环氧粉末涂料技术水平的提升, 以及新的应用、施工技术的发展, 环氧粉末涂料在汽车等行业的应用日趋广泛。
粉末涂料在汽车面漆和车身底漆上的用量最大, 汽车采用粉末底涂效果很好。
近年来粉末涂料生产商正在开发涂膜平整、耐久性好、满足客户现有要求的木材用粉末涂料和汽车面漆, 汽车罩上用粉末涂料、木材和塑料用粉末涂料都是环氧粉末涂料最具活力的潜在市场。
2.3 环氧粉末涂料在管道工程中的应用
管道的使用寿命在很大程度上取决于钢管的防腐能力, 采用良好的涂敷材料和涂敷方法可以使管道使用寿命延长。
上世纪50年代以前, 防腐涂层采用的材料主要是煤焦油瓷漆等材料, 但这些材料存在很多缺点, 使用范围具有一定的局限性。
环氧粉末涂料的诞生使管道防护技术产生了一个飞跃。目前, 单层重防腐环氧粉末涂料及重防腐环氧粉末涂料作为底层的三层防腐结构相结合的方法, 能最大限度地保护管道, 阻缓管道腐蚀。
3 结束语
环氧粉末涂料已经在电子工业、汽车业等多个领域广泛应用。环氧粉末涂料相比传统的涂料而言, 具有多种优势, 其中最大的优势就是环保无污染, 能保证人们的健康。
在环氧粉末涂料研究中, 环氧树脂的改性研究是现在研究的方向之一。通过改性可以使涂料具有不同的性能, 满足不同的使用要求。
来源：东莞市乔顿电子有限公司（TMOV专业制造商）
导读：由温度保护型压敏电阻TMOV上使用的环氧粉末涂料入手, 分析了环氧树脂粉末涂料的性能和特点, 阐述环氧粉末涂料的研发和应用。
环氧粉末涂料的制造工艺包括干法和湿法; 分析了粉末涂料中环氧树脂的合成和改性研究及其环氧树脂的固化。
压敏电阻具有流通量大、反应迅速的特点, 广泛应用于电源防雷中。TMOV 表示温度保护型压敏电阻, 在压敏电阻过热时, 迅速切断电源, 防止压敏电阻自燃。
传统使用的方法是在压敏电阻支路并联保险丝, 但这种方法要求压敏电阻和温度保险丝具有良好的热耦合, 设计比较困难。
现在采用的方法是将温度保险丝集成到压敏电阻内, 再采用环氧型粉末涂料进行封装。环氧粉末涂料在这里主要起到耐高温、增强绝缘性的作用。
环氧树脂具有收缩率低、黏结性好、电气绝缘和耐化学品性能突出并且无毒等优点, 在电子元器件封装和电器绝缘部件的制造方面是不可缺少的材料。
1 环氧粉末涂料的研发
1.1 粉末涂料制造工艺
粉末涂料有两类制造方法: 干法和湿法。干法包括干混合法和熔融混合法, 主要制造工艺流程如图1所示; 湿法包括蒸发法、喷雾干燥法和沉淀法,主要制造工艺流程见图2。
目前, 国内外粉末涂料广泛采用的制造工艺是熔融挤出混合法。包括预混合熔融挤出混合冷却破碎细粉碎分级过筛等工序。
其中, 熔融挤出混合和细粉碎是关键, 熔融挤出混合使用阻尼(捏合) 式单螺杆挤出机或双螺杆挤出机。
随着粉末涂料向薄涂层化发展, 要求粉碎的粒度小和分布窄, 目前广泛采用的ACM 粉碎机需要进一步的改进 。
1.2 粉末涂料用环氧树脂
环氧树脂是在一个分子中具有两个以上的性能活泼的环氧基的化合物, 目前大量应用的最典型物质是以双酚A 做骨架的物质。
这种树脂实质上是由低相对分子质量的二环氧甘油醚及双酚A 与部分高相对分子质量聚合物在一起组成的。
实验发现, 环氧氯丙烷:双酚A 的物质的量比为1 : 2时,二环氧甘油醚的产率低于10% , 因此实际上环氧氯丙烷的用量为化学计量的2 ~ 3倍。环氧氯丙烷与双酚A 的物质的量比的变化及反应见图3。
图3是一步法制造环氧树脂, 用于中低相对分子质量环氧树脂的合成, 高相对分子质量环氧树脂的合成方法较多, 可以采用一步法或者两步法。
两步法是指低相对分子质量树脂继续与双酚A 反应。电子工业的发展, 对环氧粉末涂料提出了越来越高的要求。
环氧涂料软焊开裂就是制约电子产品性能的因素之一, 开发高耐热、低吸水性、低膨胀系数、低固化收缩的环氧化合物成为研究的目标。关于这些参数的改性研究途径很多, 下面介绍几种类型的改性 。
1.2.1 聚氨酯增韧
这种方法通常采取带羟基的环氧化合物与聚氨酯预聚物加成接枝的化学共混或环氧树脂中加入端羟基聚氨酯的物理共混的方法, 固化时有相分离, 但不网络互穿。
可以做成IPN 聚合物, 在环氧基固化的同时, 异氰酸酯基与环氧固化新产生的羟基反应或者与另外加入的多醇聚合, 从而形成互穿网络或半互穿网络结构, 从而具有优良的机械性能和阻尼特性。
1.2.2 丙烯酸酯改性
在环氧树脂中加入多官能团丙烯酸酯, 丙烯酸酯起增韧、释稀双重作用, 提高了环氧树脂的工艺性能。
1.2.3 氰酸酯改性
氰酸酯树脂固化物具有非常优异的介电性能、耐热性能和极低的吸水率。在树脂中加入氰酸酯可降低羟基浓度, 提高交联密度, 降低吸水率, 改善电性能。
1.2.4 引入液晶结构
液晶热固性聚合物( LCT)集液晶聚合物和热固性高分子的性质于一体, 同时提高了环氧树脂的强度、模量、韧性和玻璃化转变温度。环氧/双氰双胺固化体系设计合成促进剂取代脲, 增强了增韧的效果。
1.3 环氧树脂的固化
环氧树脂是热塑性材料, 需要与固化剂进行固化反应, 转变为热固性材料。固化剂主要是含活泼氢原子的化合物或树脂, 如多元胺、多元酸、氨基树脂、酚醛树脂等。
一般情况下, 环氧树脂和固化剂每分子含有至少2个活性中心。固化反应产生立体网状结构, 使环氧树脂成为热固性高分子涂膜。
固化剂的条件:
1. 与环氧树脂相容;
2. 室温下是潜伏的, 制成的粉末涂料在常温下性能稳定;
3. 熔混时, 固化剂仍能保持潜伏性, 只有温度达到一定值且树脂在熔化流平并润湿工件时, 固化反应才开始进行;
4. 常温下为固体, 可粉碎成细粉, 以便均匀混料;5. 固化时不挥发, 环保安全。
2 环氧粉末涂料的应用
2.1 环氧粉末涂料在电工产品中的应用
环氧粉末涂料广泛应用于电机、电器和无线电器件的熔敷绝缘。目前, 环氧树脂粉末涂料在电工绝缘上的应用范围主要包括:
1.铁芯绝缘: 微电机定子、转子的槽绝缘及磁极铁芯绝缘;
2.导体绝缘: 高压电器汇流铜排母线、转子铜排线圈、磁极线圈、变压器线圈、电磁线涂覆等绝缘、直流电机整流子换向器升高片等;
3. 带有绝缘线圈的涂封绝缘层, 如电机线圈端部、洗衣机进水阀线圈等的涂包绝缘;
4. 电子元器件包封, 如电容、电阻元器件、印制电路板涂封等。
2.2 环氧粉末涂料在汽车行业的应用
随着环氧粉末涂料技术水平的提升, 以及新的应用、施工技术的发展, 环氧粉末涂料在汽车等行业的应用日趋广泛。
粉末涂料在汽车面漆和车身底漆上的用量最大, 汽车采用粉末底涂效果很好。
近年来粉末涂料生产商正在开发涂膜平整、耐久性好、满足客户现有要求的木材用粉末涂料和汽车面漆, 汽车罩上用粉末涂料、木材和塑料用粉末涂料都是环氧粉末涂料最具活力的潜在市场。
2.3 环氧粉末涂料在管道工程中的应用
管道的使用寿命在很大程度上取决于钢管的防腐能力, 采用良好的涂敷材料和涂敷方法可以使管道使用寿命延长。
上世纪50年代以前, 防腐涂层采用的材料主要是煤焦油瓷漆等材料, 但这些材料存在很多缺点, 使用范围具有一定的局限性。
环氧粉末涂料的诞生使管道防护技术产生了一个飞跃。目前, 单层重防腐环氧粉末涂料及重防腐环氧粉末涂料作为底层的三层防腐结构相结合的方法, 能最大限度地保护管道, 阻缓管道腐蚀。
3 结束语
环氧粉末涂料已经在电子工业、汽车业等多个领域广泛应用。环氧粉末涂料相比传统的涂料而言, 具有多种优势, 其中最大的优势就是环保无污染, 能保证人们的健康。
在环氧粉末涂料研究中, 环氧树脂的改性研究是现在研究的方向之一。通过改性可以使涂料具有不同的性能, 满足不同的使用要求。
来源：东莞市乔顿电子有限公司（TMOV专业制造商）
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