四、環(huán)氧樹脂澆注料的配方設(shè)計(jì)及澆注件容易出現(xiàn)的質(zhì)量問題
1.環(huán)氧樹脂澆注料的配方設(shè)計(jì)
環(huán)氧樹脂澆注料的配方選用同澆注件、澆注設(shè)備及工廠選用習(xí)慣的不同而不同。下面列舉幾個(gè)常用的澆注配方。
配方1：環(huán)氧樹脂E-39D 100份
硅微粉 200份
鄰苯二甲酸酐 40份
特點(diǎn)：配方簡(jiǎn)單，成本低，澆注料黏度適中、流動(dòng)性好，固化物耐熱性好。但固化物收縮率大、韌性較差。由于苯酐的升華，澆注環(huán)境差，對(duì)工人身體危害大。僅用于一般形狀簡(jiǎn)單、厚薄均勻的絕緣制件。
配方2：環(huán)氧樹脂E-39D 100份
硅微粉 250～300份
液態(tài)甲基四氫苯酐 70份
增韌劑 25份
促進(jìn)劑 0.05～0.1份
特點(diǎn)：澆注料黏度低、流動(dòng)性好，制件電性能好，韌性較好，外表美觀，耐熱性稍差。但澆注過程中工藝條件要求嚴(yán)，對(duì)工人的技術(shù)要求高。可用于澆注互感器等內(nèi)嵌件大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜的電器制件。
配方3：環(huán)氧樹脂E-31 100份
硅微粉 200份
改性固態(tài)酸酐 45份
特點(diǎn)：配方簡(jiǎn)單，固化收縮率低，熱性能好，制件機(jī)械強(qiáng)度高。可用于尺寸要求嚴(yán)格的大型絕緣件的澆注。
配方4：環(huán)氧樹脂AL-200 100份
氧化鋁粉 300份
液態(tài)甲基四氫苯酐 40份
特點(diǎn)：配方簡(jiǎn)單、固化收縮率低、熱性能好、制件機(jī)械強(qiáng)度高、尺寸穩(wěn)定?？捎糜诟邚?qiáng)度大型絕緣件及SF6開關(guān)中絕緣件的澆注。
配方5：環(huán)氧樹脂AL-225 100份
硅微粉 300份
固化劑HAL-225 80份
特點(diǎn)：自動(dòng)壓力凝膠工藝專用，配方簡(jiǎn)單、配合料黏度低，40～60℃時(shí)便可真空脫氣，并且在60℃配合料可使用時(shí)間長(zhǎng)，在高溫時(shí)可快速固化（150℃，20min）。制品耐熱性好、機(jī)械強(qiáng)度高、固化收縮率低、尺寸穩(wěn)定?？捎糜谧詣?dòng)壓力凝膠工藝，生產(chǎn)各種絕緣制品。
2.澆注件容易出現(xiàn)的問題及其發(fā)生的原因分析
澆注件容易出現(xiàn)的問題有表觀問題和內(nèi)在問題。表觀問題主要表現(xiàn)為：氣泡、開裂、缺陷、變形等。內(nèi)在問題主要表現(xiàn)為：制件機(jī)械強(qiáng)度不足、電性能達(dá)不到要求、局部放電高或擊穿、制件熱變形溫度偏低等等。制件的內(nèi)在質(zhì)量同表觀質(zhì)量是相關(guān)的，有氣泡、開裂、缺陷等現(xiàn)象的制件，其機(jī)械強(qiáng)度、電性能往往是不合格的。
分析出現(xiàn)這些現(xiàn)象的原因需從原料、配方、制件的設(shè)計(jì)及澆注工藝過程等各方面去考慮。原料、配方的選擇，決定著制件的極限質(zhì)量指標(biāo)。如普通苯酐一BPA型環(huán)氧樹脂等的澆注件，其Tg的極限值為125℃左右，如果需要進(jìn)一步提高Tg就必須選擇其他的固化劑或其他環(huán)氧樹脂。但即使有很好的原料、合理的配方，如果澆注工藝選擇不合理、操作技術(shù)差，制件也不可能達(dá)到原設(shè)計(jì)所要求的性能。下面是一些在澆注制造中容易出現(xiàn)的問題及原因分析。
（1）氣泡 澆注件產(chǎn)生氣泡是常見的現(xiàn)象。在一定的質(zhì)量范圍內(nèi)，對(duì)氣泡的控制是個(gè)相對(duì)的概念，即只有氣泡的大小和多少之分，絕對(duì)沒有氣泡是不可能的。質(zhì)量控制的目標(biāo)是要求氣泡少和小。產(chǎn)生氣泡的原因很多，主要原因分析如下：
1）真空效率低。真空度或真空抽度速率達(dá)不到要求。
2）樹脂、固化劑含揮發(fā)份過多、填料吸水過多，未進(jìn)行預(yù)處理。
3）澆注時(shí)固化反應(yīng)過快，形成爆聚。
4）混合料黏度過大。
（2）缺陷 缺陷可以說是大的氣泡，即氣泡達(dá)到一定程度稱為缺陷。產(chǎn)生缺陷的原因如下：
1）澆注料黏度過大，以致于未能充滿模具。
2）模具密封不嚴(yán)，產(chǎn)生部分料滲漏。
3）初始固化溫度過高、混合料凝膠過快。
（3）開裂環(huán)氧澆注件的開裂一直是環(huán)氧樹脂澆注技術(shù)研究的一個(gè)重要課題。特別是因內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生的微裂縫是影響澆注件質(zhì)量的主要因素。澆注件產(chǎn)生裂縫的主要原因：
1）澆注材料選用及配方設(shè)計(jì)不合理。材料太脆，澆注件冷熱變化時(shí)開裂；澆注固化時(shí)材料收縮率太大，澆注件固化過程中產(chǎn)生大量微裂縫等等。
2）澆注件本身設(shè)計(jì)或模具、嶄件設(shè)計(jì)不合理，使?jié)沧⒓?nèi)部形成應(yīng)力集中點(diǎn)。
3）脫模操作不慎，局部用力過大。由于脫模時(shí)，材料未完全固化，且脫模溫度較高，此時(shí)固化物的機(jī)械強(qiáng)度很低，在外力下很容易產(chǎn)生裂縫。
4）凝膠固化溫度過高、制件固化后冷卻速度過快等。
（4）制件機(jī)械強(qiáng)度不足澆注絕緣件在電器工作中，往往受到一定外力。絕緣拉桿、支撐桿受到拉力、壓力、彎曲力?？諝忾_關(guān)、SF6開關(guān)絕緣件受到內(nèi)壓、外力等等。機(jī)械強(qiáng)度不足會(huì)造成絕緣件斷裂、彎曲、爆裂等質(zhì)量事故。造成制件機(jī)械強(qiáng)度不足的原因：
1）材料選用或配方不合理。
2）固化不好。配料操作時(shí)計(jì)量不準(zhǔn)或固化時(shí)間太短，固化溫度過低。
3）澆注時(shí)產(chǎn)生氣泡、裂縫、缺陷等。
4）制件設(shè)計(jì)有問題，結(jié)構(gòu)不合理。
（5）制件電性能達(dá)不到要求主要表現(xiàn)為局部放電高、漏電、電極擊穿、用電壽命過短等，產(chǎn)生的原因：
1）澆注件機(jī)械強(qiáng)度不足，造成絕緣件內(nèi)部損傷。
2）澆注時(shí)產(chǎn)生氣泡、裂縫、缺陷等。
3）材料選用或配方設(shè)計(jì)不合理。如材料中導(dǎo)電離子超標(biāo)，填料選擇不當(dāng)?shù)取?
4）電器使用環(huán)境惡劣，表面老化、劣化太快。
5）制件設(shè)計(jì)不合理。
五、應(yīng)用示例
以英國(guó)Bitre公司的電工澆注料為例。
1.配方（質(zhì)量比）
NO.1.CPR 600/CPH085體系
改性環(huán)氧樹脂CPR600，黏度（25℃）8.5～15Pa·s 100
改性酸酐CPH085，黏度（25℃）0.15～0.30Pa·s 100
改性胺CPH105，低黏度液體 1
增塑劑CPR064，低黏度液體 10
硅微粉，含水量＜0.2% 400
NO.2.CPR 068/CPH068體系
改陛環(huán)氧樹脂CPR068，黏度（25℃）8.5～15Pa·s，環(huán)氧值0.50～0.55Eq/100g，100
改性酸酐cPH068，黏度（25℃）1.5～2.5Pa·s 80
硅微粉，含水量＜0.2% 270
NO.3.CPR 068/CPH 079體系
改性環(huán)氧樹脂CPH068，黏度（25℃）8.5～15Pa·s，環(huán)氧值0.50～0.55Eq/100g，100
改性酸酐CPH079，黏度（25℃）1.5～4.0Pa·s 100
硅微粉，含水量＜0.2% 300
NO.4.CPR 690/CPH 690體系
加填料改性環(huán)氧樹脂CPR690，黏度（25℃）75～200Pa·s，環(huán)氧值0.22～0.235Eq/100g，100
加填料改性酸酐CPH690，黏度（25℃）2.5～7.5Pa·s
100
2.澆注工藝
樹脂及固化劑分別在50℃左右預(yù)熱，以便于輸送和在真空下攪拌均勻并脫氣泡。工藝參數(shù)見表5-3。
 3.澆注體性能（見下表5-4）
4.應(yīng)用
可用于絕緣子、變壓器、套管、開關(guān)部件等。
 |
- 綠色
- 藍(lán)色
- 紅色
- 桃紅色
- 黑色
- 褐色