環氧樹脂澆注件界面劑應用的研究

李思慧+常曉靚

摘 要：環氧樹脂真空澆注的過程中，由于預埋在模具中的金屬嵌件和絕緣材料環氧樹脂熱膨脹系數差異較大，造成了其界面間局部應力過于集中，影響了澆注件的整體強度。在金屬嵌件表面涂抹界面劑，可以有效增加金屬嵌件與樹脂部分的黏接強度，提升澆注件的機械強度。

關鍵詞：界面劑；剪切強度；水壓強度；環氧樹脂澆注

中圖分類號：TM21 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.11.110

文章編號：2095-6835（2016）11-0110-01

1 概述

環氧樹脂澆注件是 GIS中的重要零件，它起到了支撐導體、絕緣、隔離氣室等作用。環氧澆注件多數由環氧樹脂體系材料、金屬嵌件、屏蔽環、金屬法蘭等組成。在生產過程中，環氧澆注件對樹脂部分和金屬嵌件界面的處理，一直是環氧樹脂真空澆注工藝控制的難點之一。在澆注、固化過程中，整體體系溫度提升，而樹脂部分與金屬嵌件的熱膨脹系數差異較大，并且由于環氧樹脂體系中填料的加入，使環氧樹脂材料對金屬嵌件的浸潤性較差，這造成金屬嵌件和樹脂部分界面間局部應力集中，從而影響了環氧澆注件的整體機械強度。由于類似界面原因，部分環氧樹脂澆注成型的接線端子，其樹脂部分和金屬部分澆注成型后容易產生縫隙，如果處理不當，可能造成其氣密性差等現象。

目前，處理環氧界面問題主要有兩種方法：①在金屬嵌件表面進行噴砂處理。表面噴砂有效增加了表面的粗糙度，提升了樹脂和金屬的黏接效果。②在金屬表面涂覆界面劑。這可以有效增加樹脂和金屬的黏接強度。應用在環氧樹脂澆注件中的界面劑主要有兩種：①橡膠類界面劑。該類界面劑主要成分為氯丁橡膠、增塑劑、硫化劑、填充劑、溶劑等。②環氧類界面劑。該界面劑主要成分為E-51環氧樹脂、鄰苯二甲酸二酯、環氧固化劑、增韌劑、溶劑等。

本文主要探討上述兩種界面剪切強度的測定，以及在金屬嵌件表面噴砂的條件下，涂抹界面劑對環氧澆注件機械強度的影響。

2 試驗方案及結果分析

2.1 試驗方法及樣片制備

本文依據國家標準《GB7124 -86膠粘劑拉伸剪切強度測定方法》分別選用橡膠類、環氧類界面劑制備拉伸剪切標準試樣進行試驗。測試拉伸剪切強度的設備使用電子萬能拉伸實驗機，其加載速率為5 mm/min。樣片選用Q235鋼材作為基材，先用無水乙醇擦拭試樣表面，再用蒸餾水清洗備用。

橡膠類界面劑采用A型膠，A型膠用二甲苯進行稀釋，室溫下將黏度控制在1 200～1 500 Pa·s，涂覆厚度約為15～20 μm，通風條件下晾置1 h左右，將兩個金屬片用40 N左右的力壓緊，放入烘箱中進行固化。環氧類界面劑采用B型膠，B型膠室溫下將黏度在1 500～1 700 Pa·s，涂覆厚度為15～20μm，通風條件下晾置1 h左右，將兩個金屬片用40 N左右的力壓緊，放入烘箱中進行固化。其他條件均相同，分別制備涂抹橡膠類和環氧類界面劑的標準樣片各5片進行試樣。

2.2 實驗結果分析

試驗結果如下：橡膠類界面劑剪切強度（6.05 MPa、7.22 MPa、6.54 MPa、6.65 MPa、5.96 MPa），環氧類界面劑剪切強度（7.13 MPa、6.62 MPa、5.51 MPa、7.67 MPa、5.78 MPa）。

可以看出，以上兩種界面劑均有較好的剪切強度，橡膠類界面劑中氯丁橡膠與環氧樹脂粘接性能比較好。增塑劑等改性物質的加入，增加了其模量，降低了膨脹性，提升了耐沖擊性。使用橡膠類界面劑時控制黏度尤為重要——若其黏度較大，界面劑難以浸潤金屬界面，其接觸面積大大減少，膠膜極易剝離，影響了試樣的剪切強度。環氧類界面劑因環氧樹脂含有活性基團，所以其有良好的黏接性、較高的模量，影響其黏接效果的主要因素是基體樹脂的選擇。

2.3 不同界面處理的盆式絕緣子水壓強度試驗

為了驗證界面劑在提升盆式絕緣子機械強度方面的作用，選擇三相盆式絕緣子進行水壓破壞試驗。共選擇相同型號三相盆式絕緣子6個，其生產工藝按照正常的生產工藝執行，6個盆式絕緣子為同一批生產，保證其工藝條件的一直性。其中，1#、2#導體上不涂抹界面劑，僅噴砂處理，3#、4#導體上涂抹橡膠類界面劑，并噴砂處理，5#、6#導體上涂抹環氧類界面劑，并噴砂處理。水壓破壞結果1#—1.70 MPa、2#—1.80 MPa、3#—2.40 MPa、4#—2.30 MPa、5#—2.30 MPa、6#—2.60 MPa。

可以看出，3#、4#、5#、6#試驗件與1#、2#試驗件水壓破壞強度對比，涂抹界面劑的盆式絕緣子水壓破壞強度比未涂抹界面劑的有了較大提升。

3 結論

金屬嵌件表面涂抹界面劑，提升了樹脂和嵌件的黏接能力。環氧樹脂澆注件金屬嵌件先進行表面噴砂處理，再涂抹適合的界面劑，是提升絕緣澆注件整體強度的有效手段。在生產中，對控制嵌件表面清潔度、嵌件噴砂后澆注的時間等工藝控制也是十分重要的。

參考文獻

[1]李國福，邱長江.環氧澆注技術中的金屬嵌件問題[J].絕緣材料通訊，1994（1）：42-47.

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[3]趙穎，吳雪峰，白曉萍.環氧澆注體與嵌件間粘接強度的研究[J].高壓電氣，2014（50）：52-55.

〔編輯：胡雪飛〕