一種高性能環氧樹脂界面劑的合成及性能研究

朱冬楠 田金濤 關國慶 侯亞峰

摘 要：通過研究進口界面劑對環氧樹脂固化物與金屬嵌件界面性能的影響，開發出新型環氧樹脂界面劑，并對其熱老化性能及力學性能進行研究。結果表明：該新型環氧樹脂界面劑處理過的拉伸試棒強度達到45MPa，且高溫老化后性能衰變小，180℃高溫老化試驗后的拉伸強度仍然超過35MPa。

關鍵詞：環氧樹脂；界面劑；高耐熱；高強度

中圖分類號：TQ630.4 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2018）19-0070-03

Study on Synthesis and Performance of a High Performance

Epoxy Resin Interface Agent

ZHU Dongnan TIAN Jintao GUAN Guoqing HOU Yafeng

（Henan Pinggao Electric Limited Company ，Pingdingshan Henan 467001）

Abstract： A new type of epoxy resin interface agent was developed by studying the influence of the interface agent on the interfacial properties of the epoxy resin solidified and the metal inlay， and the thermal aging and mechanical properties of the epoxy resin were studied. The results showed that the tensile strength of the new epoxy resin interfacial agent was 45MPa， and the performance decay was small after high temperature aging， and the tensile strength of the new epoxy resin after aging at 180℃ was still more than 35MPa.

Keywords： epoxy resin；interface agent； high heat resistance； high strength

高壓開關設備中的絕緣子通常帶有金屬嵌件，其生產過程是在模具中預先裝入金屬嵌件，澆入樹脂物料，固化結束后，澆注件的金屬嵌件和環氧樹脂物料緊密粘接在一起。由于環氧樹脂物料和嵌件金屬的性能參數不同，其界面處會產生應力集中、容易造成剝離等缺陷[1]。因此，在澆注前，必須對金屬嵌件進行表面處理，增強與樹脂的粘接強度。在環氧樹脂澆注生產中，提高金屬嵌件與環氧樹脂的粘接強度是普遍性的工藝難題。

目前，嵌件與環氧樹脂的界面處理最好的方法是涂覆界面劑，而性能好的界面劑全部依賴于進口。本文通過對自主研發的國產界面劑MA6304工藝進行優化，成功替代了進口界面劑，擺脫了關鍵工藝、材料受制于人的困境。

1 工藝方案

1.1 原材料

試驗用原材料見表1。

1.2 試驗方法及過程

1.2.1 界面劑配方。試驗用的界面劑配方見表2。

1.2.2 界面劑的粘接機理。酚醛縮硅酮樹脂與AFG-80氨基四官能團環氧樹脂發生反應后可生成與金屬附著力高的化合物，而2-乙基-4-甲基咪唑則作為兩者反應的促進劑。羥基丁腈橡膠CTBN起到增潤的作用。在澆注過程中，當溫度升到180℃時，環氧基團再次打開，與環氧澆注料液中的環氧樹脂交聯在一起[2]。

1.2.3 嵌件處理。嵌件處理工序為：噴砂→酸洗堿洗→涂界面劑。

1.2.4 澆注試棒。澆注試棒的工序為：嵌件裝模→澆注→一次固化→脫模→二次固化。澆筑后的試棒見圖1。

1.2.5 測試方法。通過拉伸強度來表征粘接強度，拉伸強度試驗按照《膠粘劑拉伸剪切強度的測定（剛性材料對剛性材料）》（GB/T 7124—2008）進行。拉力試驗如圖2所示，在兩端嵌件上施加拉力，以5mm/min的速度拉伸，直至斷裂[3]。設備：MTS微機控制電子萬能試驗機，型號：CMT6103；冷熱循環機，型號：RGDJS-125。

2 測試結果及對比分析

2.1 常溫下國產界面劑MA6304和進口界面劑的強度對比

在常溫下，對國產界面劑MA6304和進口界面劑進行拉伸強度測試，測試結果如圖3所示。

由圖3可知，國產界面劑MA6304拉伸強度可達到并高于進口界面劑水平。

2.2 溫度特性曲線

分別對國產界面劑MA6304和進口界面劑在溫度為25、50、75℃和105℃下進行拉伸強度測試，測試結果見圖4。

從圖4可以看出，各溫度階段，國產界面劑MA6304的拉伸強度值均高于進口界面劑。

2.3 冷熱循環后強度對比

將粘接好的試驗棒放在冷熱循環試驗箱中，試驗程序為-40～105℃各保持6h，進行10組循環。結果見圖5。

由圖5可知，經過冷熱循環后，國產界面劑MA6304的拉伸強度仍高于進口界面劑強度。

2.4 老化溫度對國產界面劑MA6304和進口界面劑拉伸強度的影響

在不同溫度下（120、140、160℃和180℃）烘干2h后測試國產界面劑MA6304和進口界面劑的拉伸強度，結果見圖6。

由圖6可知，老化溫度達180℃時，國產界面劑MA6304的拉伸強度達最高，且高于進口界面劑，基于安全考慮，老化溫度設置不高于200℃。

2.5 老化時間對兩種界面劑拉伸強度的影響

在180℃下，分別烘干（2、4、8、12h和16h），不同時間后測試國產界面劑MA6304和進口界面劑的拉伸強度[4]。老化時間-拉伸強度和老化時間外推曲線分別見圖7和圖8。

從圖7可知，隨著老化時間的增長，國產界面劑MA6304和進口界面劑的拉伸強度逐步降低，國產界面劑MA6304的各階段強度仍高于進口界面劑，且兩種界面劑的強度最低不低于35MPa。

由圖8可知，根據國產MA6304界面劑的離散點擬合曲線與基線的交點外推出其老化時間為22h后，其強度低于35MPa。

3 結語

由公司自主研發的國產MA6304界面劑成功替代了進口界面劑，并提高了拉伸強度，不僅解決了進口采購時進度及價格受到極大制約的困難，且MA6304無刺激性氣味，綠色環保，降低了對操作人員身體的傷害。

參考文獻：

[1]侯亞峰.提高嵌件樹脂結合力的工藝研究[J].熱固性樹脂，2016（1）：50-52.

[2]林忠文.對環氧澆注工藝問題的研究[J].科技成果縱橫，2009（4）：79-80.

[3]李娟.瓷套粘接用膠粘劑配方及固化工藝研究[J].電瓷避雷器，2011（1）：7-11.

[4]劉敬福.填料對環氧樹脂膠粘劑機械性能的影響[J].遼寧工程技術大學學報，2004（4）：536-537.