改性剂对环氧灌封胶性能的影响

李坚辉， 张绪刚， 张 斌， 薛 刚

（黑龙江省科学院 石油化学研究院,黑龙江 哈尔滨 150040）

改性剂对环氧灌封胶性能的影响

李坚辉， 张绪刚， 张 斌， 薛 刚

（黑龙江省科学院 石油化学研究院,黑龙江 哈尔滨 150040）

研究了增韧剂、稀释剂及促进剂对环氧灌封胶性能的的影响。以聚氨酯为增韧剂，断裂伸长率较未增韧体系提高80.8%；以502树脂为稀释剂，降低了体系黏度，对断裂伸长率和模量影响不大，断裂强度稍有降低，但剪切强度有所提高，冲击强度则可提高53.1%；以间苯二酚为固化促进剂缩短了剪切强度达到峰值的时间，且峰值强度略有增加。

环氧；灌封；聚氨酯；增韧；稀释剂；固化促进剂

前 言

由于环氧树脂具有优异的电绝缘性、耐热、耐腐蚀、机械性能和电性能，且尺寸稳定、密封性好，被广泛用于电力互感器、变压器等电器的浇铸、电子电器的灌封等[1]。尤其是近十年来环氧灌封材料的应用越来越广泛，为了满足未来航空、电子等高技术领域对灌封器件的高性能化、封装技术的高密度化的要求，对灌封材料也提出了越来越高的要求，因此，对环氧灌封材料进行研究具有重要的现实意义。国内外就环氧树脂的增韧[2-4]和提高耐热性[5-7]等方面做了很多工作。

本文考察了几种改性剂对常温固化型环氧灌封胶体系的影响，以聚氨酯预聚体为增韧剂，并使用502环氧树脂稀释剂降低灌封胶体系黏度，改善了工艺性能。

1 实验部分

1.1 原材料

E-51环氧树脂：蓝星新材料无锡树脂厂；聚氨酯预聚体：自制；改性胺类固化剂：自制；间苯二酚：日本住友；环氧氯丙烷：上海树脂厂；聚醚303：南京化工厂；503稀释剂：上海树脂厂；600稀释剂：上海树脂厂；502稀释剂：上海树脂厂；二丁酯：广州市崇文化工有限公司。

1.2 测试方法

剪切强度：按GB7124-86执行；

拉伸强度：按GB2568-81执行；

冲击强度：按GB2571-81执行。

1.3 环氧灌封胶的制备

主体树脂为E-51环氧树脂，加入环氧树脂质量5%的增韧剂。搅拌混合均匀，升温至100℃后保温1h，加入1%的二丁基二月桂酸锡，保温1h后趁热出料，自然冷却。冷却后加入环氧树脂质量0.5%的固化促进剂，混合均匀即为甲组分。乙组分为改性胺类固化剂。甲组分与乙组分比例为2∶1。

2 结果与讨论

2.1 增韧剂对灌封胶性能的影响

2.1.1 增韧剂对灌封胶粘接性能的影响

增韧剂的种类和用量对灌封胶性能影响很大。增韧剂的加入量为环氧树脂的5%时，不同增韧剂改性环氧体系粘接性能的数据如表1所示。由二丁酯改性的环氧体系剪切强度下降很大，比改性前降低了6.3%，改性效果并不理想；由303改性的环氧体系剪切强度略有所下降，降低了0.7%；由聚氨酯改性的环氧体系剪切强度比改性前有所提高，提高了31.7%，增韧改性效果较好。

表1 增韧剂改性环氧体系粘接性能Table 1 The adhesion properties of epoxy systems modified by different toughening agents

2.1.2 增韧剂对灌封胶力学性能的影响

以聚氨酯、303、二丁酯为增韧剂，其对拉伸性能和冲击强度的影响见表2。从表2中可以看出：由聚氨酯、303、二丁酯增韧改性后的环氧体系，与纯环氧树脂比较拉伸强度均有不同程度的下降。聚氨酯改性环氧树脂比改性前降低了16.2%，303改性降低了26.0%，而由二丁酯改性后的强度下降不大，只降低了2.4%。增韧改性后断裂伸长率均有所提高，由303改性环氧体系断裂伸长率提高了29.7%；二丁酯改性环氧体系提高了37.9%；聚氨酯改性环氧树脂体系断裂伸长率则提高了80.8%。增韧剂改性后的冲击强度均较改性前有较大幅度的提高。由二丁酯、303和聚氨酯改性环氧树脂分别较纯环氧树脂提高了53.1%、61.2%和83.6%，提高幅度较大。

综合比较三种增韧剂各种力学性能和粘接性能数据可以看出：由聚氨酯增韧环氧体系效果较好。

表2 不同增韧剂改性环氧体系力学性能Table 2 The mechanical properties of epoxy systems modified by different toughening agents

2.2 稀释剂对灌封胶性能的影响

2.2.1 稀释剂对灌封胶粘接性能的影响

由于环氧树脂的黏度较大，对灌封不利，为此选择在聚氨酯增韧环氧体树脂体系中加入稀释剂，以降低胶黏剂的黏度。本文选择环氧氯丙烷、502、503和600这四种稀释剂，分别研究它们对主固化体系粘接性能的影响。数据如表3所示。用环氧氯丙烷和600稀释剂的环氧体系，其剪切强度都下降，分别比未加稀释剂前降低10.1%和8.9%，稀释后粘接效果变差。以503和502为稀释剂的环氧体系，分别比未加稀释剂前提高5.8%和1.6%，改性效果较好。

表3 稀释剂改性环氧体系粘接性能Table 3 The adhesion properties of epoxy systems modified by different diluents

2.2.2 稀释剂对灌封胶力学性能的影响

稀释剂对拉伸性能和冲击强度的影响见表4。环氧氯丙烷、503、600和502改性后的拉伸强度强度都有不同程度的降低，分别降低了30.9%、31.6%、25.9%和17.1%。环氧氯丙烷、503、600稀释剂改性后体系的断裂伸长率比改性前有较大的降低，分别降低了39.7%、12.6%和5.3%；502改性的略有提高，提高了1.7%，所以502改性后的环氧体系韧性较大。对冲击强度的影响相比较可知：由环氧氯丙烷、503改性的冲击强度要低于改性前体系的强度，分别降低了7.5%和37.0%，改性效果不好；而由600和502改性的体系有不同程度提高，分别提高了3.9%和53.1%。综合以上四种稀释剂对环氧体系力学性能的影响，可以得到以下结论：由502改性的环氧体系其综合力学性能相对较好，符合灌封工艺的要求。

表4 稀释剂改性环氧体系力学性能Table 4 The mechanical properties of epoxy systems modified by different diluents

2.2.3 稀释剂用量对灌封胶粘接性能的影响

502稀释剂的用量对环氧体系剪切强度影响如表5所示。随着稀释剂用量的增加，整体的粘接强度有所下降。

表5 稀释剂用量对环氧体系粘接性能的影响Table 5 The influence of diluents content on the adhesion properties

由于稀释剂量的不断增加，不仅使环氧体系的黏度下降，但降低了体系的交联度和固化率，使得胶黏剂分子链变短，相对分子质量降低，从而降低了体系的固化强度。

2.3 促进剂对灌封胶粘接性能的影响

在改性环氧体系中加入促进剂间苯二酚，考察了在室温条件下固化8h、16h、24h、48h及72h时其不同用量对固化体系粘接性能的影响。如表6所示，促进剂的加入量为0时，剪切强度随着固化时间的增加而不断提高，在48h出现峰值；促进剂的加入量为0.25%和0.50%时，其剪切强度较促进剂加入量为0时均有一定提高，体系剪切强度在48h时都达到峰值，且峰值分别比改性前提高了2.6%、3.0%，在48h后体系剪切强度随着固化时间的增加而稍有下降。

表6 促进剂改性环氧体系粘接性能Table 6 The adhesion properties of epoxy systems modified by different curing accelerators

促进剂的加入量为0.75%和1.00%的环氧体系，其剪切强度比促进剂加入量为0时有较大的提高，分别在24h时达到峰值，且峰值分别提高了3.3%、6.8%，但达到48h后的剪切强度有所下降，随着固化时间的增加，强度基本不再变化。

3 结 论

（1）对于增韧剂改性的环氧树脂灌封胶，从粘接性能和力学性能综合来看，聚氨酯改性的效果较好，虽拉伸强度稍有下降，但剪切强度提高了31.7%，断裂伸长率和冲击强度分别提高了80.8%和83.6%。

（2）环氧树脂灌封胶体系中加入稀释剂既可降低体系黏度，同时可以延长体系的适用期，但不同的稀释剂给环氧灌封体系性能带来不同的影响。其中以502为稀释剂时，虽然体系冲击强度提高了53.1%，剪切强度和断裂伸长率变化不大，但拉伸强度降低17.1%，且随着稀释剂用量的增加体系剪切强度也持续降低。

（3）体系中适量使用促进剂可缩短剪切强度达到峰值的时间，且强度的峰值略有增高。

（4）以聚氨酯为增韧剂，502为稀释剂，间苯二酚为促进剂的环氧灌封胶体系粘接性能及力学性能优良。

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［2］付东升,张康助,孙福林,等.电器灌注用环氧树脂的研究进展［J］.绝缘材料,2003，（2）：30～33.

［3］石耀刚,王建华,赵小东.低黏度环氧灌封胶的研制及应用［J］.粘接,2006，27（2）：55～56.

［4］罗凯,苏琳,刘俊华,等.超支化聚酯增韧改性环氧树脂［J］.热固性树脂,2005，20（1）：5～8.

［5］董喜华,高俊刚,董双良.以氨基笼型倍半硅氧烷为固化剂的环氧树脂灌封胶［J］.中国胶粘剂,2007，16（4）：29～32.

［6］哈恩华,寇开昌,颜录科,等.原位聚合法制备环氧树脂/纳米SiO2灌封材料的性能研究［J］.材料工程,2005，（8）：32～34,38.

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The Effect of Modifier on the Properties of Epoxy Encapsulants

LI Jian-hui,ZHANG Xu-gang,ZHANGBin and XUE Gang
（ Institute of Petrochemistry，Heilongjiang Academy of Science，Harbin 150040，China）

The influence of toughening agents,diluents and curing accelerators on the properties of epoxy encapsulant was researched.With using polyurethane as toughening agents,the elongation at break of this system increased by 80.8%than the one without toughening agents.When the 502 resin was added as the diluent,the viscosity of system was lower.The diluent had little effect on the elongation at break and modulus of the system,and the breaking strength slightly reduced.But the shear strength increased a little,the impact strength increased by 53.1%.The resorcinol was added into the system as the curing accelerator,which could reduce the time of the shear strength to achieve its peak.And the peak intensity increased slightly.

Epoxy;encapsulant;polyurethane;toughening;diluent;curing accelerator

TQ436.6

A

1001-0017（2012）05-0033-03

2012-05-08

李坚辉（1981-），男，黑龙江东宁人，助理研究员，从事高分子胶黏剂的研发与生产。