黑色彈性環氧灌封膠的研究
1前言
環氧樹脂因其優異的物理力學性能、耐熱性、粘接性能、耐化學藥品性以及電氣絕緣性，廣泛應用于國民經濟各個領域。在電子元件、變壓器、電流互感器等的封裝中，環氧樹脂不僅起到支撐和絕緣作用，還起到傳熱、散熱及防潮等作用[1]。隨著電子電氣行業的不斷發展，對這種灌封材料的要求越來越高；普通環氧樹脂灌封膠形成的固化物彈性模量較高，耐沖擊性低，脆性大，易開裂，難于滿足某些對彈性要求較高的場合使用[2]。因此，作者利用本所自制的可撓性環氧樹脂為基料，配以自制的電氣絕緣性較佳的固化劑，制成了一種有彈性的絕緣性能優異的黑色環氧樹脂灌封膠。
2實驗部分
2.1原料
可撓性環氧樹脂(工業級，林化所南京科技開發總公司生產，環氧值0.25eq/100g)；環氧活性稀釋劑501(工業級，宜興藥用化工廠生產，環氧值0.5～0.6eq/100g)；鄰苯二甲酸二丁酯(工業級，金陵石化化工二廠生產)；酚類、醛類及胺類(工業級，市售)
2.2測試儀器和設備
LX-D型邵氏橡膠硬度計；NJD-1型旋轉粘度計；ZC25B型兆歐表；簡支架型沖擊實驗機(40kg沖錘)。
2.3 300#改性胺固化劑948的合成
在裝有溫度計的三口燒瓶中，加入計量的酚類物質、胺類物質，開動攪拌，滴入一定量的醛類物質，控制溫度不超過50℃，滴加完畢，升溫到90℃左右，反應2h，升溫至100～110℃，減壓脫水至無水流出為止，降溫出料，得黃色透明液體，即為改性胺固化劑948。改性胺固化劑948的技術指標如表1所示。
表1 300#改性胺固化劑948技術指標 項目 外觀 粘度(25℃)/mPa?s 胺值(KOH)/mg?g-1 體 積電阻/MΩ
技術指標 黃色透明液體 500～600 330±10 >150
測試標準 目測 GB/T 2794-1995 GB/T9736-1998 依測試表說明測定
2.4灌封膠的配制
本膠系A、B雙組份灌封膠，A組份主要由可撓性環氧樹脂、環氧稀釋劑、二丁酯、消泡劑、黑色膏、填料組成；B組份主要由300#改性胺固化劑948、促進劑組成；具體配方如下：
A組份：可撓性環氧樹脂100份、二丁酯0～2份、501稀釋劑0.10份、消泡劑0～0.2份、黑色膏0～5份、填料0.120份；
B組份：300#改性胺固化劑948 100份、促進劑0～5份。
2.4.1灌封膠的配制
a.在配料容器中依次加入可撓性環氧樹脂、二丁酯、環氧稀釋劑501、消泡劑、黑色膏以及填料，攪拌均勻，得A組份，外觀為黑色的粘稠液
體，25℃粘度為3～6Pa?s。
b.在配料容器中加入300#改性胺固化劑948、促進劑，攪拌均勻，即得黃色透明液體的B組份，25℃粘度為0.5～1 Pa?s。
c．灌封料的應用：在配料器中按m(A)：m(B)=4：1的比例，稱取A、B組份，攪拌均勻，脫氣后即可澆注或灌封。A、B組份混合后于25C、24 h可基本固化，1星期可完全固化。
2.4.2灌封膠固化物性能測試
以可撓性環氧樹脂為基料的灌封料在體積電阻大于500 MΩ的前提下，根據增加活性稀釋劑的量，可適當調節固化物的柔韌度。對501稀釋劑質量分數為5%的用量下的灌封料固化物進行了測試，結果如表2。從表2可知，該固化物具有良好的電氣絕緣性，極佳的彈性及較高的沖擊強度。
表2 灌封膠固化物性能 項目 體積電阻/MΩ 邵氏硬度 沖擊強度/kJ?m-2 介電強度(25℃)/(kV?mm) 吸水性/%(24h，25℃)
測試指標 >500 15～201 80 >25 <0.3
3結果與討論
3.1環氧稀釋劑的選擇
單獨使用可撓性環氧樹脂作為灌封料，加人無機填料后，粘度明顯增大，不利于操作和消泡。因此必須加入環氧稀釋劑以降低粘度，增加膠液的流動性及滲透性，并延長膠液適用期。稀釋劑分為活性稀釋劑與非活性稀釋劑，非活性稀釋劑不參與固化反應，加入量過多，往往易造成產品收縮率提高，降低產品力學性能及熱變形溫度，本配方棄之不用；活性稀釋劑如501可參與反應。適量加入對產品各項性能影響較小；綜合各種因素，501加入量為0～10份較為合適。
3.2增韌劑的選擇
由于可撓性環氧樹脂本身具有足夠的柔韌性，加入增韌劑主要是降低產品成本，減小復合材料粘度。以非活性增韌劑如鄰苯二甲酸酯類(DBP，DOP)為主體，由于DOP，DBP不參與反應，加入量過多，會影響產品的熱變形溫度及產品力學性能，但適量加入可降低成本，經實驗，DBP加入量以0～2份為好。
3.3固化劑的選擇[3]
環氧樹脂固化劑是影響灌封材料關鍵的因素之一。低分子質量胺由于毒性大，已逐步為各種類型的改性胺所取代。由于要求灌封料固化物的體積電阻大于500 MΩ，對固化劑本身的電性能就有一定的要求；如果液態固化劑體積電阻10MΩ以下，在固化物中有少量殘余物，將影響固化產物的電性能，難以達到500MΩ以上。實驗分別選擇聚酰胺30#、苯酚改性曼尼希胺、自制300#改性胺948，結果發現，聚酰胺初期能達到500M以上，2個星期后變為300MΩ，苯酚改性曼尼希胺難以達到要求，而自制300#改性胺948的固化物一直都維持在500-∞之間，并且接近無窮大，顯示了極佳的電氣絕緣性及時間持久性，是極為理想的固化劑。
3.4固化促進劑的選擇
可供選擇的促進劑有DMP-30、芐基二甲胺等叔胺類物質，綜合效果及成本因素，選擇DMP-30為促進劑，隨著溫度的變化可在0.5份進行調節。具體變化如下：0～10℃加量為5份，10～20℃，加量為3份；20℃以上，加量為0～2份。
3.5黑色膏與消泡劑用量的確定
黑色膏的加量直接影響產品顏色的一致性，經比較，根據需要，黑色膏可在0～5份進行調節。消泡劑的加量與A組份粘度、表面光潔度有關，加入過多，消泡明顯，但易在產品表面產生油花；加入過少，起不到消泡作用，經比較，加入量以0～2份為佳。
4結論
綜合上述研究，利用可撓性環氧樹脂、300#改性胺固化劑948，可以制備體積電阻大于500 MΩ的彈性黑色灌封膠；該膠具有極佳的電氣絕緣性，可廣泛應用于電子電氣元件的絕緣、防潮、防震等灌封，是一種值得推廣的彈性灌封料。
參考文獻：
[1]趙世榮．液體聚合物密封材料[M]．北京：化學工業出版社．1980．113．
[2]謝文峰，管穎超，馬連弟．阻燃彈性灌封料的研究[J]．四川師范大學學報(自然科學版)，2001，24(2)：168-170．
[3]劉景民，王洛禮，公瑞煜．透明柔韌性環氧樹脂室溫固化劑的合成與性能[J]．熱固性樹脂．2000．15(2)：21．23.
