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填料對力學(xué)性能的影響

時間:2013-12-12 10:03來源:未知 作者:admin 點(diǎn)擊:
為了改善環(huán)氧樹脂固化物的機(jī)械強(qiáng)度所使用的填料占據(jù)了所用填料的大部分。 由于填料的種類、形狀、粒度及添加量的不同,還有多種填料的組合等,使得環(huán)氧樹脂固化物的機(jī)械強(qiáng)度變

      為了改善環(huán)氧樹脂固化物的機(jī)械強(qiáng)度所使用的填料占據(jù)了所用填料的大部分。

由于填料的種類、形狀、粒度及添加量的不同,還有多種填料的組合等,使得環(huán)氧樹脂固化物的機(jī)械強(qiáng)度變化很大。

添加SiO2對線型酚醛環(huán)氧樹脂/酸酐體系(添加硅烷偶聯(lián)劑)彎曲特性和壓縮特性的影響。體系添加硅烷偶聯(lián)劑是為了改善這種場合下樹脂和粒子的黏著性。

超細(xì)水晶粉對環(huán)氧樹脂E-51/DDS體系粘接45#鋼抗剪強(qiáng)度影響指出,剪切強(qiáng)度隨填料用量的增加而略呈線性增加,當(dāng)用量為20%時達(dá)到最大值67.2MPa,提高了27%,分析認(rèn)為,當(dāng)填料加入量較少時,填料顆粒均勻地分散在環(huán)氧樹脂基體中,有利于降低膠黏劑體系的收縮,從而降低并且均勻膠黏劑固化過程中的殘余應(yīng)力,所以當(dāng)填料增加時,抗剪切力學(xué)性能會提高。但是當(dāng)填料的加入量超過一定比例時,填料產(chǎn)生的應(yīng)力場會交疊使膠黏劑粘結(jié)性能和抗剪切性能下降。

環(huán)氧樹脂固化物的耐熱沖擊,成型收縮,線膨脹系數(shù)等,也由于添加的填料種類、添加量不同而異。與為添加填料的相比,黏土、氫氧化鋁、氧化鋁、碳酸鈣、SiO2等的耐熱沖擊性反倒降低。因此添加填料不一定就增加耐熱沖擊性。

通過增加向環(huán)氧樹脂添加的無機(jī)填料,會提高熱傳導(dǎo)性(熱導(dǎo)率),無機(jī)填料的添加量因粒子的大小、形狀的不同而有所不同,因此以各種填料的同一添加量比較其熱導(dǎo)率是困難的。

以鋁粉、納米鉆石粉添加到環(huán)氧樹脂/鄰苯二甲酸酐體系中,研究填料的形狀、尺寸和用量對材料熱導(dǎo)率的影響。對同一種填充顆粒,當(dāng)顆粒尺寸在相同大小時,復(fù)合材料熱導(dǎo)率的變化規(guī)律相似。鉆石的熱導(dǎo)率遠(yuǎn)高于鋁,但是,當(dāng)填料粒子的體積分?jǐn)?shù)50%時,納米鉆石填充的復(fù)合材料熱導(dǎo)率低于鋁填充的復(fù)合材料。

無機(jī)填料添加到環(huán)氧樹脂組成物中,使可燃成分(樹脂成分)所占比例降低,通??墒蛊淙紵芙档停岣呷键c(diǎn),賦予樹脂固化物耐燃性。然而由于各領(lǐng)域?qū)Νh(huán)氧樹脂固化物阻燃要求所設(shè)計的規(guī)格(或標(biāo)準(zhǔn))不同,就必須對無機(jī)填料進(jìn)行有針對性地選擇。一般情況下,在化學(xué)結(jié)構(gòu)中含有水的填料阻燃效果要好,如果使用三氧化二銻時,與有機(jī)鹵化物并用,可獲取更好的阻燃效果。

環(huán)氧樹脂由于電性能好,作為電絕緣性材料廣為使用。并且為其多種目的實(shí)施而添加無機(jī)填料。因此環(huán)氧樹脂固化物的電絕緣性、耐電壓性、介電特性等容易受添加的填料的影響。實(shí)際上這些性能,其初始值受環(huán)氧影響、經(jīng)時變化,出現(xiàn)問題的情況也不少。當(dāng)然填料的種類對電氣特性會產(chǎn)生很大影響,為了某一目的而選擇的填料必須對其賦予電氣怎樣的影響進(jìn)行研究。填料中的吸濕性大、且在水的作用下易離子化的,當(dāng)混入環(huán)氧樹脂中時,必須要考慮到這種填料對電絕緣性的降低影響。

除了化學(xué)成分上含親水基的填料之外,易含水分的物理相撞也必須考慮。例如,許多纖維狀填料吸濕性都較大。因此除了選擇電絕緣性良好的填料之外,還要進(jìn)行特殊的表面處理,預(yù)先燒結(jié)除去雜質(zhì)。通常作為電氣用環(huán)氧樹脂的填料,廣為使用SiO2,氧化鋁,云母等。

與一般的SiO2相比,熔融二氧化硅的高溫絕緣性受濕度影響的經(jīng)時變化少,并且介電特性優(yōu)良,熱膨脹小等,在半導(dǎo)體反面的環(huán)氧樹脂成型材料,超高壓變壓器用澆注環(huán)氧樹脂等多使用這種填料。作為特殊的用途,可以使用熱傳導(dǎo)性及高溫絕緣性優(yōu)良的氮化硼(BN)等作為高溫絕緣用環(huán)氧樹脂的填料。

在將無機(jī)填料添加到環(huán)氧樹脂時,給作業(yè)上到來最大的問題是環(huán)氧樹脂組成物黏度的增高。黏度增高,基于使用環(huán)境的不同,是缺陷也是長處。

當(dāng)將環(huán)氧樹脂用于澆鑄時,黏度問題就成了制的關(guān)注的問題。黏度受填料的種類、形狀及粒度的制約,為要取得適宜的作業(yè)性,需要將不同種類或不同粒度的填料組合一起使用。為了保證在實(shí)際澆鑄中環(huán)氧樹脂體系的年度不大于2500mPas,而采用硅灰石(300目)和硅微粉(200目)組成的復(fù)合填料。硅灰石(短纖維狀,長徑比51)填充量大可提高材料的韌性,但易發(fā)生相互纏結(jié)、使體系黏度增加,加入適當(dāng)長徑比的SiO2(或Al2O3),可有效解除纏結(jié),降低體系黏度,提高硅灰石的添加量。最后以如下配比獲得滿意結(jié)果,DER331:硅灰石:硅微粉=100:138:25,總填料62%,黏度2200mPas。添加同樣量填料情況下,力度小則黏度會增加,且觸變性等也隨之變化,在一定樹脂中添加量變少。

相反,填料粒度大黏度上升少,放置時會出現(xiàn)沉降問題。因此將細(xì)的填料和粗的填料組合在一起使用,添加合適的量,控制黏度不上升,同時也解決澄江等問題。為了取得觸變性可以使用微硅粉、石棉等。如果環(huán)氧樹固化放熱,固化時收縮亦大,添加無機(jī)填料可將固化放熱降低許多,固化收縮亦減少。僅就此目的使用填料的場合也不少。

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