專利名稱：環(huán)氧樹脂灌封膠的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種環(huán)氧樹脂灌封膠，與金屬和非金屬電子器件黏附力牢固，特別適合于灌注電機(jī)(如高速微型電機(jī))定子之類的電工產(chǎn)品。屬樹脂類化工粘合劑。
背景技術(shù)：
環(huán)氧樹脂灌封膠是由基體、固化劑按一定比例混合而成，為改變其性能使之滿足不同的工作環(huán)境的需要再適當(dāng)加入增韌劑、促進(jìn)劑、稀釋劑和填料等。改變各種成分的配比極大地影響灌封膠的機(jī)械性能，亦即改變了它的工作環(huán)境；反過(guò)來(lái)講，不同的工作環(huán)境要求灌封膠具有不同的機(jī)械性能。從器件周圍是否存在運(yùn)動(dòng)著的物質(zhì)而言，人們一般將工作環(huán)境區(qū)分為靜態(tài)環(huán)境和動(dòng)態(tài)環(huán)境。例如機(jī)箱內(nèi)的電源變壓器工作于靜態(tài)環(huán)境，而電機(jī)的定子工作于動(dòng)態(tài)環(huán)境。
所提供的對(duì)比文獻(xiàn)涉及的灌封膠工作于溫度反復(fù)變化的環(huán)境中，屬于靜態(tài)環(huán)境。例如，彭靜等四人在《新型環(huán)氧灌封膠的研究》(雜志名稱熱固性樹脂，第16卷第5期，2001.9)一文中配制的灌封膠滿足的技術(shù)指標(biāo)僅為a.在環(huán)境溫度范圍內(nèi)(-50～130)℃灌封件經(jīng)5次溫度循環(huán)后不開裂；b.在上述溫度范圍內(nèi)，剪切強(qiáng)度≥10MPa；c.無(wú)揮發(fā)份；d.灌封膠對(duì)漆包線無(wú)腐蝕。
為此，他們所選用的配方是A組分TDE-86環(huán)氧150克，F(xiàn)-54酚醛環(huán)氧25克，耐熱聚醚30克，液體丁氰橡膠-26 15克，稀釋劑20克；B組分m(改性酸酐(含1％改性咪唑))∶m(非活性硅微分)＝1∶1，m(A)∶m(B)＝5∶8。
黃北等三人在《回掃變壓器用環(huán)氧灌封材料的研制與應(yīng)用》(雜志名稱絕緣材料通訊，1995.1)一文中所提供的灌封膠僅增加了阻燃性，以適應(yīng)電視機(jī)的環(huán)境要求，仍屬于靜態(tài)環(huán)境。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及的環(huán)氧樹脂灌封膠可工作于動(dòng)態(tài)環(huán)境中，例如當(dāng)微電機(jī)工作時(shí)，轉(zhuǎn)子以(20000～50000)轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)其表面的空氣介質(zhì)高速掠過(guò)定子表面，因此對(duì)灌封膠的機(jī)械性能提出了特殊要求，從而必須調(diào)整灌封膠的成分和比例。
為此，一種環(huán)氧樹脂灌封膠以TDE-85#環(huán)氧樹脂為基體；為賦予灌封膠較好的絕緣性能用甲基四氫苯酐作為固化劑；熱固性聚氨酯和活性納米氧化物(包括活性納米氧化硅、活性納米氧化鋁、活性納米氧化鈦)為增韌劑；低分子環(huán)氧樹脂為稀釋劑；為使灌封膠具有較小的線性膨脹系數(shù)用活性硅微粉(或活性氫氧化鋁)作填料；為使灌封膠具有較好的機(jī)械性能用2-甲基咪唑與環(huán)氧丙烷丁基醚加成物、2-甲基咪唑作、2-乙基-4-甲基咪唑作為復(fù)合促進(jìn)劑。并預(yù)先制備成A、B兩種組分。例如A組分的制備將56克TDE-85#環(huán)氧樹脂基體、17.8克聚氨酯和7克活性納米氧化物組成的增韌劑、2.6克低分子環(huán)氧樹脂稀釋劑混合并攪拌均勻，經(jīng)超聲震動(dòng)30分鐘后，在真空中度≤10mmHg柱的真空烘箱中脫泡；B組分的制備在73.8克甲基四氫苯酐固化劑中加入適量(例如1克)由2-甲基咪唑與環(huán)氧丙烷丁基醚加成物、2-甲基咪唑作、2-乙基-4-甲基咪唑(三者的質(zhì)量比為5∶1∶1)組成的復(fù)合促進(jìn)劑，并在加熱條件下混合均勻，之后再向其中加入110.2克的活性硅微粉填料；將A、B二組分分別置于烘箱中，于85℃～90℃預(yù)熱30分鐘后混合之(即A、B組份的質(zhì)量比為1∶2.2)，攪拌均勻，再進(jìn)行真空脫泡即成為可供灌注用的灌封膠。
灌注方法為將電機(jī)定子、聚四氟乙烯模具、灌封膠一同置于90℃的烘箱中預(yù)熱30分鐘后，于0.01mm汞柱條件下灌注，之后再置于80℃的烘箱中，先保溫1小時(shí)，然后在十分鐘內(nèi)升溫至120℃，保溫3小時(shí)后取出，自然冷卻至室溫。
上述用量可折算成如下質(zhì)量百分比供加大用量時(shí)使用配制A組分時(shí)TDE-85#環(huán)氧樹脂基體、聚氨酯增韌劑、活性納米氧化物(如氧化硅、氧化鋁、氧化鈦等)增韌劑、低分子環(huán)氧樹脂活性稀釋劑分別占A組分總質(zhì)量的66％～72％、21％～26％、8％～12％和2％～5％；配制B組分時(shí)甲基四氫苯酐固化劑、質(zhì)量比為5∶1∶1的2-甲基咪唑與環(huán)氧丙烷丁基醚加成物、2-甲基咪唑作、2-乙基-4-甲基咪唑組成的復(fù)合型促進(jìn)劑、活性硅微粉或活性氫氧化鋁填料分別占B組分總質(zhì)量的38％～45％、0.4％～1.0％、55％～60％；A、B組分混合的質(zhì)量比為1∶2.2～2.5。
本發(fā)明所采用脂環(huán)族環(huán)氧樹脂TDE-85#具有粘度低、環(huán)氧值高、反應(yīng)活性高等優(yōu)點(diǎn)，以其作灌封膠的基體，能確保灌封膠的機(jī)械性能；使用活性納米氧化物作增韌劑，并與活性硅微分(或活性氫氧化鋁)填料共用，不但可增加灌封材料的韌性，還可提高其耐磨性，是本發(fā)明獨(dú)有的特點(diǎn)。
本發(fā)明提供的環(huán)氧樹脂灌封膠具有如下性能(1)機(jī)械性能抗剪切強(qiáng)度≥17MPa抗沖擊強(qiáng)度≥10KJ/m2抗彎曲強(qiáng)度≥75MPa(2)吸水率(％) ≤0.1(3)體積電阻率(Ωcm-3)≥1×1014(4)固化溫度(℃) 80～120(5)固化時(shí)間(小時(shí)) 3～5(6)灌封后的定子經(jīng)-50℃～130℃三次溫度循環(huán)后不開裂(7)灌封后的定子在電機(jī)工作時(shí)定子表面的灌封膠無(wú)粉末脫落
(8)灌封材料線性膨脹系數(shù)(mm/℃)≤2.95×10-5本發(fā)明與現(xiàn)有的灌封膠相比，其突出的特點(diǎn)是粘度低、固化物線性膨脹系數(shù)低、可操作時(shí)間長(zhǎng)、固化溫度較低、固化時(shí)間較短。用本發(fā)明的灌封膠灌封的高轉(zhuǎn)速微電機(jī)定子在轉(zhuǎn)子以(20000～50000)轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，定子表面的灌封膠不呈粉末狀脫落，該特點(diǎn)為現(xiàn)有灌封膠所不具備。
具體實(shí)施例下面給出本發(fā)明所涉及的環(huán)氧樹脂灌封膠的幾種優(yōu)選實(shí)施例。從中也可以看出按比例加大其中各種成分的質(zhì)量不會(huì)改變灌封膠的性能。
實(shí)施例1A組分的制備將26.2克TDE-85#環(huán)氧樹脂基體、8.6克聚氨酯和3.1克活性納米氧化硅增韌劑、1.3克低分子環(huán)氧樹脂稀釋劑混合并攪拌均勻，經(jīng)超聲震動(dòng)30分鐘，然后，在真空度不大于10mm汞柱的烘箱中脫泡；B組分的制備將34.8克甲基四氫苯酐固化劑中加入適量(例如0.5克)由2-甲基咪唑與環(huán)氧丙烷丁基醚加成物、2-甲基咪唑作、2-乙基-4-甲基咪唑(三者的質(zhì)量比為5∶1∶1)組成的復(fù)合促進(jìn)劑混合均勻，再向其中加入58.6克的活性硅微粉填料，混合均勻；將A、B組分分別放在烘箱中，于85℃～90℃預(yù)熱30分鐘后混合(即A、B組分的質(zhì)量比為1∶2.4)，攪拌均勻后，在真空度不大于10mm汞柱的烘箱中脫泡；灌注方法為將電機(jī)定子、聚四氟乙烯模具、灌封膠一同置于90℃的烘箱中預(yù)熱30分鐘后，于0.01mm汞柱條件下灌注，之后再置于80℃的烘箱中，先保溫1小時(shí)，然后在十分鐘內(nèi)升溫至120℃，保溫3小時(shí)后取出，自然冷卻至室溫。
實(shí)施例2A組分的制備將82克TDE-85#環(huán)氧樹脂基體、25.8克的聚氨酯和11.1克的活性納米氧化鋁增韌劑、3.7克低分子環(huán)氧樹脂稀釋劑攪拌均勻，經(jīng)超聲震動(dòng)30分鐘，然后，在真空度不大于10mm汞柱的烘箱中脫泡；B組分的制備將119.4克甲基四氫苯酐固化劑中加入適量的(例如1.7克)由2-甲基咪唑與環(huán)氧丙烷丁基醚加成物、2-甲基咪唑作、2-乙基-4-甲基咪唑(三者的質(zhì)量比為5∶1∶1)組成的復(fù)合促進(jìn)劑，混合均勻，在向其中加入1 56.5克的活性氫氧化鋁填料，混合均勻；將A、B組分分別在烘箱中，于85℃～90℃預(yù)熱30分鐘后混合(即A、B組分的質(zhì)量比為1∶2.3)，攪拌均勻后，在真空度不大于10mm汞柱的烘箱中脫泡；灌注方法同上。
實(shí)施例3A組分的制備將221.8克的TDE-85#環(huán)氧樹脂基體、73.9克聚氨酯和30.2克的活性納米氧化鈦增韌劑、10.2克低分子環(huán)氧樹脂稀釋劑、攪拌均勻，經(jīng)超聲震動(dòng)30分鐘，然后，在真空度不大于10mm汞柱的烘箱中脫泡；B組分的制備將323.7克甲基四氫苯酐固化劑中加入適量的(例如7.7克)由2-甲基咪唑與環(huán)氧丙烷丁基醚加成物、2-甲基咪唑作、2-乙基-4-甲基咪唑(三者的質(zhì)量比為5∶1∶1)組成的復(fù)合促進(jìn)劑混合均勻，在向其中加入439.3克的活性硅微粉填料，混合均勻；將A、B組分分別在烘箱中，于85℃～90℃預(yù)熱30分鐘后混合(即A、B組分的質(zhì)量比為1∶2.3)，攪拌均勻后，在真空度不大于10mm汞柱的烘箱中脫泡；灌注方法同上。
實(shí)施例4A組分的制備將2212.5克TDE-85#環(huán)氧樹脂基體、693.5克聚氨酯和297.2克活性納米氧化鋁增韌劑、99.1克低分子環(huán)氧樹脂稀釋劑混合并攪拌均勻，經(jīng)超聲震動(dòng)30分鐘，然后，在真空度不大于10mm汞柱的烘箱中脫泡；B組分的制備將3170克甲基四氫苯酐固化劑中加入適量(例如39.6克)由2-甲基咪唑與環(huán)氧丙烷丁基醚加成物、2-甲基咪唑作、2-乙基-4-甲基咪唑(三者的質(zhì)量比為5∶1∶1)組成的復(fù)合促進(jìn)劑混合均勻，在向其中加入4715.6克活性硅微粉填料，混合均勻；將A、B組分分別在烘箱中，于85℃～90℃預(yù)熱30分鐘后混合(即A、B組分的質(zhì)量比為1∶2.4)，攪拌均勻后，在真空度不大于10mm汞柱的烘箱中脫泡；灌注方法同上。
從上述四個(gè)實(shí)施例中可以計(jì)算出配制A組分時(shí)，TDE-85#環(huán)氧樹脂基體、聚氨酯增韌劑、活性納米氧化物增韌劑、低分子環(huán)氧樹脂活性稀釋劑分別占A組分總質(zhì)量的66％～72％、21％～26％、8％～12％和2％～5％；配制B組分時(shí)，甲基四氫苯酐固化劑、質(zhì)量比為5∶1∶1的2-甲基咪唑與環(huán)氧丙烷丁基醚加成物、2-甲基咪唑作、2-乙基-4-甲基咪唑組成的復(fù)合型促進(jìn)劑、活性硅微粉或活性氫氧化鋁填料分別占B組分總質(zhì)量的38％～45％、0.4％～1％、55％～60％；A、B組分混合的質(zhì)量比為1∶2.2～2.5。
對(duì)所有灌注試樣的性能測(cè)試結(jié)果如下表。

從上述測(cè)試結(jié)果可以看出，所制備的灌封膠性能穩(wěn)定。
權(quán)利要求
1.一種環(huán)氧樹脂灌封膠是預(yù)先將環(huán)氧樹脂基體，增韌劑和稀釋劑制備成A組分，將液體酸酐類固化劑、咪唑類促進(jìn)劑和填料制備成B組分，而后混合使用的灌封材料，其特征在于它以TDE-85#為環(huán)氧樹脂基體，甲基四氫苯酐為固化劑；2-甲基咪唑與環(huán)氧丙烷丁基醚加成物、2-甲基咪唑、2-乙基-4甲基咪唑三種物質(zhì)為復(fù)合型促進(jìn)劑，聚氨酯和活性納米氧化物為增韌劑，低分子環(huán)氧樹脂為稀釋劑，活性硅微粉或活性氫氧化鋁為填料；配制A組分時(shí)，TDE-85#環(huán)氧樹脂基體、聚氨酯增韌劑、活性納米氧化物增韌劑、低分子環(huán)氧樹脂活性稀釋劑分別占A組分總質(zhì)量的66％～72％、21％～26％、8％～12％和2％～5％；配制B組分時(shí)，甲基四氫苯酐固化劑、質(zhì)量比為5∶1∶1的2-甲基咪唑與環(huán)氧丙烷丁基醚加成物、2-甲基咪唑作、2-乙基-4-甲基咪唑組成的復(fù)合型促進(jìn)劑、活性硅微粉或活性氫氧化鋁填料分別占B組分總質(zhì)量的38％～45％、0.4％～1.0％、55％～60％；A、B組分混合的質(zhì)量比為1∶2.2～2.5。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種環(huán)氧樹脂灌封膠，它以TDE－8文檔編號(hào)C09K3/10GK1583928SQ200410013778
公開日2005年2月23日 申請(qǐng)日期2004年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月27日
發(fā)明者郭艷宏 申請(qǐng)人:哈爾濱工程大學(xué)