新型材料在电器领域中的应用

孟德双

(四川省工业设备安装公司, 四川成都 610031)

进入21世纪以来，电力事业获得了突飞猛进地发展，电网覆盖面积逐渐扩大，电网系统的等级越来越高。随着科学技术地发展，一大批新型节能材料逐渐应用在电力系统当中，不但减少了电力能源的浪费，而且为电力的安全输送提供了坚实的保障，尤其是环氧树脂材料在电力系统中的应用，使得电力系统发生了质的改变，因此对新型材料——环氧树脂材料进行系统全面地分析研究，就显得尤为重要。

1 新型节能材料简介

环氧树脂已经在电子电器行业中得到广泛应用，并取得了十分出色的成绩，例如灌封技术的应用，灌封技术是将液态的环氧树脂注入到含有电器元件容器之内，使环氧树脂与电器元件融合在一起，从而获得性能更加优异的电器产品。灌封技术可以有效避免电子元器件暴露在空气之中，防止电子元器件出现腐蚀氧化的现象，除此之外，采用灌封技术的元器件体积更小、绝缘性能更好，可以大大增加电子元器件的抗压抗冲击能力。

环氧树脂材料在大型电器中也得到了广泛的应用，随着电力建设的逐步发展，电机向着功率更大、稳定性更好、绝缘性能更好的方向发展，而环氧树脂就是一种很好的绝缘材料。环氧树脂的发展和应用使我国的绝缘技术和电机技术都获得飞速发展，与发达国家之间的差距也正在缩小。

2 环氧树脂的生产工艺

2.1 环氧树脂的成分分析

环氧树脂的类型很多，当使用的场合不同时，其生产工艺和化学成分也有很大的差异，如表1、表2所示为环氧树脂的主要成分比例以及不同填充料的作用。

表1 环氧树脂的主成分

表2 不同填充料的作用

2.2 环氧树脂材料的浇筑工艺

在环氧树脂材料浇筑过程中，首先根据实际需要对环氧树脂、填充料、固化剂等材料进行一个合适的配比设计，并搅拌均匀；然后将混合材料注入到制作好的模具当中，当混合材料充分固化之后，就会得到一个与模具完全相同的浇筑件。目前，环氧树脂材料的浇筑方法有三种：第一种是常压浇筑法；第二种是真空浇筑法；第三种是自动压力凝胶成型技术。浇筑件的要求不同，采用的浇筑方法也存在相应的差异：例如高压开关绝缘材料的浇筑经常使用真空浇筑法，这种方法可以提高浇筑材料的密实度、减少气泡的产生，使得绝缘材料获得更加优异的性能。

根据物料填充的模式不同可以分为两种浇筑方式，第一种是常压浇筑法，是指浇筑材料自动流入模具内；第二种是压注法，是指通过外界施加一定的压力，将浇筑材料注入模具内。根据混合材料固化的温度不同可以分为两种：一种是常温浇筑法；另一种是高温浇筑法。根据固化速度不同可以分为两种：一种是普通固化法，一般固化时间为10 h左右；另一种是快速固化法，固化时间一般为15 min。在实际操作过程中，可以根据不同需要选择不同的浇筑工艺。

3 新型节能材料的应用分析

3.1 环氧树脂材料在电器方面的应用

随着科学技术的不断进步，高压电子元器件的需求量呈现出大幅度增大，而加热固化双组分环氧灌封料是高压电子元器件中重要的绝缘材料，其用量规模约占环氧树脂整体规模的30 %。加热固化双组分环氧灌封材料在使用过程中，不但工艺性能好，而且适应范围广，液体状态下粘性较低，不会对施工场所造成太大的污染，逐渐取代了传统的电器元件绝缘材料，目前已经成为电子电器工业的新宠。而单组分环氧灌封料是近年来出现的新型节能材料，该材料具有加工方便、成型快，工艺要求较低等多种优点，在多个行业领域中得到了极大的推广和应用。

目前很多国家都将双组分环氧灌装材料用在电子电器的制造当中，日本的新型节能材料和电子电器技术最为先进，因此该国家的双组分环氧灌装材料的用量最大，为全球范围内双组分环氧灌装材料总数的40 %，其次是欧洲地区，用量约为24 %，而我国的用量仅有13 %，由此说明我国双组分环氧灌装材料的应用还有很大的发展空间。

3.2 环氧树脂材料在电力设备方面的应用

环氧树脂具有绝缘性能好、强度高等显著特点，因此在电力设备中的应用也极为广泛，环氧树脂主要用在电磁铁、电机等电器绝缘部件的浇筑上。目前，电力设备的绝缘浇筑技术由最初的常压浇筑，到后来的真空浇筑，再到后来的自动压力凝胶成型技术，充分说明环氧树脂材料绝缘浇筑技术获得了突飞猛进的发展，已经成为电力设备生产过程中不可缺少的一部分。环氧树脂的性能和生产工艺已经远远超过了传统的陶瓷绝缘技术、玻璃绝缘技术，因此在未来的电力设备发展过程中，环氧树脂一定会得到更大的发展空间。

3.3 环氧树脂在生产生活方面的应用

灌封稀释剂按照性质不同可以分为两种：一种是活性稀释剂；另一种是非活性稀释剂，在实际生产过程中，使用最多的是非活性稀释剂，活性稀释剂的化学性能稳定，与固化剂之间只有物理渗透作用，但是该物质有一定的挥发性，在挥发过程中会给固化物质留下一定的缝隙，因此活性稀释剂不适合用在较厚的涂层之中。甚至固化表面会产生巨大的张力，进而影响到材料表面的光滑度。固化剂受到温度的影响非常小，普通的环氧树脂最低可承受-60 ℃的低温，最高可承受100 ℃的高温，有的特殊的环氧树脂低温胶可以承受-196 ℃的低温，环氧树脂高温胶可承受396 ℃的高温，这使得环氧树脂的使用范围非常广泛。而且环氧树脂属于新型节能环保材料，几乎没有毒性，不会对人体产生刺激性伤害，因此在生产生活中得到了广泛应用。

4 环氧树脂材料的未来发展趋势

随着电力设备的发展速度越来越快，环氧树脂材料也得到相应的改进，例如在大型电力设备上，绝缘材料不但需要有良好的绝缘性能，还需要承受高温，因此在未来的发展过程中，环氧树脂材料应该向着耐高温的方向发展。现在的环氧树脂材料容易出现裂缝、气泡等现象，还无法应用在一些对部件结构性能要求较高的场所中，因此环氧树脂材料的力学性能应该得到进一步改进。随着各行各业对火灾控制越来越严格，因此需要不断提高环氧树脂材料的阻燃性，降低火灾发生的可能性。除此之外，环氧树脂还应该向着降低吸水性、降低收缩率等方向发展，使得环氧树脂得到更加广泛的应用。

在电子技术蓬勃发展的今天，半导体的需求量非常大，而目前的环氧树脂材料还无法满足半导体元器件的使用需求，因此在未来的发展过程中，如何提高环氧树脂的结构性能，使得环氧树脂材料在半导体中得到应用，是世界范围内新型材料企业都应该关注的问题。在传统的环氧材料半导体元器件生产过程中，环氧树脂很容易出现老化、开裂、分层等现象，使得半导体的使用性能大大降低，因此在未来的研发过程中，应该进一步降低环氧树脂材料的膨胀系数，降低灌封材料的内应力，从而提高灌封材料的结构性能。

在另一方面，目前已经有新型材料企业将环氧树脂材料应用在印刷线路板上，但是这种印刷版需要有锡浴过程，普通的环氧树脂根本无法承受200 ℃的高温，因此环氧树脂材料在印刷板上的应用还处于研发阶段，进一步提高环保树脂材料的耐高温性就显得尤为重要。在航空航天领域中，电子元器件需要经受高温、低温、高压、低压等多种复杂恶劣的环境，但是目前的环氧树脂依然无法满足这样的要求，因此如何优化环氧树脂的性能，使得环氧树脂在电子印刷板、航空航天领域中得到广泛使用，是环氧树脂未来的发展方向。

5 结束语

本文首先对新型节能材料的概念进行阐述分析，然后以环氧树脂为例，对环氧树脂的成分、浇筑工艺进行系统全面地分析研究，进而对新型节能材料有一个简单的认识；然后从电子电器、电力设备、生产生活方面对环氧树脂的应用进行全面细致地分析研究，对环氧树脂的重要性有一个更深的认识；最后对环氧树脂材料的发展趋势做出了评测预估，得出在未来的发展过程中，要不断提高环氧树脂的耐高温性能、抗压能力、力学性能等等，使得环氧树脂得到更加广泛的应用。