一种高性能环氧树脂界面剂的合成及性能研究

朱冬楠 田金涛 关国庆 侯亚峰

摘 要：通过研究进口界面剂对环氧树脂固化物与金属嵌件界面性能的影响，开发出新型环氧树脂界面剂，并对其热老化性能及力学性能进行研究。结果表明：该新型环氧树脂界面剂处理过的拉伸试棒强度达到45MPa，且高温老化后性能衰变小，180℃高温老化试验后的拉伸强度仍然超过35MPa。

关键词：环氧树脂；界面剂；高耐热；高强度

中图分类号：TQ630.4 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2018）19-0070-03

Study on Synthesis and Performance of a High Performance

Epoxy Resin Interface Agent

ZHU Dongnan TIAN Jintao GUAN Guoqing HOU Yafeng

（Henan Pinggao Electric Limited Company ，Pingdingshan Henan 467001）

Abstract： A new type of epoxy resin interface agent was developed by studying the influence of the interface agent on the interfacial properties of the epoxy resin solidified and the metal inlay， and the thermal aging and mechanical properties of the epoxy resin were studied. The results showed that the tensile strength of the new epoxy resin interfacial agent was 45MPa， and the performance decay was small after high temperature aging， and the tensile strength of the new epoxy resin after aging at 180℃ was still more than 35MPa.

Keywords： epoxy resin；interface agent； high heat resistance； high strength

高压开关设备中的绝缘子通常带有金属嵌件，其生产过程是在模具中预先装入金属嵌件，浇入树脂物料，固化结束后，浇注件的金属嵌件和环氧树脂物料紧密粘接在一起。由于环氧树脂物料和嵌件金属的性能参数不同，其界面处会产生应力集中、容易造成剥离等缺陷[1]。因此，在浇注前，必须对金属嵌件进行表面处理，增强与树脂的粘接强度。在环氧树脂浇注生产中，提高金属嵌件与环氧树脂的粘接强度是普遍性的工艺难题。

目前，嵌件与环氧树脂的界面处理最好的方法是涂覆界面剂，而性能好的界面剂全部依赖于进口。本文通过对自主研发的国产界面剂MA6304工艺进行优化，成功替代了进口界面剂，摆脱了关键工艺、材料受制于人的困境。

1 工艺方案

1.1 原材料

试验用原材料见表1。

1.2 試验方法及过程

1.2.1 界面剂配方。试验用的界面剂配方见表2。

1.2.2 界面剂的粘接机理。酚醛缩硅酮树脂与AFG-80氨基四官能团环氧树脂发生反应后可生成与金属附着力高的化合物，而2-乙基-4-甲基咪唑则作为两者反应的促进剂。羟基丁腈橡胶CTBN起到增润的作用。在浇注过程中，当温度升到180℃时，环氧基团再次打开，与环氧浇注料液中的环氧树脂交联在一起[2]。

1.2.3 嵌件处理。嵌件处理工序为：喷砂→酸洗碱洗→涂界面剂。

1.2.4 浇注试棒。浇注试棒的工序为：嵌件装模→浇注→一次固化→脱模→二次固化。浇筑后的试棒见图1。

1.2.5 测试方法。通过拉伸强度来表征粘接强度，拉伸强度试验按照《胶粘剂拉伸剪切强度的测定（刚性材料对刚性材料）》（GB/T 7124—2008）进行。拉力试验如图2所示，在两端嵌件上施加拉力，以5mm/min的速度拉伸，直至断裂[3]。设备：MTS微机控制电子万能试验机，型号：CMT6103；冷热循环机，型号：RGDJS-125。

2 测试结果及对比分析

2.1 常温下国产界面剂MA6304和进口界面剂的强度对比

在常温下，对国产界面剂MA6304和进口界面剂进行拉伸强度测试，测试结果如图3所示。

由图3可知，国产界面剂MA6304拉伸强度可达到并高于进口界面剂水平。

2.2 温度特性曲线

分别对国产界面剂MA6304和进口界面剂在温度为25、50、75℃和105℃下进行拉伸强度测试，测试结果见图4。

从图4可以看出，各温度阶段，国产界面剂MA6304的拉伸强度值均高于进口界面剂。

2.3 冷热循环后强度对比

将粘接好的试验棒放在冷热循环试验箱中，试验程序为-40～105℃各保持6h，进行10组循环。结果见图5。

由图5可知，经过冷热循环后，国产界面剂MA6304的拉伸强度仍高于进口界面剂强度。

2.4 老化温度对国产界面剂MA6304和进口界面剂拉伸强度的影响

在不同温度下（120、140、160℃和180℃）烘干2h后测试国产界面剂MA6304和进口界面剂的拉伸强度，结果见图6。

由图6可知，老化温度达180℃时，国产界面剂MA6304的拉伸强度达最高，且高于进口界面剂，基于安全考虑，老化温度设置不高于200℃。

2.5 老化时间对两种界面剂拉伸强度的影响

在180℃下，分别烘干（2、4、8、12h和16h），不同时间后测试国产界面剂MA6304和进口界面剂的拉伸强度[4]。老化时间-拉伸强度和老化时间外推曲线分别见图7和图8。

从图7可知，随着老化时间的增长，国产界面剂MA6304和进口界面剂的拉伸强度逐步降低，国产界面剂MA6304的各阶段强度仍高于进口界面剂，且两种界面剂的强度最低不低于35MPa。

由图8可知，根据国产MA6304界面剂的离散点拟合曲线与基线的交点外推出其老化时间为22h后，其强度低于35MPa。

3 结语

由公司自主研发的国产MA6304界面剂成功替代了进口界面剂，并提高了拉伸强度，不仅解决了进口采购时进度及价格受到极大制约的困难，且MA6304无刺激性气味，绿色环保，降低了对操作人员身体的伤害。

参考文献：

[1]侯亚峰.提高嵌件树脂结合力的工艺研究[J].热固性树脂，2016（1）：50-52.

[2]林忠文.对环氧浇注工艺问题的研究[J].科技成果纵横，2009（4）：79-80.

[3]李娟.瓷套粘接用胶粘剂配方及固化工艺研究[J].电瓷避雷器，2011（1）：7-11.

[4]刘敬福.填料对环氧树脂胶粘剂机械性能的影响[J].辽宁工程技术大学学报，2004（4）：536-537.