Le système de résine époxy à haut remplissage, avec ses excellentes résistance mécanique, isolation thermique, ignifuge et stabilité dimensionnelle, est devenu un matériau de base dans les domaines de fabrication haut de gamme mondiaux tels que l'encapsulation électronique, l'emballage de dispositifs électriques, le moulage de matériaux composites, les adhésifs haut de gamme et le moulage électrique. Sous les exigences d'une teneur élevée en solides, d'une conductivité thermique élevée et de formulations hautement ignifuges, l'ajout de charges inorganiques (telles que l'alumine,hydroxyde d'aluminium, oxyde de magnésium, micropoudre de silicium, nitrure de bore, etc.) dépasse souvent 60 % en poids. Cela entraîne des problèmes tels qu'une viscosité élevée du système, une mauvaise fluidité, une mouillabilité insuffisante, une difficulté à éliminer les bulles, une augmentation des défauts de formation et une mauvaise adaptabilité des processus d'application automatisés, qui deviennent des goulots d'étranglement clés limitant la qualité du produit et l'efficacité de la production.
L’augmentation anormale de la viscosité des systèmes époxy à haut remplissage n’est pas causée par un seul facteur, mais par la superposition de multiples mécanismes :
1. Mauvaise compatibilité à l'interface de la résine de charge : les charges inorganiques ont une forte polarité de surface et des groupes hydroxyles denses, formant de fortes interactions avec les matrices époxy non polaires, provoquant l'agglomération des particules et augmentant considérablement la résistance au frottement au sein du système ;
2. Surface spécifique déraisonnable et répartition granulométrique des charges : les charges nano et les charges ultrafines ont une grande surface spécifique, qui adsorbe un grand nombre de molécules de résine et forme une « couche de revêtement », entraînant une diminution de la phase mobile efficace ; Les charges à particule unique présentent de grands espaces et nécessitent davantage de remplissage de résine pour augmenter davantage la viscosité ;
3. La viscosité intrinsèque de la matrice de résine est relativement élevée : les résines époxy équivalentes élevées telles que le bisphénol A et les résines phénoliques ont de longues chaînes moléculaires et de fortes forces intermoléculaires. Lorsqu'elle n'est pas remplie, la viscosité atteint des milliers de mPa · s, et après un remplissage élevé, la viscosité augmente de façon exponentielle ;
4. Processus de dispersion insuffisant : faible efficacité de mélange, de broyage et de dispersion, décomposition et agrégation incomplètes des charges, formation d'agrégats secondaires, augmentation anormale de la pseudoplasticité et écoulement irrégulier du système ;
5. Manque ou mauvaise sélection d'additifs : Sans agents mouillants et dispersants efficaces ou agents de couplage, la tension interfaciale ne peut pas être réduite, la structure thixotropique du système est excessivement construite et la viscosité statique et la viscosité de construction sont toutes deux élevées.
Après avoir identifié la cause, grâce à une conception au niveau moléculaire, une modification de l'interface et un contrôle précis du processus, il est possible d'obtenir une réduction de viscosité contrôlable de 30 % à 80 % sans réduire la quantité de charge ajoutée ni sacrifier les performances après durcissement.
La matrice de résine est la base de la viscosité du système, et l'optimisation de la formule matricielle est la solution source pour réduire la viscosité, s'adapter aux exigences de protection de l'environnement, de faible volatilité et de fiabilité élevée des matériaux haut de gamme dans le monde entier.
La priorité doit être donnée à l'époxy de type bisphénol A de faible poids moléculaire (grade de faible viscosité E51/E44), à l'époxy aliphatique, à l'époxy cycloaliphatique et à l'époxy modifié dilué. La viscosité doit être contrôlée à 500-3000 mPa · s à 25 ℃, ce qui augmente l'efficacité de base de la réduction de la viscosité de plus de 40 % par rapport à l'époxy conventionnel à haute viscosité. L'époxy alicyclique combine une faible viscosité avec une résistance au jaunissement et aux intempéries, ce qui le rend adapté aux applications haut de gamme à l'étranger telles que l'électronique extérieure, le photovoltaïque et l'électronique automobile.
Abandonner les diluants volatils non réactifs et utiliser des diluants réactifs simples fonctionnels/bifonctionnels/multifonctionnels (butyl glycidyl éther BGE, allyl glycidyl éther AGE, éthylène glycol diglycidyl éther EGDE, néopentyl glycol diglycidyl éther) avec une quantité supplémentaire de 5 % à 15 % pour participer au durcissement de la réticulation sans résidu ni migration, évitant ainsi une diminution de la résistance thermique et de la force adhésive. Le diluant à double fonction présente la meilleure efficacité de réduction de viscosité et peut maintenir la densité de réticulation du matériau durci, ce qui convient aux exigences de résistance des systèmes à remplissage élevé.
Sélectionnez des amines grasses modifiées, des polyétheramines, des anhydrides à faible viscosité et des agents de durcissement latents à faible viscosité pour réduire la viscosité des composants de l'agent de durcissement, tout en améliorant la compatibilité avec la matrice époxy et en évitant une augmentation soudaine de la viscosité après le mélange. Les agents de durcissement polyétheramine sont livrés avec des segments de chaîne flexibles, qui peuvent réduire la friction au sein du système, équilibrer la réduction de la viscosité et l'amélioration de la ténacité, et répondre aux exigences strictes des nouveaux domaines mondiaux de l'énergie et du transport ferroviaire.
Les charges sont au cœur des systèmes à remplissage élevé, et la modification de la surface et la granulométrie sont des voies technologiques clés pour réduire la viscosité sans réduire la quantité de charges ajoutées, ainsi que la compétitivité fondamentale des formulations époxy haut de gamme.
Prétraitez la charge avec un agent de couplage silane (KH550/KH560/KH570), un agent de couplage titanate, un agent de couplage aluminate et un modificateur polymère hyperramifié pour former une couche de revêtement organique sur la surface de la charge.
-Réduire la polarité de surface, diminuer les liaisons hydrogène et les forces de van der Waals entre les particules et empêcher l'agglomération ;
-Améliorer la compatibilité avec la matrice époxy, réduire les vides d'interface et réduire la résistance à l'écoulement ;
-Après modification, la viscosité du système de remplissage élevé (≥ 70 % en poids) peut être réduite de 40 % à 60 %, tout en améliorant la conductivité thermique, l'isolation et la résistance mécanique du matériau durci.
Suivant la théorie de l'emballage serré, un système de classification à quatre niveaux composé de particules de grande taille, de taille de particule moyenne, de petite taille de particule et de taille nanométrique (telle que 50 μm + 10 μm + 2 μm + 50 nm) est adopté. Les charges de petite taille de particules comblent les espaces de grande taille de particules, réduisant considérablement la porosité du système et l'encapsulation de la résine. La viscosité peut être réduite de plus de 30 % pour la même teneur en solides. La conception du classement doit éviter l’ajout excessif de nano-charges pour éviter un rebond de viscosité dû à une surface spécifique excessive.
La priorité doit être donnée à l'utilisation de micropoudres de silicium sphériques, d'alumine sphérique et de nitrure de bore sphérique. La résistance au roulement des charges sphériques est bien inférieure à celle des charges irrégulières en forme de feuille et en forme d'aiguille, et la fluidité est considérablement améliorée. Il s’agit de la forme de remplissage préférée pour les matériaux d’enrobage électroniques haut de gamme et les matériaux d’étanchéité en plastique époxy.
L'additif est un régulateur de viscosité pour les systèmes époxy à remplissage élevé, avec une sélection précise pour obtenir « un faible ajout et une réduction de viscosité élevée », conformément aux réglementations environnementales mondiales et aux exigences de performance des matériaux haut de gamme.
En utilisant des dispersants fonctionnalisés époxy, des dispersants d'ester polyacrylique, des dispersants d'ester de phosphate et des dispersants hyperramifiés, avec une quantité ajoutée de 0,5 % à 3 %, mouillez rapidement la surface de la charge, décomposez les agglomérats, formez une couche spatialement stable, réduisez le frottement entre les particules et réduisez la viscosité de 30 % à 50 %. Il est recommandé d'utiliser des dispersants fortement réducteurs de viscosité pour les systèmes à haute teneur en solides, qui conviennent aux nano-charges et aux systèmes de charge à surface spécifique élevée.
Ajoutez de la silice en phase gazeuse, de la cire polyamide, de l'huile de ricin hydrogénée et de la bentonite organique pour construire une structure thixotrope contrôlable :
-Au repos : viscosité élevée pour éviter la sédimentation du matériau de remplissage ;
-Pendant le cisaillement (agitation, distribution, scellage, versage) : la viscosité diminue rapidement et la fluidité est excellente ;
Obtenez une « faible viscosité de construction + une stabilité statique élevée » et adaptez-vous aux processus courants mondiaux tels que la distribution automatisée, le scellage sous vide et le moulage RTM.
Les systèmes à haute viscosité sont sujets au piégeage de bulles et difficiles à évacuer. L'ajout d'antimousses à base de silicium organique et d'agents de nivellement sans silicium peut réduire les résidus de bulles, améliorer l'uniformité du système et éviter une viscosité virtuellement élevée et des défauts de moulage causés par les bulles.
Fournir des solutions différenciées pour les demandes du marché mondial dans différents domaines, en équilibrant les performances, les processus et la conformité environnementale :
1. Emballage d'encapsulation électronique/dispositif d'alimentation : classement de remplissage sphérique + modification de silane + résine époxy à faible viscosité, atteignant une conductivité thermique élevée, une faible viscosité et une isolation élevée, adapté à l'électronique automobile, à la communication 5G et aux onduleurs photovoltaïques ;
2. Matériau composite RTM/infusion sous vide : composition de dilution active à faible viscosité + dispersion efficace + rhéologie d'amincissement par cisaillement, améliorant la mouillabilité de la résine sur les fibres, adaptée aux pales de l'aérospatiale et des éoliennes ;
3. Adhésif/mastic haut de gamme : agent de durcissement polyéther amine + dispersant hyperramifié, atteignant une faible viscosité, une adhérence élevée, sans solvant, adapté aux nouvelles batteries d'énergie et au transport ferroviaire ;
4. Composants électriques de coulée/isolation : gradation de remplissage ignifuge élevée + modification de couplage + époxy à faible viscosité, adapté aux équipements électriques et de transmission à haute tension, répondant aux normes mondiales CEI et UL.
Le problème de viscosité des résines époxy à haute charge est un problème systémique dans la formulation, les charges, les additifs et les processus, plutôt qu'une faiblesse d'un seul maillon. Grâce à la composition d'une matrice à faible viscosité, à la modification de la surface et au classement des charges, à la sélection précise d'additifs spécialisés et à un processus de dispersion efficace, le problème de l'industrie lié à la viscosité élevée peut être complètement résolu tout en conservant des avantages de remplissage élevés, en améliorant le rendement du produit, l'efficacité de la production et la compétitivité sur le marché mondial.
