新型材料在電器領域中的應用

孟德雙

(四川省工業設備安裝公司, 四川成都 610031)

進入21世紀以來，電力事業獲得了突飛猛進地發展，電網覆蓋面積逐漸擴大，電網系統的等級越來越高。隨著科學技術地發展，一大批新型節能材料逐漸應用在電力系統當中，不但減少了電力能源的浪費，而且為電力的安全輸送提供了堅實的保障，尤其是環氧樹脂材料在電力系統中的應用，使得電力系統發生了質的改變，因此對新型材料——環氧樹脂材料進行系統全面地分析研究，就顯得尤為重要。

1 新型節能材料簡介

環氧樹脂已經在電子電器行業中得到廣泛應用，并取得了十分出色的成績，例如灌封技術的應用，灌封技術是將液態的環氧樹脂注入到含有電器元件容器之內，使環氧樹脂與電器元件融合在一起，從而獲得性能更加優異的電器產品。灌封技術可以有效避免電子元器件暴露在空氣之中，防止電子元器件出現腐蝕氧化的現象，除此之外，采用灌封技術的元器件體積更小、絕緣性能更好，可以大大增加電子元器件的抗壓抗沖擊能力。

環氧樹脂材料在大型電器中也得到了廣泛的應用，隨著電力建設的逐步發展，電機向著功率更大、穩定性更好、絕緣性能更好的方向發展，而環氧樹脂就是一種很好的絕緣材料。環氧樹脂的發展和應用使我國的絕緣技術和電機技術都獲得飛速發展，與發達國家之間的差距也正在縮小。

2 環氧樹脂的生產工藝

2.1 環氧樹脂的成分分析

環氧樹脂的類型很多，當使用的場合不同時，其生產工藝和化學成分也有很大的差異，如表1、表2所示為環氧樹脂的主要成分比例以及不同填充料的作用。

表1 環氧樹脂的主成分

表2 不同填充料的作用

2.2 環氧樹脂材料的澆筑工藝

在環氧樹脂材料澆筑過程中，首先根據實際需要對環氧樹脂、填充料、固化劑等材料進行一個合適的配比設計，并攪拌均勻；然后將混合材料注入到制作好的模具當中，當混合材料充分固化之后，就會得到一個與模具完全相同的澆筑件。目前，環氧樹脂材料的澆筑方法有三種：第一種是常壓澆筑法；第二種是真空澆筑法；第三種是自動壓力凝膠成型技術。澆筑件的要求不同，采用的澆筑方法也存在相應的差異：例如高壓開關絕緣材料的澆筑經常使用真空澆筑法，這種方法可以提高澆筑材料的密實度、減少氣泡的產生，使得絕緣材料獲得更加優異的性能。

根據物料填充的模式不同可以分為兩種澆筑方式，第一種是常壓澆筑法，是指澆筑材料自動流入模具內；第二種是壓注法，是指通過外界施加一定的壓力，將澆筑材料注入模具內。根據混合材料固化的溫度不同可以分為兩種：一種是常溫澆筑法；另一種是高溫澆筑法。根據固化速度不同可以分為兩種：一種是普通固化法，一般固化時間為10 h左右；另一種是快速固化法，固化時間一般為15 min。在實際操作過程中，可以根據不同需要選擇不同的澆筑工藝。

3 新型節能材料的應用分析

3.1 環氧樹脂材料在電器方面的應用

隨著科學技術的不斷進步，高壓電子元器件的需求量呈現出大幅度增大，而加熱固化雙組分環氧灌封料是高壓電子元器件中重要的絕緣材料，其用量規模約占環氧樹脂整體規模的30 %。加熱固化雙組分環氧灌封材料在使用過程中，不但工藝性能好，而且適應范圍廣，液體狀態下粘性較低，不會對施工場所造成太大的污染，逐漸取代了傳統的電器元件絕緣材料，目前已經成為電子電器工業的新寵。而單組分環氧灌封料是近年來出現的新型節能材料，該材料具有加工方便、成型快，工藝要求較低等多種優點，在多個行業領域中得到了極大的推廣和應用。

目前很多國家都將雙組分環氧灌裝材料用在電子電器的制造當中，日本的新型節能材料和電子電器技術最為先進，因此該國家的雙組分環氧灌裝材料的用量最大，為全球范圍內雙組分環氧灌裝材料總數的40 %，其次是歐洲地區，用量約為24 %，而我國的用量僅有13 %，由此說明我國雙組分環氧灌裝材料的應用還有很大的發展空間。

3.2 環氧樹脂材料在電力設備方面的應用

環氧樹脂具有絕緣性能好、強度高等顯著特點，因此在電力設備中的應用也極為廣泛，環氧樹脂主要用在電磁鐵、電機等電器絕緣部件的澆筑上。目前，電力設備的絕緣澆筑技術由最初的常壓澆筑，到后來的真空澆筑，再到后來的自動壓力凝膠成型技術，充分說明環氧樹脂材料絕緣澆筑技術獲得了突飛猛進的發展，已經成為電力設備生產過程中不可缺少的一部分。環氧樹脂的性能和生產工藝已經遠遠超過了傳統的陶瓷絕緣技術、玻璃絕緣技術，因此在未來的電力設備發展過程中，環氧樹脂一定會得到更大的發展空間。

3.3 環氧樹脂在生產生活方面的應用

灌封稀釋劑按照性質不同可以分為兩種：一種是活性稀釋劑；另一種是非活性稀釋劑，在實際生產過程中，使用最多的是非活性稀釋劑，活性稀釋劑的化學性能穩定，與固化劑之間只有物理滲透作用，但是該物質有一定的揮發性，在揮發過程中會給固化物質留下一定的縫隙，因此活性稀釋劑不適合用在較厚的涂層之中。甚至固化表面會產生巨大的張力，進而影響到材料表面的光滑度。固化劑受到溫度的影響非常小，普通的環氧樹脂最低可承受-60 ℃的低溫，最高可承受100 ℃的高溫，有的特殊的環氧樹脂低溫膠可以承受-196 ℃的低溫，環氧樹脂高溫膠可承受396 ℃的高溫，這使得環氧樹脂的使用范圍非常廣泛。而且環氧樹脂屬于新型節能環保材料，幾乎沒有毒性，不會對人體產生刺激性傷害，因此在生產生活中得到了廣泛應用。

4 環氧樹脂材料的未來發展趨勢

隨著電力設備的發展速度越來越快，環氧樹脂材料也得到相應的改進，例如在大型電力設備上，絕緣材料不但需要有良好的絕緣性能，還需要承受高溫，因此在未來的發展過程中，環氧樹脂材料應該向著耐高溫的方向發展。現在的環氧樹脂材料容易出現裂縫、氣泡等現象，還無法應用在一些對部件結構性能要求較高的場所中，因此環氧樹脂材料的力學性能應該得到進一步改進。隨著各行各業對火災控制越來越嚴格，因此需要不斷提高環氧樹脂材料的阻燃性，降低火災發生的可能性。除此之外，環氧樹脂還應該向著降低吸水性、降低收縮率等方向發展，使得環氧樹脂得到更加廣泛的應用。

在電子技術蓬勃發展的今天，半導體的需求量非常大，而目前的環氧樹脂材料還無法滿足半導體元器件的使用需求，因此在未來的發展過程中，如何提高環氧樹脂的結構性能，使得環氧樹脂材料在半導體中得到應用，是世界范圍內新型材料企業都應該關注的問題。在傳統的環氧材料半導體元器件生產過程中，環氧樹脂很容易出現老化、開裂、分層等現象，使得半導體的使用性能大大降低，因此在未來的研發過程中，應該進一步降低環氧樹脂材料的膨脹系數，降低灌封材料的內應力，從而提高灌封材料的結構性能。

在另一方面，目前已經有新型材料企業將環氧樹脂材料應用在印刷線路板上，但是這種印刷版需要有錫浴過程，普通的環氧樹脂根本無法承受200 ℃的高溫，因此環氧樹脂材料在印刷板上的應用還處于研發階段，進一步提高環保樹脂材料的耐高溫性就顯得尤為重要。在航空航天領域中，電子元器件需要經受高溫、低溫、高壓、低壓等多種復雜惡劣的環境，但是目前的環氧樹脂依然無法滿足這樣的要求，因此如何優化環氧樹脂的性能，使得環氧樹脂在電子印刷板、航空航天領域中得到廣泛使用，是環氧樹脂未來的發展方向。

5 結束語

本文首先對新型節能材料的概念進行闡述分析，然后以環氧樹脂為例，對環氧樹脂的成分、澆筑工藝進行系統全面地分析研究，進而對新型節能材料有一個簡單的認識；然后從電子電器、電力設備、生產生活方面對環氧樹脂的應用進行全面細致地分析研究，對環氧樹脂的重要性有一個更深的認識；最后對環氧樹脂材料的發展趨勢做出了評測預估，得出在未來的發展過程中，要不斷提高環氧樹脂的耐高溫性能、抗壓能力、力學性能等等，使得環氧樹脂得到更加廣泛的應用。