ในเส้นทางเทคโนโลยีกระแสหลักระดับโลกที่ใช้สารหน่วงไฟแบบไร้ฮาโลเจน ควันต่ำและไม่เป็นพิษ และการเติมฉนวนอีพอกซีเรซิน อลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ (ATH) ได้กลายเป็นสารตัวเติมสารหน่วงไฟอนินทรีย์ที่ต้องการในการปิดผนึกทางอิเล็กทรอนิกส์ การหล่อ ลามิเนตหุ้มทองแดง วัสดุคอมโพสิต ส่วนประกอบฉนวน และสาขาอื่น ๆ เนื่องจากข้อดีที่ครอบคลุมของต้นทุนที่ควบคุมได้ สารหน่วงไฟ และการปราบปรามควัน ฉนวนไฟฟ้า และความเป็นมิตรต่อการประมวลผล คำถามหลักที่พบบ่อยที่สุดที่บริษัทวัสดุระดับโลกตั้งขึ้นในการพัฒนาสูตรคือ: ปริมาณสูงสุดคือเท่าใดอะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ที่สามารถเพิ่มลงในระบบอีพอกซีเรซินได้?
ภายใต้สภาวะการผลิตทางอุตสาหกรรมที่เป็นไปตามการผสม การสลายฟอง การเท/การหล่อ/การขึ้นรูป และไม่แตกหรือลอกออกหลังการบ่ม และเป็นไปตามมาตรฐานประสิทธิภาพทางกลและฉนวน:
1. อะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ที่ไม่มีการดัดแปลงทั่วไป: ปริมาณการเติมในทางปฏิบัติสูงสุดคือ 50% -65 % โดยน้ำหนัก (เศษส่วนมวล)
2. การปรับเปลี่ยนไซเลน/ไททาเนต + อลูมิเนียมไฮดรอกไซด์เกรดขนาดอนุภาค: ปริมาณการเติมสูงสุดในทางปฏิบัติสามารถเข้าถึง 70% -82 wt%;
3. ระบบการปรับให้เหมาะสมสูงสุดในห้องปฏิบัติการ: ขีดจำกัดบนทางทฤษฎีอาจสูงถึง 85% โดยน้ำหนัก แต่จะใช้ได้กับกระบวนการพิเศษเท่านั้น และไม่มีเสถียรภาพสำหรับการผลิตขนาดใหญ่
พูดง่ายๆ: สูตรธรรมดา ≤ 65%; ดัดแปลงและปรับสูตรให้เหมาะสม 70% -82%; สูตรสุดโต่งไม่เกิน 85% นี่คือขีดจำกัดการเติมที่ปลอดภัย มีเสถียรภาพ และการผลิตจำนวนมากที่ได้รับการยอมรับทั่วโลกสำหรับระบบอีพอกซีอะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์
ยิ่งเติมอะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ในปริมาณมากเท่าไรก็ยิ่งดีเท่านั้น การทำลายขีดจำกัดสูงสุดจะนำไปสู่ปัญหาระบบเสียหาย การประมวลผลล้มเหลว และประสิทธิภาพการทำงานล้มเหลวโดยตรง ข้อจำกัดหลักสี่ประการรวมกันกำหนด 'เส้นสีแดงบวกสูงสุด'
1. ข้อจำกัดด้านความหนืด: ขีดจำกัดบนที่แน่นอนของความลื่นไหลในการประมวลผล
อีพอกซีเรซินนั้นมีความหนืดพื้นฐานที่แน่นอน และในฐานะที่เป็นผงอนินทรีย์ ยิ่งปริมาณอะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ที่เติมเข้าไปยิ่งสูง ความหนืดของระบบก็จะเพิ่มขึ้นแบบทวีคูณด้วย
-มากกว่า 65%: ระบบมีความหนืด กวนยาก และไม่สามารถไล่ฟองออกได้
-มากกว่า 75%: สูญเสียความสามารถในการปรับระดับ การเท และการหล่อด้วยตนเอง ไม่สามารถปรับให้เข้ากับการจ่ายแบบอัตโนมัติ การปิดผนึกสูญญากาศ และการขึ้นรูปแม่พิมพ์ได้
- มากกว่า 82%: เรซินไม่สามารถทำให้พื้นผิวของฟิลเลอร์เปียกได้อย่างสมบูรณ์ ส่งผลให้ "การจับตัวเป็นก้อนของผงแห้งและการจับตัวเป็นก้อนแห้ง" ทำให้สูญเสียความสามารถในการแปรรูปโดยสิ้นเชิง
ความหนืดเป็นเกณฑ์แรกที่กำหนดปริมาณการเติมสูงสุด และยังเป็นตัวบ่งชี้การควบคุมหลักสำหรับการผลิตจำนวนมากในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ ไฟฟ้า และวัสดุคอมโพสิตทั่วโลก
2. ข้อจำกัดด้านประสิทธิภาพทางกล: ขอบเขตสมดุลระหว่างความแข็งแกร่งและความเหนียว
อะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์เป็นอนุภาคอนินทรีย์ที่มีความแข็ง และการเติมมากเกินไปอาจทำให้เครือข่ายอีพอกซีเรซินที่เชื่อมโยงข้ามเสียหายได้ ส่งผลให้:
- แรงกระแทกและการยืดตัวที่จุดขาดลดลงอย่างมาก ทำให้วัสดุเปราะและมีแนวโน้มที่จะแตกร้าว
- ความแข็งแรงของกาวลดลง และความแข็งแรงในการยึดเกาะกับพื้นผิวและส่วนประกอบไม่เพียงพอ
- ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อนไม่ตรงกันภายใต้การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิแบบฉับพลัน ส่งผลให้เกิดการบิดงอและการหลุดออก
จุดสมดุลที่เหมาะสมที่สุดทางอุตสาหกรรม: ภายใต้ข้อกำหนดของสารหน่วงไฟ UL94 V-0 ปริมาณการเติมควรได้รับการควบคุมที่ 55% -70% ซึ่งสามารถปรับสมดุลของสารหน่วงไฟ ความแข็งแรง ความเหนียว และความเสถียรของขนาดได้
3. ข้อจำกัดความเข้ากันได้ของอินเทอร์เฟซ: ตรรกะพื้นฐานของการกระจายตัวและการเปียก
อะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ที่ยังไม่แปรรูปมีกลุ่มไฮดรอกซิลหลายกลุ่มบนพื้นผิว มีขั้วที่แข็งแกร่ง และเข้ากันไม่ได้กับอีพอกซีเรซิน ภายใต้การเติมที่สูง มีแนวโน้มที่จะ:
- เกิดการพบกันใหม่ครั้งที่สอง ส่งผลให้เกิดข้อบกพร่องภายใน
-แรงยึดเกาะระหว่างฟิลเลอร์และส่วนต่อประสานของเรซินอ่อนแอ และความเครียดมีความเข้มข้น
- ประสิทธิภาพของฉนวนและความต้านทานแรงดันไฟฟ้าของวัสดุที่บ่มลดลง
ด้วยการปรับเปลี่ยนด้วยสารเชื่อมต่อไซเลนและการเคลือบด้วยสารช่วยกระจายตัวขั้นสูง ความเข้ากันได้ของพื้นผิวสามารถปรับปรุงได้อย่างมีนัยสำคัญ โดยเพิ่มปริมาณการเติมสูงสุดจาก 65% เป็น 70% -82%
4. ข้อจำกัดของกระบวนการ: ความแตกต่างในขีดจำกัดบนของการเติมสำหรับกระบวนการขึ้นรูปที่แตกต่างกัน
ปริมาณการเติมสูงสุดสำหรับกระบวนการต่างๆ ที่มีสูตรเดียวกันนั้นแตกต่างกันโดยสิ้นเชิง ซึ่งเป็นหลักการปรับกระบวนการที่ต้องปฏิบัติตามสำหรับการผลิตจำนวนมากทั่วโลก:
-การปิดผนึกสูญญากาศ/การแช่แบบอิเล็กทรอนิกส์: ต้องการการไหลสูง ขีดจำกัดบน 60% -70%;
-การหล่อแม่พิมพ์/ชิ้นส่วนไฟฟ้า: สามารถให้ความร้อนเพื่อลดความหนืด โดยมีขีดจำกัดบน 70% -78%
-พลาสติกขึ้นรูป/มวลขึ้นรูป (BMC/DMC): การขึ้นรูปด้วยแรงเฉือนสูง ขีดจำกัดบน 75% -82%;
-กาว/สารยึดเกาะชั้นบาง: ต้องการความหนืดต่ำและการแทรกซึมสูง โดยมีขีดจำกัดบน 40% -55%
เมื่อเผชิญกับความต้องการสารหน่วงไฟสูง ค่า CTI สูง ฉนวนสูง และต้นทุนต่ำในตลาดระดับไฮเอนด์ทั่วโลก วิธีการทางเทคโนโลยีหลักสี่ประการสามารถนำมาใช้เพื่อเพิ่มปริมาณอะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ที่เติมเข้าไปได้อย่างปลอดภัยในขณะที่ยังคงรักษาความเสถียรของระบบ
1. การปรับเปลี่ยนพื้นผิวของฟิลเลอร์: วิศวกรรมส่วนต่อประสานเป็นแกนหลัก
การเคลือบอะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ในแหล่งกำเนิดโดยใช้สารเชื่อมต่อไซเลน (KH550/KH560/KH570), ไททาเนต, อะลูมิเนต และโพลีเมอร์ไฮเปอร์แบรนช์:
- ลดขั้วของพื้นผิวและลดแรงพันธะไฮโดรเจนระหว่างอนุภาค
- ปรับปรุงความเข้ากันได้และความสามารถในการเปียกด้วยเมทริกซ์อีพ็อกซี่
-ลดการเกาะตัวกันและลดความหนืดที่เพิ่มขึ้นภายใต้สภาวะการบรรจุที่สูง
หลังจากการปรับเปลี่ยน ความหนืดสามารถลดลง 30% -60% ในปริมาณการเติมเดียวกัน และสามารถเปิดหน้าต่างการเติมสูงได้โดยตรง
2. การแบ่งขนาดอนุภาคหลายขนาด: การบรรจุที่แน่นหนาช่วยลดความต้องการเรซิน
ตามทฤษฎีการอัดแน่น มีการใช้การผสมผสานระหว่างขนาดอนุภาคขนาดใหญ่ ขนาดอนุภาคขนาดกลาง และขนาดอนุภาคขนาดเล็ก (เช่น 40 μm+8 μm+1.5 μm) ถูกนำมาใช้:
- เติมช่องว่างอนุภาคขนาดใหญ่ด้วยอนุภาคขนาดเล็กเพื่อลดความพรุน
- ลดปริมาณการห่อเรซินและปรับปรุงความสามารถในการไหลภายใต้ปริมาณของแข็งเดียวกัน
- ให้ปริมาณการเติมที่สูงขึ้น ความหนืดลดลง และความหนาแน่นที่สูงขึ้น
การเพิ่มประสิทธิภาพการคัดเกรดเป็นโซลูชันที่คุ้มค่าและมีประสิทธิภาพที่สุดในการเพิ่มปริมาณสารเติมแต่ง
3. ระบบผสมอีพ็อกซี่ความหนืดต่ำ: ลดความหนืดจากเมทริกซ์
- เลือกอีพ็อกซี่น้ำหนักโมเลกุลต่ำ, อีพ็อกซี่ไซโคลอะลิฟาติกและอีพ็อกซี่อะลิฟาติก
-สารเจือจางที่ออกฤทธิ์เป็นสารประกอบ (ปราศจาก VOC มีส่วนร่วมในการบ่ม ไม่เคลื่อนย้าย)
- จับคู่กับสารบ่มที่มีความหนืดต่ำ (โพลีเอเทอร์เอมีน, โมดิฟายด์แอนไฮไดรด์)
ยิ่งความหนืดของเมทริกซ์ต่ำลง ความสามารถในการรองรับอะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ก็จะยิ่งแข็งแกร่งขึ้น และปริมาณการเติมสูงสุดก็จะเพิ่มขึ้นได้ 8% -15%
4. สารเติมแต่งที่มีประสิทธิภาพและการเสริมสร้างกระบวนการ: รับประกันสองประการในด้านการไหลและการกระจายตัว
- เพิ่มสารทำให้เปียกและกระจายตัวที่มีประสิทธิภาพ: ทำลายการรวมตัวกันและลดความต้านทานต่อพื้นผิว
- สารเติมแต่งรีโอโลยีที่แม่นยำ: ทำให้ผอมบางเฉือน, การตกตะกอนต่อต้านคงที่และการไหลสูงในระหว่างการก่อสร้าง;
-การกระจายตัวด้วยความเร็วสูงแบบสุญญากาศ/การบดแบบสามลูกกลิ้ง: รับประกันการเกิดโพลิเมอไรเซชันที่สมบูรณ์และการกระจายตัวของฟิลเลอร์สม่ำเสมอ และป้องกันการเกาะตัวของผงแห้ง
จากการรับรองจริงและประสบการณ์การผลิตจำนวนมากในด้านอิเล็กทรอนิกส์และไฟฟ้า พลังงานใหม่ การขนส่งทางรถไฟ และวัสดุคอมโพสิตในอาคาร ถือเป็นแนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดในการเพิ่มปริมาณ:
1. กาวสำหรับปลูกแบบอิเล็กทรอนิกส์ (แหล่งจ่ายไฟ/ตัวควบคุม/เซ็นเซอร์): 50% -65%, สารหน่วงไฟ V-0, ความหนืดต่ำ, ฉนวนกันความร้อนสูง;
2. การหล่อไฟฟ้า / ฉนวน / ส่วนประกอบสวิตช์: 65% -78%, CTI สูง, สารหน่วงไฟสูง, ความแข็งแรงเชิงกลสูง;
3. แผ่นลามิเนต / ฉนวนหุ้มทองแดง: 55% -70%, ควันต่ำ, ทนความร้อนสูง, ความเสถียรของขนาด;
4. ชิ้นส่วนขึ้นรูป BMC/DMC: 70% -82%, การบรรจุสูง, ต้นทุนต่ำ, ขึ้นรูปได้สูง;
5. กาว/สารหน่วงไฟ: 40% -55% ปรับสมดุลความแข็งแรงในการยึดเกาะและสารหน่วงไฟ
เมื่อองค์กรต่างๆ ติดตามระดับสารเติมแต่งในระดับสูงอย่างสุ่มสี่สุ่มห้าเพื่อลดต้นทุนหรือปรับปรุงการหน่วงการติดไฟ ปัญหาที่แก้ไขไม่ได้อาจเกิดขึ้นได้หลังจากเกินขีดจำกัดสูงสุด:
- ความหนืดระเบิด ไม่สามารถเท ทำให้เกิดฟอง หรือเกิดเป็นรูปร่างได้
- การแตกร้าว การบิดงอ ความเปราะสูง และความล้มเหลวเนื่องจากการหมุนเวียนของวัสดุที่บ่มด้วยความร้อนและเย็น
- มีข้อบกพร่องของอินเทอร์เฟซมากมายส่งผลให้ประสิทธิภาพของฉนวนและความต้านทานแรงดันไฟฟ้าลดลงอย่างมาก
-การตกตะกอนและการแบ่งชั้นของฟิลเลอร์ ความเสถียรในการจัดเก็บไม่ดี
- อัตราผลตอบแทนต่ำ ไม่สามารถผ่านการรับรองระดับโลก เช่น UL, IEC, RoHS เป็นต้น
คำเตือนเพื่อความปลอดภัย: จำนวนอะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ที่เพิ่มเข้ามาควรติดตามความสมดุลของประสิทธิภาพมากกว่าค่าที่มากเกินไป
เพื่อตอบสนองความต้องการของลูกค้าทั่วโลกในด้านการปกป้องสิ่งแวดล้อมที่ปราศจากฮาโลเจน สารหน่วงไฟสูง ความน่าเชื่อถือสูง และต้นทุนต่ำ สูตรที่เหมาะสมที่สุดจึงเป็นไปตามหลักการต่อไปนี้:
1. ตั้งค่าขีดจำกัดล่างตามระดับสารหน่วงไฟ: โดยทั่วไป UL94 V-0 ต้องใช้ ≥ 50%
2. ตั้งค่าขีดจำกัดบนตามเทคโนโลยีการประมวลผล: การปิดผนึก ≤ 70%, การปั้น ≤ 82%;
3. การเพิ่มขีดจำกัดบนด้วยการไล่ระดับที่แก้ไข: การแก้ไข+การไล่ระดับสามารถเพิ่มจำนวนการบวกได้ 10% -15%;
4. กำหนดผลลัพธ์สุดท้ายผ่านการทดสอบประสิทธิภาพ: ความหนืด, แรงกระแทก, การยึดเกาะ, ฉนวน และวงจรความร้อนล้วนผ่าน
ปริมาณอะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์สูงสุดที่เติมลงในอีพอกซีเรซินเป็นผลมาจากผลรวมของวัสดุ สูตร กระบวนการ และคุณสมบัติ ขีดจำกัดสูงสุดในทางปฏิบัติของระบบทั่วไปคือ 65% ในขณะที่ระบบการปรับให้เหมาะสมที่ได้รับการดัดแปลงสามารถเข้าถึงได้อย่างเสถียรถึง 70% -82% โดยมีค่าทางทฤษฎีสุดขีดไม่เกิน 85%
การปรับเปลี่ยนพื้นผิว การให้เกรดขนาดอนุภาค เมทริกซ์ความหนืดต่ำ การเพิ่มประสิทธิภาพของสารเติมแต่ง และการเสริมสร้างกระบวนการ การบรรจุสูง การหน่วงไฟสูง และความเป็นฉนวนสูงสามารถทำได้โดยไม่ต้องเสียสละความสามารถในการขึ้นรูปและคุณสมบัติทางกล โดยปรับให้เข้ากับมาตรฐานที่เข้มงวดและข้อกำหนดด้านสิ่งแวดล้อมของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ระดับโลก พลังงานใหม่ ไฟฟ้า การขนส่งทางรถไฟ และสาขาอื่น ๆ ได้อย่างสมบูรณ์แบบ นี่คือเส้นทางเทคโนโลยีหลักสำหรับองค์กรด้านวัสดุเพื่อเพิ่มขีดความสามารถในการแข่งขันของผลิตภัณฑ์และขยายตลาดต่างประเทศ
