Cách cải thiện khả năng chịu nhiệt độ của tấm sợi thủy tinh Epoxy | Hướng dẫn vật liệu

Nhiệt là thử nghiệm thực sự của tấm sợi thủy tinh Epoxy

Chúng tôi đã nhiều lần chứng kiến kiểu hư hỏng này: tấm cách nhiệt trong thiết bị cố định pin lithium vượt qua mọi lần kiểm tra ở nhiệt độ phòng, tuy nhiên chỉ trong vài tháng, các cạnh sẽ tối đi, bề mặt có cảm giác như sáp và độ bền điện môi giảm gần một phần ba. Thiết bị nằm cách các tế bào chạy ở nhiệt độ 70°C cả ngày vài cm, thỉnh thoảng có nhiệt độ tăng đột biến trên 100°C. Thất bại không phải là một tai nạn chất lượng.

Khả năng chịu nhiệt độ của tấm sợi thủy tinh epoxy là một đặc tính của hệ thống. Nó được chế tạo từ bốn phần tương tác: mạng lưới nhựa epoxy, sợi thủy tinh và bề mặt hoàn thiện của nó, gói phụ và quy trình xử lý hàn chúng lại với nhau. Cải thiện một phần và bạn đạt được một vài độ. Cải thiện cả bốn yếu tố này một cách phối hợp và nhiệt độ sử dụng liên tục sẽ chuyển từ khoảng 120 °C đến 180 °C hoặc cao hơn.

Điều gì hạn chế hiệu suất nhiệt của tấm sợi thủy tinh Epoxy

Trước khi thảo luận về các giải pháp, cần xác định bốn giới hạn cản trở hiệu suất tản nhiệt.

Nhiệt độ chuyển thủy tinh đặt mức trần đầu tiên

Epoxy đã đóng rắn hoạt động giống như một chất rắn cứng dưới nhiệt độ chuyển hóa thủy tinh (Tg). Làm nóng tấm qua Tg, mạng lưới polyme mềm ra, mô đun uốn giảm xuống và vật liệu bắt đầu dão dưới áp lực kẹp. Epoxy bisphenol-A tiêu chuẩn với chất làm cứng thông thường có nhiệt độ từ 110 °C đến 140 °C, nhiệt độ này có thể chấp nhận được đối với cách điện thông thường nhưng ở gần cuộn dây động cơ, lõi máy biến áp hoặc các điểm tiếp xúc của pin. Nguyên tắc thực tế là nhiệt độ hoạt động liên tục phải duy trì ở mức thấp hơn Tg và Tg phải được xác minh bằng phép đo nhiệt lượng quét vi sai (DSC) hoặc phân tích cơ học động (DMA), chứ không chỉ đơn giản là sao chép từ biểu dữ liệu.

Giao diện sợi-nhựa bị phá vỡ đầu tiên trong chu trình nhiệt

Sợi thủy tinh giãn nở chậm; epoxy mở rộng nhanh hơn. Trong quá trình đạp xe nhiệt, ứng suất cắt tập trung ở bề mặt tiếp xúc giữa sợi và nhựa. Nếu bề mặt tiếp xúc yếu, các vết nứt nhỏ xuất hiện rất lâu trước khi nhựa khối phân hủy và những vết nứt đó trở thành đường dẫn hơi ẩm, vết bám và phóng điện một phần. Đây là lý do tại sao các chất liên kết silane trên lớp hoàn thiện bằng kính là một tính năng hiệu suất nhiệt thực sự chứ không phải là một chi tiết xử lý bề mặt.

Lão hóa nhiệt thay đổi các quy tắc

Khả năng chịu nhiệt không chỉ ở nhiệt độ cao nhất mà tấm có thể tồn tại trong vài phút. Nó cũng nói về việc sống sót qua nhiều năm nắng nóng liên tục. Epoxy oxy hóa chậm ở 150–200 °C, giảm trọng lượng, trở nên giòn và phát triển các vết nứt bề mặt. Một tấm gỗ vượt qua bài kiểm tra ngắn hạn có thể mất một nửa độ bền uốn sau 500 giờ lão hóa. Đó là lý do tại sao các chỉ số dài hạn như Chỉ số Nhiệt Tương đối (RTI) lại quan trọng hơn nhiệt độ tối đa được in trong tài liệu tiếp thị.

Bốn cách cải thiện khả năng chịu nhiệt độ trong thực tế

Quá trình cải tiến bắt đầu ở giai đoạn tạo công thức nhựa và kết thúc bằng việc kiểm soát quy trình một cách có kỷ luật. Mỗi bước đóng góp một lợi ích có thể đo lường được và có thể xếp chồng lên nhau.

Hệ thống hóa học và bảo dưỡng nhựa

Lợi ích nhanh nhất đến từ việc thay thế epoxy bisphenol-A tiêu chuẩn bằng epoxy đa chức năng hoặc epoxy novolac. Những loại nhựa này tạo thành một mạng lưới liên kết ngang dày đặc hơn, làm tăng Tg và làm chậm quá trình phân hủy oxy hóa. Việc kết hợp chúng với các chất đóng rắn amin thơm hoặc anhydrit sẽ tăng thêm khoảng 20–40 °C biên nhiệt so với các chất làm cứng thông thường và bước xử lý sau xử lý được kiểm soát sẽ đẩy Tg cuối cùng lên trên nhiệt độ tối đa mà tấm sẽ thấy khi sử dụng. Quyết định về nhựa được quyết định ở giai đoạn ngâm tẩm, đó là lý do tại sao chúng tôi dòng prereg epoxy được thiết kế để đạt được hiệu suất tản nhiệt ngay từ đầu. Một khi vải thủy tinh đã được phủ, không bước xử lý nào sau đó có thể phục hồi được công thức yếu.

Các nhà sản xuất, nhà máy sản xuất sợi carbon Epoxy tùy chỉnh Chúng tôi cung cấp Prepreg sợi carbon Epoxy tùy chỉnh, Công ty TNHH công nghệ vật liệu mới Jiangyin Dongli là nhà sản xuất Prepreg sợi carbon Epoxy Trung Quốc... Xem sản phẩm →

Kỹ thuật sợi thủy tinh và giao diện

Loại sợi đặt trần dài hạn. Kính E tiêu chuẩn phù hợp cho hầu hết các nhiệm vụ cách nhiệt, nhưng các lớp mỏng dành cho nhiệt bền sử dụng kính E-CR hoặc kính S, giữ được độ cứng ở nhiệt độ cao hơn và chống thủy phân tốt hơn. Lớp hoàn thiện bằng kính cũng quan trọng không kém. Chất liên kết silane tương thích tạo ra các liên kết hóa học giữa bề mặt kính và mạng epoxy, trì hoãn sự hư hỏng bề mặt trong chu trình nhiệt và giữ nguyên độ bền uốn sau khi lão hóa.

Chất độn hấp thụ nhiệt và giãn nở chậm

Các chất độn dẫn nhiệt, cách điện như silica nung chảy, alumina hoặc boron nitrit làm giảm hệ số giãn nở nhiệt và kéo nhiệt ra khỏi các điểm nóng. Nhôm hydroxit đóng góp một cách khác: nó giải phóng hơi nước ở nhiệt độ trên 200°C, giúp ngăn chặn sự lan truyền ngọn lửa và khói. Gói chất độn chỉ hoạt động khi kích thước hạt và độ phân tán được kiểm soát, vì chất độn kết tụ tạo ra nồng độ ứng suất làm giảm hiệu suất cơ học ở nhiệt độ cao.

Chu kỳ chữa bệnh và kiểm soát quá trình

Hóa học chỉ tốt khi có quá trình hiện thực hóa nó. Tấm laminate phải được đặt trong môi trường được kiểm soát, vì bụi và độ ẩm tạo ra các khoảng trống trở thành hạt nhân hư hỏng dưới nhiệt. Quá trình cố kết dưới nhiệt và áp suất phải tuân theo một chu trình xử lý phù hợp với hệ thống nhựa, sau đó là quá trình xử lý sau để giảm bớt căng thẳng bên trong. Trong cơ sở sản xuất rộng 32.000 m2 của chúng tôi, các xưởng có nhiệt độ không đổi và phòng sạch 100.000 lớp sẽ bảo vệ bước này và lịch trình xử lý được điều chỉnh theo từng loại nhựa để tấm thành phẩm thực sự đạt được Tg hứa hẹn về mặt hóa học.

Cách xác minh hiệu suất nhiệt độ cao trước khi bạn chỉ định

Tuyên bố cải tiến cần bằng chứng. Khi so sánh các nhà cung cấp, hãy nhìn xa hơn tiêu đề Tg và yêu cầu các đặc tính bên dưới.

Một nhà cung cấp có thể giải thích cách đo từng giá trị - chu trình xử lý, độ dày mẫu, quy trình lão hóa và điều hòa - sẽ đáng tin cậy hơn người gửi bảng dữ liệu một trang. các tiêu chuẩn thử nghiệm nhiệt được sử dụng cho prereg nhiệt rắn đưa ra một mẫu thực tế cho bộ báo cáo đầy đủ để yêu cầu.

Hiệu suất tản nhiệt được cải thiện ở đâu trong sản phẩm thật

Khả năng chịu nhiệt độ cao hơn không phải là một thông số kỹ thuật trừu tượng. Nó ảnh hưởng trực tiếp đến độ tin cậy trong một số ứng dụng đòi hỏi khắt khe.

Bộ pin lithium và thiết bị điện tử công suất

Các tế bào trong bộ pin lithium tạo ra nhiệt liên tục, đồng thời các thanh cái và đầu nối tạo ra các điểm nóng khi phóng điện ở mức cao. Các tấm cách điện được sử dụng giữa các tế bào, bên dưới thanh cái hoặc bên trong vỏ gói phải giữ độ bền điện môi ở 80–100 °C trong nhiều năm chứ không phải hàng giờ. Vì lý do tương tự, chúng tôi tấm cách nhiệt sợi thủy tinh epoxy được sản xuất với công thức được xếp hạng UL 94 V0 và độ dày được kiểm soát, đồng thời nó được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị điện và cách điện của bộ pin. Chúng tôi cũng sản xuất vỏ hộp pin và các bộ phận cách điện dành cho những khách hàng cần kỷ luật nhiệt tương tự ở các bộ phận hoàn thiện.

Nhà sản xuất, nhà máy hộp pin sợi carbon tùy chỉnh Chúng tôi cung cấp hộp pin sợi carbon tùy chỉnh, Công ty TNHH công nghệ vật liệu mới Jiangyin Dongli là nhà sản xuất hộp pin sợi carbon Trung Quốc... Xem sản phẩm →

Các nhà sản xuất, nhà máy sản xuất tấm cách nhiệt sợi thủy tinh nhựa Epoxy tùy chỉnh Chúng tôi cung cấp tấm cách nhiệt sợi thủy tinh nhựa Epoxy tùy chỉnh, Công ty TNHH công nghệ vật liệu mới Jiangyin Dongli là nhà sản xuất tấm cách nhiệt sợi thủy tinh nhựa Epoxy... Xem sản phẩm →

Đồ đạc và dụng cụ hàn PCB

Các thiết bị thử nghiệm và pallet hàn sóng gặp sốc nhiệt lặp đi lặp lại. Một tấm không có đủ Tg sẽ bị mềm, cong vênh và mất độ chính xác về kích thước, dẫn trực tiếp đến các đầu dò bị lệch và các chu kỳ thử nghiệm không thành công. Tấm cán mỏng có Tg cao hơn giữ độ phẳng trong các quá trình chỉnh lại dòng lặp đi lặp lại.

Máy biến áp, thiết bị đóng cắt và máy quay

Trong máy biến áp và thiết bị đóng cắt, các tấm cách điện ngăn cách các dây dẫn có điện thế khác nhau. Các điểm nóng kết hợp với độ ẩm là công thức cổ điển để theo dõi điện, do đó CTI cao và độ bền điện môi ổn định ở nhiệt độ vận hành trở nên quan trọng về mặt an toàn. Trong động cơ và máy phát điện, khe cách nhiệt phải chịu được cả nhiệt và rung; chất lượng giao diện sợi-nhựa quyết định thời gian tồn tại của nó.

Khi ứng dụng mang tính cấu trúc chứ không phải điện - và tải, không phải điện áp, là động lực thiết kế - tấm composite sợi carbon là sự lựa chọn thông thường. Đối với các điều kiện nhiệt độ khắc nghiệt cần cả cách nhiệt và hỗ trợ cơ học, vải sợi aramid nhiệt độ cao là một họ vật liệu bổ sung đáng được đánh giá.

Bài học thực tế

Khả năng chịu nhiệt độ trong tấm sợi thủy tinh epoxy không phải là một con số trong bảng dữ liệu. Nó là kết quả của một hệ thống phối hợp: nhựa đa chức năng, chất đóng rắn phù hợp, sợi ổn định nhiệt, chất độn được kiểm soát và chu trình xử lý mang lại Tg như đã hứa. Mỗi lớp thêm biên độ có thể đo được và lớp yếu nhất xác định giới hạn cuối cùng.

Khi bạn chỉ định một tờ giấy, trước tiên hãy xác định nhiệt độ hoạt động liên tục, nhiệt độ cao nhất và thời gian sử dụng dự kiến. Sau đó yêu cầu dữ liệu cũ, không chỉ các giá trị mới. Một nhà sản xuất có khả năng kiểm soát toàn bộ quy trình — từ ngâm tẩm vải thủy tinh đến cán màng cuối cùng — có thể cho bạn câu trả lời thẳng thắn vì hiệu suất nhiệt đã được tích hợp ngay từ bước đầu tiên.