绝缘浇铸件与封装材料的耐热表现,工程上常用玻璃化转变温度来表征。它不是材料的一个固定常数,而是随配方与固化制度变化的变量。理解影响它的几个主要因素,比记住一个数值有用得多。
玻璃化转变温度反映的是链段开始大规模运动的温度。交联点越密集,链段运动受到的约束越强,需要更高的温度才能启动,玻璃化转变温度相应提高。
在酸酐体系中,酸酐的官能度直接决定交联密度。单官能酸酐只能封端,无法形成网络,其产物实际上是热塑性材料;双官能及以上酸酐才能建立三维网络。
酸酐与环氧的当量比需要匹配。酸酐过量时,多余的酸酐起封端作用,交联密度下降;环氧过量时,多余的环氧基通过醚化反应形成额外交联,但可能伴随未反应基团残留。
促进剂用量的影响是双面的。适量促进剂保证反应充分进行,使固化度接近平台;用量过多会导致反应过快,网络在还未充分发育时就被固化,反而留下较多未反应基团,玻璃化转变温度可能不升反降。
后固化对玻璃化转变温度的影响非常直接。在固化温度低于最终玻璃化转变温度时,网络处于玻璃态,反应受扩散控制而变得缓慢,这就是所谓"固化温度决定固化度上限"的现象。
要获得更高的玻璃化转变温度,需要在高于当前玻璃化转变温度的条件下继续后固化,让链段重新获得活动能力,使反应得以推进。这个过程可以分多个温度台阶逐步推进。
| 后固化策略 | 效果 | 注意事项 |
|---|---|---|
| 单段高温长时间 | 可提高固化度 | 内应力较大,薄壁件易变形 |
| 多段阶梯升温 | 固化度与内应力平衡 | 工艺时间较长 |
| 升温速率过快 | 内外固化不同步 | 厚壁件风险高 |
| 后固化温度不足 | 固化度受限 | 耐热达不到设计值 |
提示:提示:固化温度的上限受材料热分解温度与制件结构限制,不能为了追求高玻璃化转变温度而无限制升温。
环氧树脂本身的骨架刚性对最终耐热影响很大。芳香族环氧树脂的刚性明显高于脂肪族,选用高官能度芳香族环氧是提高耐热的常用途径。
填料也会产生影响。无机填料通常提高体系的模量与热稳定性,但对玻璃化转变温度的影响取决于填料与基体的界面结合情况。界面结合良好时,靠近填料表面的聚合物链段运动受限,玻璃化转变温度可能略有上升。
不一定。玻璃化转变温度只反映耐热的刚度保持情况,韧性、耐湿热老化和抗开裂同样重要。片面追求高玻璃化转变温度往往以韧性下降为代价。
测试方法与升温速率、样品热历史、试样制备方式都会影响结果。比较不同来源的数据时,需确认测试条件一致。
