环氧树脂自动压力凝胶.docx

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环氧树脂自动压力凝胶

环氧树脂自动压力凝胶（APG）技术与配方设计

我国从80年代开始从国外外进了自动压力凝胶工艺（APG技术）和设备同时也外进了环氧树脂系列材料以生产开关和变压器（电抗器\互感器）。

液态环氧树脂自动压力凝胶工艺（APG）是在环氧树脂真空浇注工艺的基础上进展起来的，是压力凝胶工艺（PG）技术的一种型式，压力凝胶工艺（PG）技术是瑞士ciba－ceigy公司1967年进展的一门技术，七十年初又对PG技术进一步加以完整，形成了自动压力凝胶工艺（APG）技术。

APG技术适用于液态环氧树脂聚酯树脂聚氨酯和有机硅树脂等，但在电工、电器工业中，大量应用的是液态环氧树脂。

一、液态环氧树脂自动压力凝胶工艺（APG）大体特点

①环氧树脂混合料在室温条件下（25℃），基系统的适用期为2－3，而在高条件下该配方体系那么是高反映活性的，在短时内即快速凝胶以靠得住的设备和工艺参数加以操纵。

②制品的模具温度高于环氧混合料体系的温度约50～70℃左右，使固化反映的凝胶进程自模壁开始向中间环氧树脂混合料扩散。

③在整个环氧树脂体系固化反映的凝胶进程中维持混合料的压力，使环氧树脂混合体系在恒定的压力下挤入模腔，以补充体系在凝胶进程中的体程收缩而形成的间隙。

二、液态环氧树脂自动压力凝胶技术（APG）的工艺原理：

制品装模后，将模具温度预热到此环氧树脂混合料的温度高50～70℃，即达到160～180℃，然后通过APG设备的加压系统，将贮罐内的环氧树脂混合体系通过管道压入模腔内，使环氧树脂混合体系与模具的高温模壁发生快速的热互换。

由于，环氧树脂混合料短时内达到高温状态，从而致使环氧混合料从模具壁周围开始迅速发生固化反映而凝胶化并向模壁发生固化体积收缩。

环氧树脂混合料的固化收缩部份，即由模腔中心，仍处于压力下的液态的环氧树脂混合料来快速补充。

整个模腔内的环氧树脂混合料的凝胶收缩那么由贮罐内加压的环氧树脂混合料来国以恒定的补充。

直至整个模腔内的环氧树脂混合料全数凝胶化后，整个系统才解除压力。

环氧树脂自动压力凝胶工艺（APG）技术的独特的地方是通过持续的对环氧树脂混合料加以恒定的压力，达到强制补充固化收缩的目的。

这一进程是在很高温度的模具内完成的，从而使高反映活性的环氧树脂混合料，在短时刻内迅速凝胶化。

因此，制品表面无缺点，内压力较低，固化物致密、一致性好，尺寸精度高、机电性能优良、产品合格率高。

由于凝胶化时刻一样在内分钟至几十分钟（依照模具大小而不同）内完成。

可大大提高模具利用率，缩短生产周期。

由于APG工艺是在一个整体密闭的系统装置中进行的，对环境无污染，节省能源，节省材料，节省工时。

依照液态环氧树脂自动压力凝胶（APG）工艺原理分析，实质上APG技术包括了两大部份内容：

具有良好的机电综合性能，并在高温下快速凝胶固化的环氧树脂混合料的配方设计及其相应的工艺参数，和符合技术条件和工艺参数的APG工艺专用设备。

配方和设备这二大部份是相互依存的，如此才组成完事的APG技术。

3、液态环氧树脂自动压力凝胶（APG）工艺环氧树脂混合料的配方设计

液态环氧树脂自动压力凝胶工艺（APG）技术，对环氧树脂混合料提出了较高的技术和工艺要求，即室温下稳固的贮存性，高温下快速的反映活性，短时迅速凝胶化，短的固化周期，良好的抗开裂性能和温度冲击性能，对机械和电气应力具有很高的抗击强度要来知足产品的技术要求。

另外，为适应APG工艺的特定要求，应具有特定的粘度—时刻曲线，粘度—温度曲线，凝胶时刻—温度曲线。

①入口APG技术引进环氧树脂配套料的分析

依照液态环氧树脂自动压力凝胶工艺（APG）技术的工艺特性及高压绝缘制品的技术要求，液态环氧树脂混合料的配方体系，由高纯度、高环氧值，低粘度环氧树脂，液态酸酐（METHPA、MEHHPA）、活性增韧剂，固化反映增进剂和填表料二氧化硅（硅微粉）组成（厚绝缘制品加填料，薄绝缘制品少加或不加填料）

最近几年来，我国各企业入口的APG技术其配套的环氧树脂等混合材料，其组成配方型式大体有几类：

ARALDIETF环氧树脂

HY－905甲基四氢苯酐

DY－040活性增韧剂

DY－062增进剂

DW－0133色浆

填料（二氧化硅）加或不加

CY－225环氧树脂（通过改性的双酚A环氧树脂）

HY－227甲基四氢苯酐（加增进剂的液态酸酐并通过添加必性材料）

填料（二氧化硅）加或不加

CY－225环氧树脂

HY－925改性甲基四氢苯酐（含增进剂）

二氧化硅填料

eq/100g左右，粘度（250℃时）在8500～20000mpas之间。

液态酸酐固化剂大体上均是异构化甲基四氢苯酐（MeTHPA）或改性MeTHPA。

其中HY－905甲基四氢苯酐不含增进剂，由操作者配料时加入DY－062增进剂，DY－062增进剂是N，N－苄基二甲胺（双称N，N－二甲苄基苄胺）。

而含有增进剂的HY－227和HY－925甲基四氢苯酐也是加入适量的N，N－苄基二甲胺作增进剂和其它添加材料，以操纵高温下配方体系的凝胶化速度达到APG技术所要求的工艺参数。

填料均是采纳通过硅烷偶联化处置过的二氧化硅粉体。

硅烷—是硅和氢组成的化合物的总称，也叫硅氢化合物。

其物性同烷烃很象，但化学性质比较活泼，极易被氧化，在空气中能自燃。

②APG技术国产环氧树脂配套料的西方设计

综上所述APG技术的环氧树脂配套材料的配方是典型的环氧树脂—酸酐体系的配方。

（a）环氧树脂要达到APG技术要求，要紧在分子量散布，总氯含量和其它金属离子含量，二醇基含量和挥发份的操纵，更重要的是每批量之间指标的一致性和重复性。

（b）APG技术的要紧固化剂一并构化甲基四氢苯酐（MeTHPA）Q在色泽粘度、酸价、酐基含量、挥发份等指标上，也应做到每批量之间指标的一致性和重复性。

（c）在APG技术配套材料中，硅烷偶联剂处置的二氧化硅（俗称偶联化活性硅微粉）活泼增韧剂（国外DY-040）N，N－苄基二甲胺（国外DY-062）要达到技术指标。

4、液态环氧树脂APG技术的工艺参数

液态环氧树脂自动压力凝胶（APG）技术，要求环氧树脂混合料在室温或中温（60～80℃）有较好的流动性和稳固性，而在高温下具有高的反映活性，因此APG技术对环氧树脂西方体系的工艺要求是严格的。

①环氧树脂混合料的时刻—粘度曲线运动粘度㎡/S

APG技术在工艺保证条件下，环氧树脂混合料的粘度转变将直接阻碍至批量生产的持续性和成功率，因此，APG技术适用的环氧树脂混合料应符合图所示的时刻—粘度曲线。

a区域为环氧树脂混合料在室温下进入加压贮罐

b区域为环氧树脂混合料在贮罐内预热温度上升粘度下降

c区域为环氧树脂混合料在压力下模具内的时刻，包括压力下快速凝胶的时刻，直至脱模。

②环氧树脂混合料的粘度与温度关系

液态环氧树脂自动压力凝胶（APG）技术，对环氧树脂配方体系的粘度和温度的关系极为严格，配制的环氧树脂混合料应符合这一粘度—温度曲线，如此才能保证APG技术和工艺的顺利实现。

因此这就对环氧树脂及其固化剂，增进剂等提出了很高的要求。

材料指标的一致性重重性就显得尤其重要，不然难以保证持续、稳固的进行批量APG技术工艺投入生产。

粘度（mpas）

③环氧树脂混合料的凝胶时刻与温度的关系

环氧树脂混合料在恒定压力下进入高温模具后，就发生了热变换，高温增进了固化反映活性的加速，因为配方中加有三级胺作固化增进剂。

APG技术要求环氧树脂混合料压入模具后的凝胶速度与温度的关系见图，那个地址专门要指出，配方体系中甲基四氢苯酐和增进剂（N，N－苄基二甲胺或DMP-30）的质量，如这些材料的挥发份过大，那么在这段热互换时刻里，会突发受到高温而产生严峻的气泡，另外，增进剂的质量和活性也会在高温下产生大量气泡，应注意。

这从凝胶后脱模出来的制品表面显现有局部缺点，收缩应力痕迹，就可说明这一问题。

时刻（min）

液态环氧树脂自动压力凝胶（APG）技术制造的电工制品，表面应滑腻、敞亮而均衡，结构致密均匀，无任何开裂变形现象。

因此能够如此以为，要实现APG技术就必需具有符合这一技术要求的环氧树脂，固化剂及其助剂，是对这一套材料的考验。

通过几年来的尽力改性的国产材料组成的配方体系，慢慢完善能够取得应用。

液态环氧树脂自动压力凝胶（APG）技术，是国外在八十年代树脂浇注工艺领域三大要紧成绩之一，它的要紧优势在于电气部件的整体绝缘工艺取得了简化，缩短了固化周期，提高了模具利用率，APG的另一个重要意义是，它使环氧树脂固化物的固化收缩率，从真空浇注工艺的1～3%降低至0.25～0.15%，如此大大提高了固化物内部结构的致密性，降低了内应力，提高了绝缘性能和机械强度，尺寸精度高，制品均一。

A、混合料配方设计

组分重量份

环氧树脂CPR068100

固化剂CPH079100

硅微粉300

色素自定

B、CER4106重量化

组分a组分高粘度液体为改性环氧树脂100

b组分浅黄色液体为改性酸酐固化剂100

c组分固体粉末为改性防沉填料300

A、环氧树脂需要预热（有固化剂也需加热）以便输送和混合。

树脂固化剂和填料应在真空条件下充分混合，保证填料完全浸润，填料应预先干燥并将水分含量维持在0.2%以下。

对传统的混合操作工艺，树脂一样加热至50℃至70℃，然后输送至混合罐或容器，加入固化剂和填料，各组分在真空条件下搅拌至混合均匀并充分脱气。

浇注工艺中，APG工艺和传统真空浇注工艺比较

工艺参数自动压力凝胶真空浇注

环氧树脂/固化剂的混合温度50℃50℃

进料方式压力（0.5～5bar）真空（浇注罐）

模具温度140～170℃80～100℃

凝胶时刻10-30分3-8小时

后固化140℃/4-10小时140℃/4-10小时

凝胶时刻（脱模时刻）—取决于模具温度，制件的尺寸和结构。

混合系统特性—适用期

温度

适用期

﹤25℃

玻璃

化转

变温度

Tg65℃

48小时

40℃

﹤20小时

60℃

12小时

80℃

﹤3小时

温度凝胶时刻

100℃60分钟

120℃16分钟

140℃8分钟

B、浇注工艺

①物料预备：

浇注之前A、B组分在50℃预热，防沉填料C组分在100℃以上预热干燥脱水，然后按A:

B:

C=100:

100:

300的比例混合物料搅拌均匀，真空脱泡完全，物料温度操纵在20～100℃。

②模具预备：

对模具进行清理，涂布脱模剂，组装预热，做到模具表面干净清洁，浇注前预热温度在120℃～150℃，没有渗漏现象。

③压力凝胶：

物料完全脱泡后即可进行浇注（建议：

模具容腔的树脂为1-8kg时，进料口选择10mm左右；模具容腔的树脂为8-20kg时，进料口选择16mm左右；模具容腔的树脂为20kg以上时，进料口选择20mm左右。

）单个模具浇注完时刻在3-8min左右。

浇注完成升温自动压力凝胶。

④成型固化：

拆模放入烘箱进行后固化，后固化工艺为：

130℃/8h以上、140℃/6h。

浇注固化流程图：

RUETAPOXEA640/HR/PF/浇注用树脂系统

组分重量化

树脂RUETAPOXEA640100

固化剂RUETADURHR100

增韧剂PF5-15

填料300

为幸免产动气泡应该如此设计模具，使气体以尽可能小的摩擦损耗，通过注入的浇注料（从模具底部注入）的推移，最后从模具预部排出。