影响导热灌封胶的因素
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考虑到电机的实际工况条件,所用的灌封胶需具有高导热、流动性好、耐开裂、粘结力强等性能,否则在用于汽车电机时会有灌封困难,增加汽车整重造成汽车能耗比过高的问题。
适用于电动车里给电子元器件和动力电池模组的灌封胶材料可分为:环氧树脂灌封胶;硅橡胶灌封胶(有机硅灌封胶);聚氨酯灌封胶。下面以环氧树脂灌封胶为例,看看影响灌封胶性能的因素有哪些。
填料对灌封胶耐开裂性能的影响
环氧树脂在固化过程中会产生一定的收缩,若使用单纯的环氧树脂用作电机灌封,当灌封胶固化收缩产生的应力大于灌封胶与机壳间的粘结力时,会造成脱壳现象;而当灌封胶固化收缩产生的应力小于灌封胶与机壳间的粘结力且灌封胶强度较差时,会造成灌封胶开裂现象。所以,为了避免这些现象的出现,需要降低灌封胶的固化收缩率,增加灌封胶的强度,而往灌封胶中加入一定量的填料可以有效降低灌封胶的固化收缩率。
但是填料的添加量不可过多也不可太少。填料用量太少灌封胶的固化收缩率高,加多了虽然可以继续降低灌封胶的固化收缩率,但是随着填料的增加,灌封胶的黏度也会大幅增长。
填料对灌封胶导热性能及力学性能的影响
一般导热材料使用至多的导热填料是Al2O3;而高导热性能的多采用金属氮化物,如:SiN、AlN较为常用。导热材料的热导率不仅与导热填料本身有关,而且与导热填料的粒径分布、形态、界面接触、分子内部的结合程度等密切相关。
一般而言,纤维状或箔片状的导热填料的导热效果更好。另外,使用不同粒径复配的填料配制的灌封胶的导热能力也会较好。这是因为单一粒径的填料颗粒不能很好地在灌封胶内部形成连续的导热通道,颗粒与颗粒之间存在间隙,而不同粒径的填料颗粒之间,小粒径的填料可以很好地弥补大颗粒填料之间产生的间隙,形成完整的导热通道,达到更好的传热效果。
阻燃剂用量对灌封胶性能的影响
阻燃剂的加入可以提高灌封胶的阻燃性能,目前主要以氢氧化铝及氢氧化镁的使用为主。不过当使用单一的氢氧化铝或者氢氧化镁作为阻燃剂时,阻燃效果不如采用阻燃剂复配手段。而且采用复配过的阻燃剂,可以使灌封胶的黏度更低。
之所以复配使用时阻燃效果更好,可能是因为氢氧化铝的分解温度约为250℃,吸收热量为1965J/g,氢氧化镁的分解温度在300℃以上,它们都具有很好的阻燃性能,其阻燃机理主要是脱水、吸收热量。当温度达到氢氧化铝的分解温度时,首先氢氧化铝会吸收大量的热量起到阻燃的效果,当温度进一步升高,氢氧化镁脱除水分也会起到一定的阻燃效果,因此二者1:1复配使用可降低阻燃填料的用量,这也保证了汽车电机在运行中出现异常情况时胶体不助燃。
偶联剂对灌封胶性能的影响
合适的黏度不仅可以增加灌封胶的流动性,提高消泡能力,还能提高灌封胶中填料的抗沉降能力,从而保证产品的稳定性,偶联剂的加入就能有效解决以上问题。据研究,在树脂与填料混合的过程中,在一定范围内树脂的黏度会随着硅烷偶联剂加入量的增加而降低,直到趋于稳定。
此外,对导热填料进行表面处理也可以提高填料的导热性能,利用其与基胶的相容性,增加填充量,就可以实现灌封胶导热性能大幅度提高。如:采用经硅烷偶联剂KH-550、A-151、六甲基二硅氮烷、二甲基二甲氧基硅烷表面处理的刚玉粉填充RTV 导热硅橡胶,材料的热导率就可从1.16w/(m.K)提高2.10w/(m·K),导热性能提高近一倍。