汽車點(diǎn)火線圈用環(huán)氧灌封料的研制

金 軍，趙全振

（天津市新橋電子材料有限公司，天津 300350）

汽車點(diǎn)火線圈用環(huán)氧灌封料的研制

金 軍，趙全振

（天津市新橋電子材料有限公司，天津 300350）

通過不同固化劑及各種添加劑對(duì)環(huán)氧固化物性能的影響實(shí)驗(yàn)，研制出一種汽車點(diǎn)火線圈用環(huán)氧灌封料。該灌封料具有良好的滲透性，澆注過的點(diǎn)火線圈在-40～120 ℃的條件下，經(jīng)30個(gè)冷熱循環(huán)沖擊實(shí)驗(yàn)不開裂，完全滿足汽車點(diǎn)火線圈用環(huán)氧灌封料的要求。

環(huán)氧樹脂；灌封膠；點(diǎn)火線圈

隨著國內(nèi)汽車電子工業(yè)的迅猛發(fā)展 ， 對(duì)電子點(diǎn)火系統(tǒng)各部件及相互匹配性有了更高的要求。點(diǎn)火線圈作為汽車電子點(diǎn)火系統(tǒng)的重要部件 ， 它的主要作用是將蓄電池的低電壓轉(zhuǎn)換成高電壓以驅(qū)使火花塞放電打火[1]，其性能直接關(guān)系到汽車的安全性和可靠性 ， 因此保證點(diǎn)火線圈的介電強(qiáng)度是提高產(chǎn)品質(zhì)量、增強(qiáng)其可靠性和延長(zhǎng)壽命的關(guān)鍵 ， 這也是保證和提高我國汽車大規(guī)模生產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵零部件技術(shù)之一。因此研制高性能的汽車點(diǎn)火線圈用環(huán)氧灌封料具有重要意義。

汽車點(diǎn)火線圈用灌封料的技術(shù)要求：環(huán)氧固化物具有優(yōu)良的介電性能，產(chǎn)品具有優(yōu)異的耐高低溫沖擊性、耐久性且不開裂。目前應(yīng)用于點(diǎn)火線圈的樹脂灌封料主要有聚氨酯、有機(jī)硅和環(huán)氧樹脂3種，其中聚氨酯和有機(jī)硅均為彈性體，從灌封工藝、所用設(shè)備、介電性能、原料來源及成本等諸多因素考慮，目前廣為采用的是環(huán)氧樹脂灌封料。

環(huán)氧樹脂灌封料由環(huán)氧樹脂和固化劑及添加劑組成，為了滿足各種性能要求需要對(duì)各組分進(jìn)行選擇和復(fù)配。

1 固化劑及添加劑的選擇

1.1 酸酐固化劑對(duì)固化物性能的影響

固化劑是環(huán)氧樹脂灌封料的重要組成部分，選用不同的固化劑，可獲得性能不同的環(huán)氧灌封料。在加熱固化雙組分灌封料配方體系中，常用的酸酐固化劑有液體甲基四氫鄰苯二甲酸酐（MeTHPA）、液體甲基六氫鄰苯二甲酸酐 （ MeHHPA ） 等，該類固化劑黏度小、配合用量大，能在灌封料配方中起到固化、稀釋雙重作用，其固化物綜合性能優(yōu)異。表1列出了該類固化劑固化雙酚A環(huán)氧樹脂（CYD-128）的性能。

從表1可以看出，甲基六氫苯酐固化物的性能明顯高于甲基四氫苯酐固化物的性能，特別是熱變形溫度、沖擊強(qiáng)度和介電強(qiáng)度等性能?？梢?，選擇MeHHPA作固化劑能顯著提高環(huán)氧固化物的各項(xiàng)性能。

1.2 添加劑對(duì)固化物性能的影響

環(huán)氧灌封料常用的添加劑有稀釋劑，增韌劑及填料等。稀釋劑用以降低樹脂組成物的黏度，保證工藝條件的實(shí)施；增韌劑用以改善樹脂固化物的韌性、抗開裂性；填料的加入可以提高固化物的力學(xué)性能、電性能等。

1.2.1 稀釋劑種類及添加量對(duì)固化物性能的影響

本研究采用207和692 這2種不同結(jié)構(gòu)的稀釋劑。

表2和3所示，同一稀釋劑添加量增加，對(duì)固化物電性能影響不大，沖擊強(qiáng)度略有提高，固化物的熱變形溫度都隨之呈下降的趨勢(shì)。對(duì)比表2、表3說明，在環(huán)氧澆注體系中，添加同量的不同稀釋劑對(duì)固化物熱變形溫度的影響是不同的，加入稀釋劑207的固化物熱變形溫度略高于加入稀釋劑692的。這是由于692屬于單環(huán)氧化合物，它的加入降低了固化物的交聯(lián)密度，固化物的耐熱性也隨之下降；207是兩官能度的環(huán)氧合物稀釋劑，它實(shí)際上是低黏度環(huán)氧樹脂，如果反應(yīng)得當(dāng)，稀釋時(shí)不會(huì)降低交聯(lián)密度[2]，反而起到增韌的作用。由此可以看出，在環(huán)氧澆注體系中，選擇長(zhǎng)碳鏈的多官能團(tuán)環(huán)氧化合物作稀釋劑，不僅能降低黏度，還可以起增韌作用。

表1 不同固化劑對(duì)環(huán)氧固化物性能的影響Tab.1 Effect of curing agent on performance of cured epoxy matiral

表2 稀釋劑207 添加量對(duì)固化物性能的影響Tab.2 Effect of diluent 207 amount on properties of cured epoxy materila

表3 稀釋劑692添加量對(duì)固化物性能的影響Tab.3 692 add quantity on the properties of epoxy curing effect

1.2.2 增韌劑種類及添加量對(duì)固化物性能的影響

環(huán)氧樹脂增韌的研究始于20世紀(jì)60年代，McGarry等人用端羧基液體丁腈橡膠改性環(huán)氧樹脂取得了很好的增韌效果。在此之后改性環(huán)氧體系的增韌研究蓬勃展開，類似的液體聚合物也不斷被發(fā)現(xiàn)[3]。本研究采用奇士增韌劑和PU增韌劑，研究其對(duì)環(huán)氧固化物性能的影響。

從表4、5可以看出，添加增韌劑后，材料的沖擊強(qiáng)度有了大幅度提高，并且與增韌劑的添加量成正比，而固化物的熱變形溫度卻下降不多。采用該類增韌劑作配方的絕緣灌注料生產(chǎn)出來的制品將具有更好的耐冷熱沖擊穩(wěn)定性。

表4 奇士增韌劑添加量對(duì)固化物性能的影響Tab.4 Effect of qishi toughening agent amount on properties of cured epoxy maaterial effect

表5 PU增韌劑添加量對(duì)固化物性能的影響Tab.5 Effect of PU toughening agent amount on properties of cured epoxy material

1.3 填料對(duì)固化物性能的影響

分別用硅微粉和活性硅微粉作填料，采用相同的環(huán)氧樹脂澆注料配方及固化工藝，對(duì)固化物性能的影響見表6。

表6 填料類型對(duì)固化物性能的影響Tab.6 Effect of filler type on performance of cured material

如表6所示，以活性硅微粉為填料的環(huán)氧固化物的力學(xué)性能比以普通硅微粉為填料的性能有了明顯提高。尤其沖擊強(qiáng)度、固化物的吸水性和浸水后固化物的電性能有了明顯的改善，而固化物的熱變形溫度、線脹系數(shù)無明顯差別。可見，采用活性硅微粉對(duì)提高環(huán)氧樹脂澆注料性能有利。

1.4 配方確定

通過上述實(shí)驗(yàn)反復(fù)篩選，最終研制出雙組分汽車點(diǎn)火線圈用環(huán)氧灌封料TXH-5217-F， A/B質(zhì)量比為100/30， 基本固化條件75 ℃/3 h+120 ℃/3 h。

配方組成（質(zhì)量份）：

環(huán)氧樹脂 100

自制增韌劑 10～15

活性填料 若干

分散劑 0.5～1

防沉劑 0.5～1.5

MeHHPA 若干

促進(jìn)劑 1～1.5

2 灌封料的工藝特性及性能

2.1 灌封料的工藝特性（見圖1）

圖1 灌封料的凝膠時(shí)間Fig.1 Gelation time of potting compound

2.2 灌封料的黏度與溫度的關(guān)系（見圖2）

圖2 A+B混合的黏度Fig.2 Mixture viscosity

2.3 灌封料的固化放熱曲線（見圖3）

圖3 固化物放熱曲線（A+B=400g 料）Fig.3 Heat release curve of cured material

圖1和圖2充分說明該灌封料具有良好的工藝性和滲透性。由于點(diǎn)火線圈由很多直徑約0.05 mm細(xì)銅絲纏繞而成，線匝之間的間隙非常小，當(dāng)灌封料的黏度比較高時(shí)，灌封料難以滲透到線圈的間隙里，線圈很容易被高壓電壓擊穿，造成報(bào)廢。

由圖3可見固化放熱峰溫度為124 ℃，這可減少由于熱峰過高而引起的線圈開裂。

2.4 固化物性能（見表7）

表7 TXH-5217-F 固化物性能Tab.7 Curing performance of TXH-5217-F

3 結(jié)論

環(huán)氧灌封料TXH-5217-F經(jīng)天津新陽電子有限公司試用證實(shí)，對(duì)汽車點(diǎn)火線圈具有良好的滲透性，澆注固化后的點(diǎn)火線圈能在-40～120 ℃經(jīng)受30次冷熱沖擊實(shí)驗(yàn)不開裂，完全滿足汽車用點(diǎn)火線圈的技術(shù)要求。

[1]陳紅．點(diǎn)火線圈技術(shù)的進(jìn)步[J]．汽車電器,2006(9):6-8．

[2]俞翔霄,俞贊琪,陸惠英．環(huán)氧樹脂電絕緣材料[M]．北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2007．

[3]張偉,趙世琦．奇士增韌劑對(duì)環(huán)氧樹脂/酸酐體系的增韌[J]．建筑膠粘劑,2008(6):20．

Development of epoxy potting material for automobile ignition coils

JIN Jun,ZHAO Quan-zhen
(Tianjin Xinqiao Electronic Material Co．,Ltd．,Tianjin 30350,China)

Through the effect tests of different curing agent and various additives on the properties of cured epoxy meterial, this artical finally developed an epoxy potting compound for the automobile ignition coil． The potting compound has good permeability,the ignition coil poured with the potting material did not crack after the successive thirty hot and cold cycle impact test under the condition of from -40℃ to +120℃,and the potting compound fully meets the requirements for epoxy potting material for automobile ignition coil。

epoxy resin;potting compound;the ignition coil

TQ433.4+37

A

1001-5922（2015）01-0068-04

2014-03-12

金軍（1981-）男，工程師，主要從事電子灌封材料的研究與生產(chǎn)工作。E-mail：a13312120509@163.com。