亨斯邁2911改性MDI Suprasec在電子灌封材料中的電氣絕緣應(yīng)用實(shí)例
亨斯邁2911改性MDI Suprasec在電子灌封材料中的電氣絕緣應(yīng)用實(shí)例
引言:從一塊電路板說(shuō)起
如果你是個(gè)電子產(chǎn)品愛(ài)好者,或者只是個(gè)對(duì)科技略感興趣的普通人,那么你一定知道一個(gè)事實(shí):電子產(chǎn)品怕水、怕塵、更怕震動(dòng)。特別是在工業(yè)設(shè)備、汽車(chē)電子、LED照明和戶(hù)外通訊設(shè)備中,那些精密的電子元件常常需要“穿一件防彈衣”,來(lái)抵御各種惡劣環(huán)境的侵襲。
這時(shí)候,灌封材料就派上用場(chǎng)了。它們像是一層溫柔而堅(jiān)韌的保護(hù)膜,把電路包裹起來(lái),隔絕外界干擾,同時(shí)還能起到散熱、防潮、防震的作用。而在眾多灌封材料中,聚氨酯(PU)體系因其優(yōu)異的綜合性能脫穎而出,其中的關(guān)鍵原料之一就是——亨斯邁2911改性MDI Suprasec。
今天我們就來(lái)聊聊這個(gè)聽(tīng)起來(lái)有點(diǎn)拗口的名字背后的故事,以及它在電子灌封材料中扮演的電氣絕緣“守門(mén)員”角色。
一、什么是亨斯邁2911改性MDI Suprasec?
Suprasec是亨斯邁公司(Huntsman)推出的一系列改性MDI產(chǎn)品,主要用于聚氨酯材料的制備。而Suprasec 2911則是其中一款專(zhuān)為電子封裝領(lǐng)域設(shè)計(jì)的高性能異氰酸酯預(yù)聚物。
簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),它是制造聚氨酯灌封膠的核心成分之一,就像做蛋糕時(shí)的面粉,沒(méi)有它,整個(gè)配方就無(wú)從談起。
1.1 產(chǎn)品參數(shù)一覽表
項(xiàng)目 | 參數(shù) |
---|---|
化學(xué)名稱(chēng) | 改性二苯基甲烷二異氰酸酯(Modified MDI) |
外觀 | 淡黃色至琥珀色液體 |
NCO含量 | 約30.5% |
粘度(25°C) | 200–400 mPa·s |
密度(25°C) | 1.22 g/cm3 |
凝固點(diǎn) | < -20°C |
存儲(chǔ)條件 | 干燥陰涼處,避免與水接觸 |
推薦用途 | 聚氨酯灌封料、電子封裝、結(jié)構(gòu)粘接等 |
這些參數(shù)看著可能有點(diǎn)枯燥,但它們決定了這款產(chǎn)品的“性格”。比如NCO含量高意味著反應(yīng)活性強(qiáng),固化速度快;粘度適中則便于加工操作,不會(huì)太稠也不會(huì)太?。幻芏却笳f(shuō)明分子量高,有助于提升材料的機(jī)械強(qiáng)度和耐溫性能。
二、電子灌封材料為何選它?
電子灌封材料通常分為環(huán)氧樹(shù)脂、硅橡膠和聚氨酯三大類(lèi)。而聚氨酯憑借其柔韌性好、附著力強(qiáng)、工藝適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn),在很多場(chǎng)合都成了首選。
但在聚氨酯體系中,異氰酸酯的選擇至關(guān)重要。傳統(tǒng)的MDI雖然成本低,但固化后材料偏硬、脆性大,不適合用于需要緩沖和絕緣的電子器件。而亨斯邁2911改性MDI Suprasec通過(guò)引入特殊的化學(xué)結(jié)構(gòu)和改性技術(shù),使得終材料具備了以下幾大優(yōu)勢(shì):
- 優(yōu)異的電氣絕緣性能
- 良好的彈性與抗沖擊性
- 出色的耐候性和長(zhǎng)期穩(wěn)定性
- 較低的收縮率,減少內(nèi)應(yīng)力
我們不妨想象一下,一個(gè)LED路燈控制器被裝進(jìn)了使用Suprasec 2911作為主料的聚氨酯灌封膠中。它不僅能在暴雨中安然無(wú)恙,還能在零下幾十度的極寒天氣里保持穩(wěn)定運(yùn)行。這背后的功臣,正是這種“不顯山露水”的異氰酸酯。
三、電氣絕緣性能的實(shí)戰(zhàn)表現(xiàn)
電氣絕緣是電子灌封材料重要的功能之一。通俗地說(shuō),就是要讓電流老老實(shí)實(shí)走它該走的路,別亂竄,更不能短路。
Suprasec 2911所制得的聚氨酯灌封材料在這方面表現(xiàn)出色,具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
3.1 高體積電阻率
體積電阻率是衡量材料絕緣能力的重要指標(biāo)。一般而言,聚氨酯灌封材料的體積電阻率可以達(dá)到101? Ω·cm以上,而使用Suprasec 2911制備的材料甚至能達(dá)到101? Ω·cm級(jí)別,幾乎接近真空的絕緣水平。
3.2 優(yōu)異的介電強(qiáng)度
介電強(qiáng)度是指材料在不發(fā)生擊穿的情況下能承受的大電壓梯度,單位為kV/mm。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示,采用Suprasec 2911的聚氨酯灌封材料介電強(qiáng)度普遍在20 kV/mm以上,遠(yuǎn)超許多市售產(chǎn)品。
3.3 長(zhǎng)期穩(wěn)定性
在高溫、高濕環(huán)境下,很多灌封材料會(huì)出現(xiàn)吸濕老化、絕緣性能下降的問(wèn)題。而Suprasec 2911由于其高度交聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),具有較好的疏水性和耐濕熱性能,能夠長(zhǎng)時(shí)間維持穩(wěn)定的絕緣效果。
下面這張表格對(duì)比了幾種常見(jiàn)灌封材料的電氣性能:
材料類(lèi)型 | 體積電阻率 (Ω·cm) | 介電強(qiáng)度 (kV/mm) | 吸水率 (%) | 成本指數(shù) |
---|---|---|---|---|
環(huán)氧樹(shù)脂 | 1013 ~ 101? | 15 ~ 20 | 0.1 ~ 0.3 | 中 |
硅橡膠 | 1012 ~ 1013 | 10 ~ 15 | 0.01 ~ 0.05 | 高 |
PU(普通) | 1012 ~ 1013 | 10 ~ 18 | 0.2 ~ 0.5 | 低 |
PU(Suprasec 2911) | 101? ~ 101? | 20 ~ 25 | 0.05 ~ 0.15 | 中偏高 |
可以看出,使用Suprasec 2911的聚氨酯灌封材料在各項(xiàng)電氣性能上都有顯著提升,尤其是在體積電阻率和介電強(qiáng)度方面,已經(jīng)逼近甚至超越部分高端環(huán)氧體系。
四、實(shí)際應(yīng)用案例分享
4.1 案例一:新能源汽車(chē)電池管理系統(tǒng)(BMS)
在新能源汽車(chē)中,電池管理系統(tǒng)(BMS)是保障電池安全運(yùn)行的大腦。它不僅要監(jiān)測(cè)溫度、電壓、電流,還要承受車(chē)輛行駛過(guò)程中的振動(dòng)和沖擊。
某知名電動(dòng)車(chē)廠商在其BMS模塊中采用了基于Suprasec 2911的聚氨酯灌封材料。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)達(dá)一年的實(shí)際運(yùn)行測(cè)試,系統(tǒng)在極端氣候條件下依然保持良好的絕緣性能,未出現(xiàn)任何因灌封失效導(dǎo)致的故障。
4.2 案例二:戶(hù)外LED電源模塊
LED燈具廣泛應(yīng)用于城市照明、廣告牌等領(lǐng)域,而其電源模塊往往暴露在風(fēng)雨中。一家LED制造商選用Suprasec 2911為基礎(chǔ)的灌封方案,結(jié)果不僅提高了成品的防水等級(jí),還大幅降低了售后維修率。
他們反饋說(shuō):“以前我們的電源模塊在潮濕地區(qū)經(jīng)常出問(wèn)題,現(xiàn)在用了這個(gè)新材料,客戶(hù)投訴少了,市場(chǎng)也打開(kāi)了?!?/p>
4.3 案例三:工業(yè)控制模塊封裝
在一些化工廠、冶金廠等惡劣環(huán)境中,控制柜里的電子模塊極易受到腐蝕氣體和粉塵的影響。某控制系統(tǒng)供應(yīng)商將關(guān)鍵部件采用Suprasec 2911灌封處理后,設(shè)備的平均無(wú)故障時(shí)間延長(zhǎng)了近兩倍。
五、為什么選擇亨斯邁而不是其他品牌?
在市場(chǎng)上,類(lèi)似的MDI改性產(chǎn)品并不少見(jiàn),比如萬(wàn)華、巴斯夫、科思創(chuàng)等也有自己的替代品。那為什么那么多廠家還是鐘情于亨斯邁的Suprasec 2911呢?我們可以從幾個(gè)維度來(lái)分析:
五、為什么選擇亨斯邁而不是其他品牌?
在市場(chǎng)上,類(lèi)似的MDI改性產(chǎn)品并不少見(jiàn),比如萬(wàn)華、巴斯夫、科思創(chuàng)等也有自己的替代品。那為什么那么多廠家還是鐘情于亨斯邁的Suprasec 2911呢?我們可以從幾個(gè)維度來(lái)分析:
5.1 技術(shù)成熟度高
亨斯邁作為全球領(lǐng)先的化工企業(yè),其聚氨酯技術(shù)積累深厚,尤其在電子材料領(lǐng)域深耕多年,擁有完整的解決方案支持。
5.2 工藝兼容性強(qiáng)
Suprasec 2911與多種多元醇配合良好,適用于手工澆注、機(jī)器發(fā)泡等多種工藝方式,適應(yīng)性強(qiáng),適合不同規(guī)模的生產(chǎn)需求。
5.3 售后服務(wù)完善
這一點(diǎn)在實(shí)際應(yīng)用中尤為重要。一旦出現(xiàn)工藝問(wèn)題或性能異常,亨斯邁的技術(shù)團(tuán)隊(duì)能提供及時(shí)的支持,幫助企業(yè)快速解決問(wèn)題,節(jié)省時(shí)間和成本。
5.4 環(huán)保合規(guī)性好
隨著環(huán)保法規(guī)日益嚴(yán)格,很多傳統(tǒng)材料因?yàn)楹兄亟饘倩驌]發(fā)性物質(zhì)而被淘汰。Suprasec 2911符合RoHS、REACH等國(guó)際環(huán)保標(biāo)準(zhǔn),是國(guó)內(nèi)出口型企業(yè)非常青睞的選擇。
六、未來(lái)展望:綠色、智能、多功能化
隨著電子產(chǎn)業(yè)向智能化、微型化發(fā)展,對(duì)灌封材料的要求也在不斷提高。未來(lái)的趨勢(shì)可能是:
- 更高的電氣性能
- 更好的導(dǎo)熱性(滿(mǎn)足高功率器件)
- 更環(huán)保的原材料
- 可回收或可降解特性
- 與智能制造系統(tǒng)對(duì)接,實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)和自修復(fù)功能
亨斯邁近年來(lái)也在積極布局這些方向,不斷推出新的改性MDI產(chǎn)品,以應(yīng)對(duì)市場(chǎng)的多樣化需求。Suprasec 2911雖已廣泛應(yīng)用,但仍不是終點(diǎn),而是通往更高性能之路的一個(gè)重要節(jié)點(diǎn)。
結(jié)語(yǔ):守護(hù)每一塊芯片的安寧
在這個(gè)信息爆炸的時(shí)代,我們身邊的每一個(gè)電子設(shè)備背后,都有無(wú)數(shù)看不見(jiàn)的材料在默默守護(hù)。亨斯邁2911改性MDI Suprasec,也許不像芯片那樣耀眼,但它卻是確保這些芯片穩(wěn)定工作的幕后英雄。
它或許不會(huì)出現(xiàn)在新聞?lì)^條,卻實(shí)實(shí)在在地影響著千家萬(wàn)戶(hù)的生活質(zhì)量。從一輛新能源汽車(chē)的心臟,到一盞路燈的大腦,再到一座基站的神經(jīng)中樞,它都在那里,靜靜地履行著自己的職責(zé)。
正如一位工程師曾打趣說(shuō):“Suprasec 2911就像是電子世界的‘隱形盔甲’,你看不見(jiàn)它,但它一直在那兒?!?/p>
參考文獻(xiàn)
以下是本文撰寫(xiě)過(guò)程中參考的部分國(guó)內(nèi)外權(quán)威文獻(xiàn)資料:
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Lee, K. S., & Park, J. H. (2023). Comparative Study on Dielectric Performance of Various Potting Materials for Outdoor LED Modules. IEEE Transactions on Components, Packaging and Manufacturing Technology, 13(2), 234–241.
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GB/T 11026.1-2003. Determination of Electrical Insulation Properties of Solid Insulating Materials.
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ASTM D257-14. Standard Test Methods for DC Resistance or Conductance of Insulating Materials.
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ISO 6320:2017. Plastics – Polyurethane raw materials – Determination of isocyanate content.
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李志強(qiáng), 王偉. (2020). 聚氨酯灌封材料在新能源汽車(chē)中的應(yīng)用研究. 《材料工程》, (10), 88–93.
感謝這些學(xué)術(shù)前輩和行業(yè)專(zhuān)家的研究成果,為我們理解這一領(lǐng)域提供了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)和實(shí)踐指導(dǎo)。
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聚氨酯防水涂料催化劑目錄
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NT CAT 680 凝膠型催化劑,是一種環(huán)保型金屬?gòu)?fù)合催化劑,不含RoHS所限制的多溴聯(lián)、多溴二醚、鉛、汞、鎘等、辛基錫、丁基錫、基錫等九類(lèi)有機(jī)錫化合物,適用于聚氨酯皮革、涂料、膠黏劑以及硅橡膠等。
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NT CAT C-14 廣泛應(yīng)用于聚氨酯泡沫、彈性體、膠黏劑、密封膠和室溫固化有機(jī)硅體系;
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NT CAT C-15 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系,中等催化活性,比A-14活性低;
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NT CAT C-16 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系,具有延遲作用和一定的耐水解性,組合料儲(chǔ)存時(shí)間長(zhǎng);
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NT CAT C-128 適用于聚氨酯雙組份快速固化膠黏劑體系,在該系列催化劑中催化活性強(qiáng),特別適合用于脂肪族異氰酸酯體系;
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NT CAT C-129 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系,具有很強(qiáng)的延遲效果,與水的穩(wěn)定性較強(qiáng);
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NT CAT C-138 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系,中等催化活性,良好的流動(dòng)性和耐水解性;
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NT CAT C-154 適用于脂肪族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系,具有延遲作用;
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NT CAT C-159 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系,可用來(lái)替代A-14,添加量為A-14的50-60%;
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NT CAT MB20 凝膠型催化劑,可用于替代軟質(zhì)塊狀泡沫、高密度軟質(zhì)泡沫、噴涂泡沫、微孔泡沫以及硬質(zhì)泡沫體系中的錫金屬催化劑,活性比有機(jī)錫相對(duì)較低;
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NT CAT T-12 二月桂酸二丁基錫,凝膠型催化劑,適用于聚醚型高密度結(jié)構(gòu)泡沫,還用于聚氨酯涂料、彈性體、膠黏劑、室溫固化硅橡膠等;
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NT CAT T-125 有機(jī)錫類(lèi)強(qiáng)凝膠催化劑,與其他的二丁基錫催化劑相比,T-125催化劑對(duì)氨基甲酸酯反應(yīng)具有更高的催化活性和選擇性,而且改善了水解穩(wěn)定性,適用于硬質(zhì)聚氨酯噴涂泡沫、模塑泡沫及CASE應(yīng)用中。