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探析在继电器中应用环氧树脂胶的目的及意义

2020-03-14 300 上传者：管理员

摘要：继电器的触头在断开电路或者接通电路的时候产生的电弧，不仅仅会导致触头的工作条件变得恶化，也会在很大程度上对继电器的使用寿命以及可靠性产生直接的影响。而环氧树脂胶的使用，可以固定触头处的零部件并且对其进行密封，从而减少电弧的产生，进而提高继电器的使用寿命与增强继电器的可靠性。由此可见，加大研究环氧树脂胶对继电器电弧特性的影响具有非常重要的意义。基于此，本文不仅展开了对环氧树脂胶的选用、配比的比例、流动的距离、胶固化所需的条件以及对继电器的触头处的处理等方面因素的讨论，还进一步对该讨论的结果进行具体的分析，找到了环氧树脂胶对继电器电弧特性的具体影响因素，并对其有效措施进行了具体的实验，旨在加深环氧树脂胶在继电器电弧特性中的具体实际应用，促进继电器行业的发展。

关键词：
固定零部
环氧树脂胶
电弧特性
继电器
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由于继电器是一种自动开关的元件，且具有隔离功能。所以被广泛的应用于一些设备中使用，例如遥控、自动控制、通讯、遥测、机电一体化以及电力电子的设备中，是非常重要的控制元件之一。继电器中除了使用各类主要材料，例如铜、电工纯铜与触点之外，还需要一个非常主要的辅助材料—环氧树脂胶粘剂。环氧树脂胶粘剂在继电器应用中可以起到固定零部件以及继电器的密封等重要作用。

但现在如何选择一个优良的胶粘剂已经关系到继电器质量的重要组成部分，假如对选择的胶粘剂选择不当，甚至可能使继电器产生污染，从而导致接触电阻变大与继电器的塑封性能在触头处失效等具体问题，本文主要是通过环氧树脂胶的选用、配比的比例、流动的距离、胶固化所需要的一些条件以及对继电器触头处的处理等一些方面的因素进行实验，并且对该实验的结果进行具体的分析，从而找到环氧树脂胶对继电器电弧特性的具体影响因素，并对其有效的措施进行具体实验，以此来提高环氧树脂胶在继电器电弧特性中的具体的实际应用。

1、环氧树脂胶在继电器电弧特性中的应用

1.1 环氧树脂胶的性能优点

1)环氧树脂在力学上具有很高的性能。由于环氧树脂具有较强的内聚力，从而分子的结构就比较紧密，且在力学上环氧树脂胶的性能高于其他的热固性树脂。2)环氧树脂固化体系中具有各种塑料的极性基材以及优良的附着力。所以其附着力较强。3)固化收缩率比起别的热固性树脂的收缩力最小。4)线胀系数特别小,所以其固化后体积的变化不会很大。5)工艺性较好,环氧树脂在固化的时候基本不会产生低分子的化合物。6)环氧树脂具有优良的电绝缘性，此用处可以用于本文中继电器电弧特性的研究。7)抗化学药品性能优良，工艺的稳定性能好。8)环氧树脂胶的耐热性很高。

1.2 继电器使用环氧树脂胶时可能存在的问题

当继电器使用在家用电器的控制板上的时候，生产PCB板的产家在使用过程中，将继电器焊接到PCB板上的时候，由于继电器位于比较凸起的位置，在搬运PCB板的时候，容易造成继电器的外壳、触头处与环氧树脂胶产生脱离，造成外壳、触头脱落的情况，使继电器处于失效的情况。为了避免这种问题的发生，我们将通过改变环氧树脂胶的选用、其配比比例、流动距离、胶固化所需的条件以及触头处的处理提升继电器的使用情况。

2、增强环氧树脂胶强度来减小继电器电弧特性

使用轨迹式点胶的方式将胶粘剂涂在继电器上，紧接着将继电器送进相应的高温烘箱里面进行固化处理。为提高环氧树脂的强度，我们一般选用增加第二组分来增加环氧树脂的韧性。主要分为液态橡胶增韧、弹性微球增韧、聚氨酯增韧以及热致液晶聚合物增韧等等。

2.1 液态橡胶增加韧改性的环氧胶

液态橡胶增加韧改性具体是指胺基、硫醇基、烃基、含端羧基以及聚丁二烯等等物质，与环氧树脂相互溶合，并且在固体中析释出，从而可以形成“海岛模型”的形状结构，并且通过活性基因来进行相互作用。从近几年来看，除去使用纯洁性的液态橡胶中预反应的加成物之外，现已经发展到第二代-使用高官能度环的氧树脂以及第三代-制备嵌段共聚体改性的环氧预聚物靠使用金属茂催化剂来实现，经过这样的修改之后，不仅仅提高了环氧树脂胶的剥离强度，而且使整体机械性能与热性能并没有明显的降低，为减小继电器的电弧特性作出了很大的贡献。

2.2 聚氨酯增加韧性的环氧胶

聚氨酯增加韧性的环氧胶主要是由聚氨酯以及环氧树形成的半立穿网络的聚合物与互穿网络的聚合物，由此可以起到一起互溶的效果以及产生互相配合的效应，从而可以使具有高弹性的聚氨酯与具有一般粘接性的环氧树脂进行有机结合在一起，并且通过互补以及强化的方式来产生一个较好的增加韧性效果。

2.3 通过热塑性聚合物的共混改特性来产生高强度环氧胶

通过热塑性聚合物的共混改特性来产生高强度环氧胶经常使用聚醚酮、聚醚醚酮、高性能的芳杂环聚合物聚砜、聚醚酰亚胺、聚醚砜、聚碳脂酸以及聚苯醚等常使用的热塑性聚合物和环氧树脂中的共混改性特性，以此来进行制备环氧的结构胶粘剂，在零下以上的温度范围之间，由此可以使高强度环氧胶具有高强度、耐久性、高韧性以及较好的综合性能。

2.4 弹性微球增韧环氧高强度粘剂

经国内的相关研究中表明，使用芯为聚乙烯酸酯或者是聚丁二烯时，壳层为聚甲基丙烯酸甲酯与聚苯乙烯的聚合物微球以此增加环氧树脂的韧性效果更加理想，其聚甲基丙烯酸甲酯与聚苯乙烯的聚合物微球的壳层层数可以是一或者二层，也可以三层或者为四层，但是粒子大小以及分布的是否均匀性均对增加韧性的效果影响非常大。

2.5 通过利用聚硅氧烷的共聚改性来增加环氧胶粘剂的韧性

利用聚硅氧烷的共聚改性来增加环氧胶粘剂的韧性这种工艺往往是利用聚硅氧烷上的羧基、氨基和环氧树脂中的环氧基与羟基反应从而生成的嵌段聚合物，这种聚硅氧烷的共聚改性不仅能降低环氧树脂中的内应力，还可以增加其韧性与耐温，由此可以取得较好的相容性来加强环氧胶粘剂的韧性。

2.6 利用纳米粒子来加强环氧树脂胶粘剂的韧性

因为纳米粒子中具有非常高的比表面积，由此可能会具有非常高的不饱和性，使纳米粒子中的表面活性非常大。经过研究表明，使用纳米粒子来加强环氧树脂胶粘剂的韧性，可以形成比较理想的表面状态，因此可以大幅度的提高环氧树脂胶的拉升强度以及它的冲击性能。与此同时，假如在环氧树脂中来加入的纳米二氧化硅，并且在的条件下来进行反应1个小时，并在冷却后再加入固化剂使其进行固化，不仅仅可以增加树脂的韧性，还可以大大提高树脂的耐热性能。但在目前的情况下纳米粒子主要是使用添加纳米二氧化硅、纳米二氧化钛以及纳米碳酸钙等等纳米粒子。据相关研究显示，使用十六烷基三甲溴化铵的有机物进行表面处理的凹凸棒上与环氧树脂相互配合，可以明显提高环氧树脂胶的增韧效果。

在环氧树脂中加入纳米粒子后，与普通的粘接剂进行对比，我们可以发现加入纳米粒子后的环氧树脂益处更多。具体优点如下：①加入纳米粒子的环氧树脂制成的环氧树脂胶的液氮温区以及室温的冲击强度和拉伸的强度均加强了很多。例如：加入质量含量为2%的纳米二氧化硅时，其液氮温区的拉伸强度和冲击的强度均提高了20%。②加入纳米粒子的环氧树脂制成的环氧树脂胶在力学方面的性能也加强了很多。例如：在电镜下进行扫描观察，我们可以发现未加入纳米粒子的环氧树脂胶在断面很光滑，但是加入纳米粒子的环氧树脂制成的环氧树脂胶断面就会变得比较复杂，甚至出现鱼鳞片的结构。③加入纳米粒子的环氧树脂制成的环氧树脂胶在玻璃化温度方面也有提升。例如：在动态热-力分析测试中，我们可以了解到加入纳米粒子的环氧树脂制成的环氧树脂胶的胶粘体系的玻璃化温度会有很大程度的加深，尤其是随着纳米二氧化硅的重量含量的增加，加入纳米粒子的环氧树脂制成的环氧树脂胶的玻璃化温度也相应的提高。④加入纳米粒子的环氧树脂制成的环氧树脂胶从液氮温度到室内温度的热膨胀系数在不断的下降。

例如：对未加入纳米粒子的环氧树脂胶与加入纳米粒子的环氧树脂制成的环氧树脂胶进行电阻应变仪的测试，我们便可以知晓其两种树脂的热膨胀系数，由热膨胀系数可以知晓加入纳米粒子的环氧树脂制成的环氧树脂胶进一步的减小了环氧树脂与金属构件之间的热膨胀系数的差距；没有加入纳米粒子的环氧树脂胶在进行低温胶粘的时候液氮温度到室内的热膨胀系数仅仅为,但加入纳米粒子的环氧树脂制成的环氧树脂胶在进行低温胶粘的时候，胶粘剂同一室内温度的热膨胀系数为，加入纳米粒子的环氧树脂制成的环氧树脂胶的热膨胀系数更加的接近于金属、铝合金以及陶瓷材料的热膨胀系数。因为在液氮区域金属银的热膨胀系数为，在室温的条件下仅仅为。

2.7 创建水性环氧胶粘剂

使环氧树脂变为水性化很难，当前可以使环氧树脂水性化的方法有：使用聚合型乳化剂乳液聚合、醚化、接枝和酯化等操作方法。对与引入羧基的时候环氧树脂水性化产生的乳液，可以与羧基交联从而产生固化剂，例如碳酰胺与聚碳丙啶树脂等其余固化剂。

2.8 通过环氧树脂配制比例产生环氧树脂压敏胶

使用有环氧树脂、双氰胺、丁晴橡胶以及2-甲基咪唑等配制产生的丁酮溶液，涂于涂布纸上后，待涂布纸上进行干燥处理后可以得到亚明胶带，其耐热性能以及耐湿性能效果非常优良。例如环氧树脂与噁唑啉以及羧端基聚丁二烯等进行配合来进行压敏胶的制备，产生的亚敏胶其剥离强度非常高。

2.9 环氧丙烯酸可配置成光敏胶

环氧丙烯酸通过配制产生的光敏胶其特点是可在紫外线照射下进行固化反应，可以发现其粘接韧性的效果非常好，并且可以用在彩色电视剧的精密延时线、陶瓷、光学仪器以及电子元器件之间的粘接，所产生的用途较广。具体配制如表1、2所示：

1) 环氧丙烯酸树脂配制成光敏胶的组成和配比量

表1 环氧丙烯酸树脂配制成光敏胶的组成和配比量

根据表1中我们可以了解到环氧丙烯酸树脂配制成光敏胶的组成以及配比量，其中配制出的光敏胶的剥离强度可以达至,由此可知产生的光敏胶可以适用于各种用途中，为我们社会发展做出贡献。

2) 双酚A环氧丙烯酸双脂配制成光敏胶的组成以及配比量

表2 双酚A环氧丙烯酸双脂配制成光敏胶的组成以及配比量

根据表2中我们可以了解到双酚A环氧丙烯酸双脂配制成光敏胶的组成以及配比量，由此可配制出光敏胶。

2.10 环氧密封胶

当前在我国环氧密封胶已经被应用至各种用途中，除了双酚A型的环氧树脂，其余环氧树脂均可以被使用配制出环氧密封胶，就连酚醛改性环氧树脂也可以采用配制成环氧密封胶。

1) 双酚A型的环氧树脂配制成环氧密封胶的组成与配比量

表3 双酚A型的环氧树脂配制成环氧密封胶的组成与配比量

按照表3将双酚A型的环氧树脂配制成环氧密封胶的组成与配比按照顺序进行称量混合并且使其均匀后，便可以使用将不常拆卸的部位进行密封处理，同时我们发现该环氧密封胶具有良好的耐油性以及耐蒸汽的性能。

2) 酚醛环氧树脂可配制环氧密封胶的原因

酚醛环氧树脂配制的环氧密封胶主要是由酚醛环氧树脂以及其它的配料依据特定比而配制而成。酚醛环氧树脂配制出的环氧密封胶的特点主要是：其使用温度范围很宽，一般可以在零下下进行长期使用，主要用于金属与天然橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶以及尼龙进行密封粘接。并且在室温的条件下硫化10d或者在温度100℃的情况下硫化处理8h，此时可使氧化铝的剥离强度达到。

2.11 环氧树脂通过配比配制出的导电胶粘剂

1) 环氧树脂配制出的导电胶粘剂具体组成成分以及配比量

表4 环氧树脂配制出的导电胶粘剂具体组成成分以及配比量

其中乙二胺与乙醇胺是采取1:1的方式进行配制的。同时根据表4我们可以知晓在温度为20℃的条件下需要进行4~5h的固化处理；而在温度为70~80℃的条件下需要进行1小时的固化处理，然后在温度为120~130℃的条件下再进行1.5~2h的固化处理，这时候便可在零下50~60℃的温度条件下将铝与铜体进行粘接。且此时的导电胶粘剂的电阻率为10-3×10-2Ω·cm，脱离强度为200~270N/cm。

2) 配制成的305尼龙环氧导电胶的组成以及配比量

表5 配制成的305尼龙环氧导电胶的组成以及配比量

从表5中我们可以了解到在温度为165℃以及0.1~0.3MPa的条件下需要进行1~2h的固化处理，此时305尼龙环氧导电胶粘剂的电阻率为2.4×10-3-10-4Ω·cm。同时我们也可以了解到在温度为20℃的条件下，铝的剪切强度为26.3MPa，铝的不均匀的扯高的前度为420N/cm。此刻的铝在温度为零下60~120℃的条件下与金属导体导电进行粘接。

3、总结

本文主要讲述环氧树脂胶的种类、优点、环氧树脂胶在继电器电弧特性中可能出现的问题以及为减少此类情况的发生从环氧树脂胶的各个方面进行加强处理，例如：环氧树脂胶的选用、配比的比例、流动的距离、胶固化所需的条件以及对继电器的触头处的处理等方面的因素进行讨论，并且对该讨论的结果进行具体的分析，找到环氧树脂胶对继电器电弧特性的具体影响因素，并对其有效措施进行具体的实验，以此来提高环氧树脂胶在继电器电弧特性中的具体实际应用，为社会发展做出了贡献。但在环氧树脂胶的使用、配比以及加强环氧树脂胶的纳米技术等方面还有待提升。

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