Ansichten: 0 Autor: Site Editor Veröffentlichung Zeit: 2025-06-16 Herkunft: Website
Wenn Leistungsgeräte kompakter werden und mit höheren Strömen und Schaltgeschwindigkeiten arbeiten, können lokalisierte Hotspots die Standard -Polymergrenzen überschreiten. In der ordnungsgemäß verstärkten und modifizierten technischen Kunststoffe bieten technische Kunststoffe die thermische und dielektrische Robustheit, die für eine zuverlässige Isolierung in Motoren, Transformatoren und Leistungselektronik erforderlich ist. Diese Arbeit konzentriert sich auf drei weit verbreitete Systeme und ihre maßgeschneiderten Ansätze zur thermischen Stabilität.
Temperaturtemperatur (TD) Wärme: Temperatur von 5–10 % Massenverlust durch thermogravimetrische Analyse (TGA).
Glasübergangstemperatur (TG): Einsetzen der Polymerkettenmobilität, gemessen durch Differential -Scan -Kalorimetrie (DSC).
Wärmeauslenkungstemperatur (HDT): Temperatur, bei der sich eine Probe unter einer definierten Belastung biegt.
Hochtemperaturdielektrische Festigkeit und Volumenwiderstand: gemessen unter erhöhten Temperaturen zur Bewertung der Abbau der Isolierung.
Epoxidsysteme bieten eine hohe Vernetzungsdichte, hervorragende Haftung und eine gute Ausgangs-Tg (~130 °C). Eine Glasfaserverstärkung (30–60 Vol.-%) erhöht die Dimensionsstabilität zusätzlich und erhöht sowohl Tg als auch Td. Eine ordnungsgemäße Silankopplung (z. B. γ-Glycidoxypropyltrimethoxysilan) verbessert die Faser-Matrix-Bindung und mildert die Ablösung der Grenzfläche bei thermischen Zyklen. Typische Leistung:
TG -Erhöhung: 130 → 150 ° C bei 40 Vol .- % Glasfaser
TD (5 % Massenverlust): ~ 340 → 370 ° C.
Phenolharze charieren und widerstehen Wärme inhärent und können mit drei Substratarten verstärkt werden:
Baumwollgewebe (gewebt): Bietet Flexibilität und Zähigkeit. Ideal für geformte Teile; Tg ≈ 140 ° C, TD ≈ 330 ° C.
Phenolpapier (Vlies): Bietet gleichmäßige Dicke und Oberflächenbeschaffenheit. Typische Tg ≈ 135 °C, Td ≈ 320 °C, verwendet in flachen Laminaten.
Phenolglasfaser (gehackt/Matte): Kombiniert hohe Steifheit mit thermischer Robustheit (TG ≈ 145 ° C, TD ≈ 350 ° C).
In allen Varianten profitieren Phenolsysteme von phosphorbasierten, halogenfreien Flammschutzmitteln (10–15 Gew .- %), die intumeszente Charakterschichten fördern und die dielektrische Festigkeit bei 200 ° C erhalten.
Polyethylen -Terephthalat (PET) und Polybutylen -Terephthalat (PBT) -Fasern liefern hervorragende Zugeigenschaften und einen niedrigen dielektrischen Verlust. Alleine haben diese Fasern Tg ~ 80 ° C; Das Mischen mit Hochtg -Thermosets oder Zugabe von 5–15 Gew .- % Nano -Sio₂/Al₂o₃ kann TG auf 110–120 ° C und TD um 30–40 ° C erhöhen. Langfasermatten oder Kurzschnurstränge können in komplizierte Formen mit einem zurückgehaltenen Volumenwiderstand über 200 ° C geformt werden.
Einarbeitung von Nanofüllstoffen:
3–10 Gew .- % Nano -Silica oder Aluminiumoxid über In -situ Sol -Gel oder Hochschuhe -Mischung beschränken die Kettenmobilität und erhöhen TG und TD.
Netzwerkvernetzung:
Multifunktionale Vernetzer (z. B. Trialyl isocyanurate) erzeugen dichtere Netzwerke. Die optimale Vernetzungsdichte (1,5–3 mmol G⁻⊃1;) erhöht HDT um 25–40 ° C.
Halogenfreie Flammschutzmittel:
Phosphor/Stickstoffsysteme (EG, Ammoniumpolyphosphat, Melamincyanurat) bei 10–15 Gew .- % UL 94 V -0 und erhöhen die Zeichenbildung ohne Abbau der Dielektriefestigkeit.
Faseroberflächenbehandlung:
Silankupplung für Glasfaser; Plasma oder chemische Größen für Baumwoll- und Papiersubstrate verbessern die Grenzflächenadhäsion und reduzieren Mikrovoide unter thermischer Belastung.
| System | TG (° C) | TD (5% Massenverlust, ° C) | Dielektriefestigkeit Retention bei 200 ° C |
| Epoxy + 40 Vol.% Glasfaser | 150 | 370 | 88 % |
| Phenol + Glasfaser (Matte) | 145 | 350 | 85 % |
| Phenol + Baumwollstoff | 140 | 330 | 82 % |
| Polyesterfaser + 10 Gew.-% Nano-SiO₂ | 115 | 360 | 80 % |
Schneiderung von Kunststoffsystemen auf Hochtemperatur-elektrische Isolierung erfordert einen ausgewogenen Ansatz für Verstärkung, Matrixchemie und additive Auswahl. Schlüsselempfehlungen:
Epoxy -Glass -Faser: optimal für steife Hochlastkomponenten.
Phenol (Baumwolle, Papier, Glasfaser): vielseitig für geformte Teile und Laminate mit inhärenter charformierender Fähigkeit.
Polyesterfaser: Am besten für komplexe Formen mit mittelschwerer Wärmewiderstand.
Zukünftige Arbeiten sollten selbstheuertes Vernetzungsnetzwerke, eingebettete Wärmelsensoren für die Überwachung der Echtzeit und vollständig biologische Matrizen untersuchen, um Nachhaltigkeitsziele zu erreichen.
