Vues: 0 Auteur: Éditeur de site Temps de publication: 2025-06-16 Origine: Site
À mesure que les dispositifs d'alimentation deviennent plus compacts et fonctionnent à des courants plus élevés et des vitesses de commutation, les points chauds localisés peuvent dépasser les limites de polymère standard. Les plastiques d'ingénierie , lorsqu'ils sont correctement renforcés et modifiés, offrent la robustesse thermique et diélectrique nécessaire pour une isolation fiable dans les moteurs, les transformateurs et l'électronique d'alimentation. Ce travail se concentre sur trois systèmes largement utilisés et leurs approches sur mesure de la stabilité thermique.
Température de décomposition thermique (TD): température de 5 à 10% de perte de masse via l'analyse thermogravimétrique (TGA).
Température de transition du verre (TG): début de la mobilité de la chaîne de polymères mesurée par calorimétrie de balayage différentiel (DSC).
Température de déviation de la chaleur (THA): température à laquelle un échantillon se plie sous une charge définie.
Résistance diélectrique à haute température et résistivité du volume: mesurée à des températures élevées pour évaluer la dégradation de l'isolation.
Les systèmes époxy offrent une densité de réticulation élevée, une excellente adhérence et un bon TG de base (~ 130 ° C). Le renforcement des fibres de verre (30–60%%) augmente encore la stabilité dimensionnelle et augmente à la fois TG et TD. Un couplage de silane approprié (par exemple, γ-glycidoxypropyltriméthoxysilane) améliore la liaison fibre-matrice, atténuant le débondement de l'interface sous cyclisme thermique. Performance typique:
Augmentation TG: 130 → 150 ° C à 40% en verre fibre de verre
TD (5% de perte de masse): ~ 340 → 370 ° C
Les résines phénoliques sont intrinsèquement chargées et résistent de la chaleur, et peuvent être renforcées avec trois types de substrats:
Coton Fabric (tissé): offre une flexibilité et une ténacité. Idéal pour les pièces moulées; Tg ≈ 140 ° C, TD ≈ 330 ° C.
Papier phénolique (non tissé): offre une épaisseur uniforme et une finition de surface. Tg typique ≈ 135 ° C, TD ≈ 320 ° C, utilisé dans les stratifiés plats.
Fibre en verre phénolique (haché / tapis): combine une rigidité élevée avec une robustesse thermique (Tg ≈ 145 ° C, TD ≈ 350 ° C).
Dans toutes les variantes, les systèmes phénoliques bénéficient de retardateurs de flamme sans halogène basés au phosphore (10–15% en poids), qui favorisent les couches de char intumescentes et préservent la résistance diélectrique à 200 ° C.
Les fibres de polyéthylène téréphtalate (PET) et de polybutylène téréphtalate (PBT) offrent d'excellentes propriétés de traction et une faible perte diélectrique. Seul, ces fibres ont une tg ~ 80 ° C; Cependant, le mélange avec des thermodurcissants à haute TG ou l'ajout de 5 à 15% en poids de nano-Sio₂ / al₂o₃ peut augmenter le TG à 110–120 ° C et TD de 30–40 ° C. Des tapis à longue fibre ou des brins à courte race peuvent être moulés en formes complexes, avec une résistivité de volume conservée supérieure à 200 ° C.
Incorporation de nano-filateurs:
3–10% en poids de nano-SILICA ou d'alumine via un mélange de sol-gel in-situ ou de mélange de calices élevés restreint la mobilité de la chaîne, l'augmentation du TG et du TD.
Rébrocage du réseau:
Réticulateurs multifonctionnels (par exemple, Triallyl Isocyanury) créent des réseaux plus denses. La densité optimale de réticulation (1,5–3 mmol G⁻⊃1;) augmente le THAD de 25–40 ° C.
Tardants de flamme sans halogène:
Les systèmes de phosphore / azote (par exemple, le polyphosphate d'ammonium, la cyanuration de mélamine) à 10 à 15% en poids atteignent UL 94 V - 0 et améliorent la formation de char sans dégrader la résistance diélectrique.
Traitement de surface des fibres:
Couplage de silane pour les fibres de verre; Le dimensionnement du plasma ou des produits chimiques pour les substrats de coton et de papier améliore l'adhésion interfaciale et réduit les microvoïdes sous charge thermique.
| Système | TG (° C) | TD (5% de perte de masse, ° C) | Rétention de résistance diélectrique à 200 ° C |
| Epoxy + 40 Vol% Fibre de verre | 150 | 370 | 88% |
| Fibre phénolique + verre (MAT) | 145 | 350 | 85% |
| Tissu phénolique + coton | 140 | 330 | 82% |
| Fibre polyester + 10% en poids nano-sio₂ | 115 | 360 | 80% |
Adapter des systèmes plastiques d'ingénierie à une isolation électrique à haute température nécessite une approche équilibrée pour le renforcement, la chimie matricielle et la sélection additive. Recommandations clés:
Fibre époxy-verre: optimal pour les composants rigides et à haute charge.
Phénolique (coton, papier, fibre de verre): polyvalent pour les pièces moulées et les stratifiés avec une capacité de formation de charbon inhérente.
Fibre polyester: Meilleur pour les formes complexes avec une résistance à la chaleur modérée.
Les travaux futurs devraient explorer les réseaux réticulés auto-cicatrisants, les capteurs thermiques intégrés pour une surveillance en temps réel et les matrices entièrement dérivées de bio pour atteindre les objectifs de durabilité.
