전원 장치가 더 작아지고 더 높은 전류 및 스위칭 속도로 작동함에 따라 국부화 된 핫스팟은 표준 중합체 한계를 초과 할 수 있습니다. 엔지니어링 플라스틱은 올바르게 강화되고 수정 될 때 모터, 변압기 및 전력 전자 장치의 안정적인 단열재에 필요한 열 및 유전체 견고성을 제공합니다. 이 작업은 널리 사용되는 세 가지 시스템과 열 안정성에 대한 맞춤형 접근 방식에 중점을 둡니다.
열 안정성 지표
열 분해 온도 (TD) : 열 중량 분석 (TGA)을 통한 5-10 % 질량 손실 온도.
유리 전이 온도 (TG) : 차등 주사 열�연 키트 \ r \ n
열 변형 온도 (HDT) : 정의 된 하중에서 시편이 구부러지는 온도.
고온 유전체 강도 및 부피 저항성 : 높은 온도에서 측정하여 절연 저하를 평가합니다.
엔지니어링 플라스틱 시스템
1. 유리 섬유로 강화 된 에폭시 수지
에폭시 시스템은 높은 가교 밀도, 우수한 접착력 및 우수한 기준선 TG (~ 130 ° C)를 제공합니다. 유리 섬유 보강 (30-60 vol %)은 차원 안정성을 더욱 높이고 TG와 TD를 모두 높입니다. 적절한 실란 커플 링 (예 : γ- 글리시 옥시 프로필 트리 메 톡시 실란)은 섬유 - 매트릭스 본딩을 향상시켜 열 순환 하에서 인터페이스 디 딩딩을 완화시킵니다. 일반적인 성능 :
TG 증가 : 40 vol % 유리 섬유에서 130 → 150 ° C
TD (5 % 질량 손실) : ~ 340 → 370 ° C
2. 면 직물, 종이 또는 유리 섬유로 강화 된 페놀 수지
페놀 수지는 본질적으로 숯 및 저항 열이며, 세 가지 기질 유형으로 강화 될 수 있습니다.
면 직물 (직물) : 유연성과 강인성을 제공합니다. 성형 부품에 이상적입니다. TG ≈ 140 ° C, TD ≈ 330 ° C.
페놀 종이 (비직하지 않음) : 균일 한 두께와 표면 마감을 제공합니다. 평평한 라미네이트에 사용되는 전형적인 TG ≈ 135 ° C, TD ≈ 320 ° C.
페놀 유리 섬유 (다진/매트) : 높은 강성을 열 견고성과 결합합니다 (TG ≈ 145 ° C, TD ≈ 350 ° C).
모든 변종에 걸쳐, 페놀 시스템은 인간 기반의 할로겐 불꽃 지연제 (10-15 wt %)의 혜택을받으며, 이는 200 ° C에서 intermescent char 층을 촉진하고 유전체 강도를 보존합니다.
3. 폴리 에스테르 섬유 복합재
폴리에틸렌 테레프탈 레이트 (PET) 및 폴리 부틸렌 테레 프탈레이트 (PBT) 섬유는 우수한 인장 특성과 낮은 유전체 손실을 전달합니다. 단독으로, 이들 섬유는 Tg ~ 80 ℃를 갖는다; 그러나, 높은 TG 써모 세트와 블렌딩하거나 5-15 wt % nano -sio₂/al₂o₃를 추가하면 TG를 110–120 ° C, TD로 30-40 ° C로 향상시킬 수 있습니다. 장기적인 매트 또는 짧은 컷 가닥은 200 ° C 이상의 체적 저항력을 유지하면서 복잡한 모양으로 성형 될 수 있습니다.
열 안정성 향상을위한 전략
나노 필러 통합 :
3-10 wt % 나노 - 실리카 또는 알루미나는 insitu sol -gel 또는 High -shear mixing을 통해 체인 이동성을 제한하여 TG 및 TD를 높입니다.
네트워크 가교 :
다기능 가교제 (예 : Trilallyl IsocyanAute)는 밀도가 높은 네트워크를 만듭니다. 최적의 가교 밀도 (1.5–3 mmol g⁻⊃1;)는 HDT를 25–40 ° C로 증가시킵니다.
할로겐이없는 불꽃 지연자 :
10-15 wt %의 인/질소 시스템 (예 : 암모늄 폴리 포스페이트, 멜라민 시아 퓨어)은 UL 94 V -0을 달성하고 유전성 강도를 저하시키지 않으면 서 숯 형성을 향상시킵니다.
섬유 표면 처리 :
유리 섬유에 대한 실란 커플 링; 면 및 종이 기판을위한 혈장 또는 화학 크기는 계면 접착력을 개선하고 열 하중 하에서 미세 소형을 감소시킨다.
사례 연구 : 비교 열 성능
| 체계 | TG (° C) | TD (5% 질량 손실, ° C) | 200 ° C @유전성 강도 유지 |
| 에폭시 + 40 vol% 유리 섬유 | 150 | 370 | 88 % |
| 페놀 + 유리 섬유 (매트) | 145 | 350 | 85 % |
| 페놀 +면 직물 | 140 | 330 | 82 % |
| 폴리 에스테르 섬유 + 10 중량% 나노시오 | 115 | 360 | 80 % |
결론과 전망
고온 전기 절연에 대한 엔지니어링 플라스틱 시스템을 조정하려면 강화, 매트릭스 화학 및 첨가제 선택에 대한 균형 잡힌 접근이 필요합니다. 주요 권장 사항 :
에폭시 - 글라스 섬유 : 뻣뻣한 고부하 구성 요소에 최적입니다.
페놀 (면, 종이, 유리 섬유) : 고유 한 숯 형성 기능을 갖는 성형 부품 및 라미네이트의 다목적.
폴리 에스테르 섬유 : 온화한 내열성이있는 복잡한 모양에 가장 적합합니다.
향후 작업은 자체 치유 가교 네트워크, 실시간 모니터링을위한 내장 열 센서 및 지속 가능성 목표를 충족시키기위한 완전 생물 유래 행렬을 탐색해야합니다.
