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    尼龍在低壓電器上的應用

    一、低壓電器對塑料材料的一般要求

    塑料應用于電器產品上,主要是基于它的絕緣性。從電性能方面考慮,塑料可大致分為三類:第一類是非極性的或稍帶極性的塑料,如通用塑料中的大部分烯烴類塑料,像PE、PP、PS等。這類材料介電常數和介電損耗低,電阻率高,而且不受外界頻率和溫度、濕度的影響。第二類是極性大的材料,如有增塑劑的PVC、酚醛模塑料以及尼龍等。它們的介電強度和介電損耗比第一類大得多,且電阻率也較低。第三類材料介于一、二類之間,介電常數在3~5之間,tanδ在10-3~10-2之間,電阻率在1014~1016Ω之間,這類材料有有機玻璃(聚甲基丙烯酸甲酯)、聚碳酸酯PBT、聚酰亞胺等。值得注意的是,第二類和第三類塑料受外界頻率、溫度和濕度的影響很大。

     

    但對于低壓電器用塑料而言,電絕緣性往往并不很重要,這是因為由于絕緣引起的問題很少,一般塑料都能勝任低壓電器對材料絕緣性的要求。相比之下,其他性能就顯得更重要些,這些性能包括:力學性能、熱性能、阻燃性能、加工性能、是否環保、性價比和使用壽命等。

     

    聚碳酸酯、尼龍和PBT雖然屬于第二、三類材料,但由于其優異的力學性能、熱性能和加工性能,被低壓電器制造商選為首選材料。但純的材料還不能滿足低壓電器對材料諸多性能的要求,因些需通過改性來實現。

     

    二、工程塑料的改性方法及效果

    1.力學性能和熱性能的改進

    尼龍(PA)和PBT屬結晶型材料,添加礦物或玻璃纖維可大大提高材料的力學性能和熱性能。尤以玻璃纖維增強效果最為明顯。

     

    2.阻燃性能的改進

    電器產品已滲透到各個領域,無論是工業制造、交通運輸、國防、還是家電、通訊等無處不在。由于塑料是一種可燃物質,在發生火災時,塑料起到了助燃作用。據統計因電器老化或電器意外故障引起的火災占火災總數的半數以上。因此,出于安全原因,用于電子電器的塑料產品均需要阻燃。傳統的阻燃劑被認為是不環保的,易產生二惡英等致癌物質,歐盟已明令禁止在電子電氣產品中使用某些有害物質,因此,電子電器用塑料均要采用環保型阻燃劑。

     

    (1)有鹵環保型阻燃體系

    在塑料中使用有鹵阻燃劑量最大的是十溴聯苯醚。雖然歐盟在禁止使用的有害物質中將其列為豁免名單,但由于在生產這種阻燃劑時,其相關的副產物難以除盡,因此選用十溴聯苯醚存在著潛在的危險。目前可供選用的有鹵環保型阻燃劑有十溴二苯乙烷、溴化聚苯乙烯、溴化環氧、BC-58(苯氧基四溴雙酚A碳酸酯齊聚物)等。

     

    (2)無鹵環保型阻燃體系

    隨著歐盟RoHS指令的頒布實施,無鹵阻燃已是大勢所趨。目前較成熟的無鹵阻燃劑有三大類:一是磷系阻燃劑、二是氮系阻燃劑、三是氫氧化物阻燃劑、磷系阻燃劑和氮系阻燃劑可用于PC、尼龍和PBT中。近幾年還開發了硅系阻燃劑和芳香族磺酸鹽類阻燃劑,這些阻燃劑用到PC中起到了很好的效果。

     

    三、電器專用料的性能與用途

    1.PA6電器專用料

    尼龍6(PA6)是由己內酰胺開環縮聚而成,聚酰胺大分子結構中含有大量的酰胺基團,大分子末端為氨基(-NH2)或羧基(-COOH),是一種強極性,能形成氫鍵且具有一定反應活性的半結晶性聚合物。由于有大量的酰胺鍵,而酰胺鍵可以與水分子配位形成氫鍵,因此表現出一定的吸水性。

     

    PA6具有優異的綜合性能:強度高、韌性較好(濕態);耐油、耐有機溶劑、耐化學藥品性能好;摩擦系數小,自潤滑性能優良;加工性能好。隨著電子電器和通訊設備朝小型化、輕量化、高性能化發展,尼龍改性材料的用量越來越大。

     

    但是尼龍材料也存在著不足之處。首先阻燃性能不好,未經過改性的尼龍材料不能滿足電器行業對材料的阻燃性能要求。其次吸水性較大,導致材料的尺寸變化,同時材料變軟,還使得材料的絕緣性能有所降低,表面電阻率從1014Ω.cm降到1012~1013Ω.cm。

     

    日之升公司針對市場需求,開發了系列尼龍6阻燃產品,主要性能指標如表。

     

    該系列產品主要用于小型斷路器和漏電保護器外殼以及繞線圈支架等等。

     

    2.PA66電器專用料

    目前電子電器產品正朝著小型化和多功能化方向發展,因此要求所使用的工程塑料不但要阻燃、環保,而且要耐更高的環境溫度。由于PA6自身熔點的限制,改性產品的耐熱性在某些場合達不到要求。為此我們開發了以PA66為基材的電器用阻燃增強材料。

     

    日之升系列尼龍66阻燃產品性能指標如下表。

     

    該系列產品主要應用在電子電器、開關插座、斷路保護器、小家電內部件、接插件、電器連接器等。

     

    3.高溫尼龍在電子電器工業上的應用

    尼龍在電氣及電子工業具有極大的潛力,低壓開關對尼龍的需求已經有很大的增長。在電器小型部件中,密集型插針要求抗漏電性能(CTI)很高的塑料材料。同時,由于電氣設備微型化的趨勢或工作電流的增加,其內部元件溫度會上升得相當高。集成電路板的持續微型化趨勢和表面實裝技術(SMT)的廣泛采用,催生了更加薄壁的小型表面貼裝元件(SMD)。這些電子元件需要承受現代回流焊接工藝中的高峰值溫度。這就要求使用的材料同時具有較高的長期使用溫度、較高的硬度和高溫時較低的蠕變等性能。

     

    由于高溫尼龍(HTN)杰出的內在特性,既具有超過265℃以上的熱變形溫度,又有杰出的韌性和極佳的流動性,因而能夠滿足SMT工藝對元器件的耐溫要求。用HTN高流動規格制成的塑料部件在高達270℃的回流焊接過程中仍能保持尺寸的一致性。此類塑料部件常常使用LCP等材料。但在性價比方面,HTN足以與PPS、PEI、PES和LCP材料相抗衡。因此HTN可應用于以下領域和巿場:斷路器,接插件如:電源連接器、存儲卡連接器、插座;電動機部件;計算機及其輔助設備;電氣產品及家用電器等。

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