四、環氧樹脂澆注料的配方設計及澆注件容易出現的質量問題
1.環氧樹脂澆注料的配方設計
環氧樹脂澆注料的配方選用同澆注件、澆注設備及工廠選用習慣的不同而不同。下面列舉幾個常用的澆注配方。
配方1：環氧樹脂E-39D 100份
硅微粉 200份
鄰苯二甲酸酐 40份
特點：配方簡單，成本低，澆注料黏度適中、流動性好，固化物耐熱性好。但固化物收縮率大、韌性較差。由于苯酐的升華，澆注環境差，對工人身體危害大。僅用于一般形狀簡單、厚薄均勻的絕緣制件。
配方2：環氧樹脂E-39D 100份
硅微粉 250～300份
液態甲基四氫苯酐 70份
增韌劑 25份
促進劑 0.05～0.1份
特點：澆注料黏度低、流動性好，制件電性能好，韌性較好，外表美觀，耐熱性稍差。但澆注過程中工藝條件要求嚴，對工人的技術要求高。可用于澆注互感器等內嵌件大，結構復雜的電器制件。
配方3：環氧樹脂E-31 100份
硅微粉 200份
改性固態酸酐 45份
特點：配方簡單，固化收縮率低，熱性能好，制件機械強度高。可用于尺寸要求嚴格的大型絕緣件的澆注。
配方4：環氧樹脂AL-200 100份
氧化鋁粉 300份
液態甲基四氫苯酐 40份
特點：配方簡單、固化收縮率低、熱性能好、制件機械強度高、尺寸穩定。可用于高強度大型絕緣件及SF6開關中絕緣件的澆注。
配方5：環氧樹脂AL-225 100份
硅微粉 300份
固化劑HAL-225 80份
特點：自動壓力凝膠工藝專用，配方簡單、配合料黏度低，40～60℃時便可真空脫氣，并且在60℃配合料可使用時間長，在高溫時可快速固化（150℃，20min）。制品耐熱性好、機械強度高、固化收縮率低、尺寸穩定。可用于自動壓力凝膠工藝，生產各種絕緣制品。
2.澆注件容易出現的問題及其發生的原因分析
澆注件容易出現的問題有表觀問題和內在問題。表觀問題主要表現為：氣泡、開裂、缺陷、變形等。內在問題主要表現為：制件機械強度不足、電性能達不到要求、局部放電高或擊穿、制件熱變形溫度偏低等等。制件的內在質量同表觀質量是相關的，有氣泡、開裂、缺陷等現象的制件，其機械強度、電性能往往是不合格的。
分析出現這些現象的原因需從原料、配方、制件的設計及澆注工藝過程等各方面去考慮。原料、配方的選擇，決定著制件的極限質量指標。如普通苯酐一BPA型環氧樹脂等的澆注件，其Tg的極限值為125℃左右，如果需要進一步提高Tg就必須選擇其他的固化劑或其他環氧樹脂。但即使有很好的原料、合理的配方，如果澆注工藝選擇不合理、操作技術差，制件也不可能達到原設計所要求的性能。下面是一些在澆注制造中容易出現的問題及原因分析。
（1）氣泡 澆注件產生氣泡是常見的現象。在一定的質量范圍內，對氣泡的控制是個相對的概念，即只有氣泡的大小和多少之分，絕對沒有氣泡是不可能的。質量控制的目標是要求氣泡少和小。產生氣泡的原因很多，主要原因分析如下：
1）真空效率低。真空度或真空抽度速率達不到要求。
2）樹脂、固化劑含揮發份過多、填料吸水過多，未進行預處理。
3）澆注時固化反應過快，形成爆聚。
4）混合料黏度過大。
（2）缺陷 缺陷可以說是大的氣泡，即氣泡達到一定程度稱為缺陷。產生缺陷的原因如下：
1）澆注料黏度過大，以致于未能充滿模具。
2）模具密封不嚴，產生部分料滲漏。
3）初始固化溫度過高、混合料凝膠過快。
（3）開裂環氧澆注件的開裂一直是環氧樹脂澆注技術研究的一個重要課題。特別是因內應力產生的微裂縫是影響澆注件質量的主要因素。澆注件產生裂縫的主要原因：
1）澆注材料選用及配方設計不合理。材料太脆，澆注件冷熱變化時開裂；澆注固化時材料收縮率太大，澆注件固化過程中產生大量微裂縫等等。
2）澆注件本身設計或模具、嶄件設計不合理，使澆注件內部形成應力集中點。
3）脫模操作不慎，局部用力過大。由于脫模時，材料未完全固化，且脫模溫度較高，此時固化物的機械強度很低，在外力下很容易產生裂縫。
4）凝膠固化溫度過高、制件固化后冷卻速度過快等。
（4）制件機械強度不足澆注絕緣件在電器工作中，往往受到一定外力。絕緣拉桿、支撐桿受到拉力、壓力、彎曲力。空氣開關、SF6開關絕緣件受到內壓、外力等等。機械強度不足會造成絕緣件斷裂、彎曲、爆裂等質量事故。造成制件機械強度不足的原因：
1）材料選用或配方不合理。
2）固化不好。配料操作時計量不準或固化時間太短，固化溫度過低。
3）澆注時產生氣泡、裂縫、缺陷等。
4）制件設計有問題，結構不合理。
（5）制件電性能達不到要求主要表現為局部放電高、漏電、電極擊穿、用電壽命過短等，產生的原因：
1）澆注件機械強度不足，造成絕緣件內部損傷。
2）澆注時產生氣泡、裂縫、缺陷等。
3）材料選用或配方設計不合理。如材料中導電離子超標，填料選擇不當等。
4）電器使用環境惡劣，表面老化、劣化太快。
5）制件設計不合理。
五、應用示例
以英國Bitre公司的電工澆注料為例。
1.配方（質量比）
NO.1.CPR 600/CPH085體系
改性環氧樹脂CPR600，黏度（25℃）8.5～15Pa·s 100
改性酸酐CPH085，黏度（25℃）0.15～0.30Pa·s 100
改性胺CPH105，低黏度液體 1
增塑劑CPR064，低黏度液體 10
硅微粉，含水量＜0.2% 400
NO.2.CPR 068/CPH068體系
改陛環氧樹脂CPR068，黏度（25℃）8.5～15Pa·s，環氧值0.50～0.55Eq/100g，100
改性酸酐cPH068，黏度（25℃）1.5～2.5Pa·s 80
硅微粉，含水量＜0.2% 270
NO.3.CPR 068/CPH 079體系
改性環氧樹脂CPH068，黏度（25℃）8.5～15Pa·s，環氧值0.50～0.55Eq/100g，100
改性酸酐CPH079，黏度（25℃）1.5～4.0Pa·s 100
硅微粉，含水量＜0.2% 300
NO.4.CPR 690/CPH 690體系
加填料改性環氧樹脂CPR690，黏度（25℃）75～200Pa·s，環氧值0.22～0.235Eq/100g，100
加填料改性酸酐CPH690，黏度（25℃）2.5～7.5Pa·s
100
2.澆注工藝
樹脂及固化劑分別在50℃左右預熱，以便于輸送和在真空下攪拌均勻并脫氣泡。工藝參數見表5-3。
 3.澆注體性能（見下表5-4）
4.應用
可用于絕緣子、變壓器、套管、開關部件等。
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