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提高 PA66 的 CTI 值可從三方面優(yōu)化:1. 添加阻燃劑(如溴系、磷系)及無機(jī)填料(玻纖、二氧化硅),形成絕緣阻隔層;2. 優(yōu)化加工工藝,減少雜質(zhì)與內(nèi)部缺陷;3. 表面改性,涂覆高絕緣涂層。這些方法能增強(qiáng)耐電弧性,抑制漏電起痕,提升材料的相對(duì)漏電起痕指數(shù)。
不懂
提高PA66的CTI值需通過優(yōu)化阻燃劑配方和加工工藝實(shí)現(xiàn)。以下是關(guān)鍵方法:
?溴系阻燃劑?:選用含溴量高的阻燃劑(如十溴二苯乙烷、 聚溴化苯乙烯 ),并添加三氧化二銻、次磷酸鎂等協(xié)效劑,可提升阻燃性能同時(shí)保持較高CTI值。 ?
? 氮系阻燃劑 ?: 三聚氰胺氰脲酸鹽 (MCA)對(duì)電絕緣性能影響較小,添加8-10份即可達(dá)到V0級(jí)阻燃,且CTI值保持在600V以上。 ?
?磷系阻燃劑?: 紅磷 母粒添加量需控制(通?!?5%),過量會(huì)***降低CTI值。建議采用復(fù)配CTI改進(jìn)劑,在***阻燃性能的同時(shí)提高CTI值。 ?
?增韌處理?:添加適量增韌劑可改善材料韌性,間接提升CTI值。 ?
?溫度控制?:加工溫度建議控制在245-265℃,避免高溫導(dǎo)致分子鏈降解。 ?
基礎(chǔ)配方示例:PA66(40-80%)+復(fù)配紅磷母粒(0-15%)+玻璃纖維(20-40%),通過調(diào)整各組分比例平衡力學(xué)性能與CTI值。 ?
針對(duì)新能源汽車等高要求場(chǎng)景,需確保CTI≥600V,并滿足 DIN 60664-1 標(biāo)準(zhǔn)。
提高 PA66 的 CTI 值可從材料改性入手:添加阻燃劑(如溴系、磷系),增強(qiáng)其耐電弧性;混入玻纖、礦物填料等,優(yōu)化分子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性;也可引入耐漏電添加劑,減少表面電荷積累,從而提升材料的相對(duì)漏電起痕指數(shù)。
不清楚
要提高PA66的CTI值,可以采取以下幾種方法:
使用無鹵阻燃劑、添加協(xié)效阻燃劑使用氮系阻燃劑、使用磷系阻燃劑
綜上所述,通過上述方法可以在一定程度上提高PA66的CTI值。需要注意的是,在實(shí)際生產(chǎn)中,還需要考慮阻燃劑與其他添加劑之間的相互作用以及對(duì)材料其他性能的影響。
不懂這個(gè)
在阻燃增強(qiáng)PA66中加入紅磷母粒,可以使產(chǎn)品達(dá)到阻燃V0級(jí),其CTI值一般在350~450V之間。 要想獲得CTI值更高的產(chǎn)品,還需要配以合適的金屬氧化物和潤滑劑,通過這種方法可以做出和國外同類產(chǎn)品相當(dāng)?shù)牟牧稀?由于紅磷的局限性,在很多場(chǎng)合都被禁用,所以在很多PA改性料中沒有辦法使用紅磷,而采用其它高效含磷阻燃劑已經(jīng)是目前改性主流。
配方優(yōu)化
通過添加復(fù)配CTI改進(jìn)劑,可在***阻燃性能(UL94 V-0級(jí))的同時(shí)提升CTI值。例如,添加自研復(fù)配CTI改進(jìn)劑可使PA66+30%GF材料在保持V-0級(jí)阻燃的同時(shí),CTI值從680V提升至符合電氣安全標(biāo)準(zhǔn)。 ?
共聚改性
在PA66分子鏈中引入新結(jié)構(gòu)單元或官能團(tuán),既能提升強(qiáng)度和加工流動(dòng)性,還可降低吸水性,同時(shí)通過分子設(shè)計(jì)賦予其阻燃特性,間接優(yōu)化CTI性能。 ?
阻燃體系調(diào)整
含鹵溴系、無鹵磷氮系等阻燃體系的選擇會(huì)影響CTI值。例如,紅磷母粒添加量達(dá)8%時(shí),PA66+30%GF材料的CTI值從680V降至400V,需通過復(fù)配改進(jìn)劑平衡阻燃與電氣性能。 ?
基材選擇
PA66本身含碳量較高(約2.5%),相比低含碳量材料(如PE、PP),其CTI值基礎(chǔ)較高(約600V)。通過選擇含碳量***的基材(如PPS),可進(jìn)一步提升CTI性能,但需兼顧力學(xué)性能與加工性。 ?
要提高PA66(聚己二酰己二胺)的CTI值(相比漏電起痕指數(shù)),核心是減少材料表面在電場(chǎng)和電解液作用下形成導(dǎo)電通路的可能性,需從材料改性、添加劑選擇及工藝優(yōu)化入手。以下是具體方法及原理:
一、添加阻燃性與耐電弧性填料
CTI值與材料的耐漏電起痕能力直接相關(guān),添加能抑制電弧、耐電解液侵蝕的填料是主要手段:
1. 含氟化合物
? 如聚四氟乙烯(PTFE)粉末:其表面能低、耐化學(xué)性強(qiáng),可減少電解液(如NH?Cl溶液)在材料表面的附著和滲透,同時(shí)氟元素的高電負(fù)性能抑制電弧產(chǎn)生,***提升CTI值(純PA66的CTI約300V,添加PTFE后可提升至400V以上)。
2. 金屬氫氧化物與氧化物
? 氫氧化鋁(ATH)、氫氧化鎂(MDH):高溫下分解吸熱并釋放水汽,稀釋電弧區(qū)氧氣,同時(shí)形成陶瓷化保護(hù)層阻斷導(dǎo)電通路,與阻燃劑協(xié)同提升耐起痕性;
? 二氧化硅(SiO?)、云母粉:填充后可降低材料表面的孔隙率,減少電解液的滲透路徑,且自身絕緣性優(yōu)異,增強(qiáng)抗電弧能力。
3. 氮系或磷系阻燃劑
? 如三聚氰胺氰尿酸鹽(MCA)、紅磷:通過阻燃作用減少電弧引發(fā)的燃燒,同時(shí)其分解產(chǎn)物可形成絕緣層,抑制導(dǎo)電痕的擴(kuò)展,與PA66相容性較好,不易影響力學(xué)性能。
二、優(yōu)化材料的表面性能與結(jié)構(gòu)
1. 提升表面致密性
? 通過控制注塑工藝(如提高模具溫度、延長保壓時(shí)間)減少PA66制品表面的微裂紋和孔隙,降低電解液的滲入通道;
? 對(duì)制品表面進(jìn)行涂層處理(如涂覆環(huán)氧樹脂、硅樹脂),形成致密絕緣層,阻礙漏電起痕的形成。
2. 降低表面極性
? PA66分子含極性酰胺鍵,易吸附水分和電解液,可通過共混改性(如加入非極性聚合物PE、PP)或表面接枝含氟基團(tuán),降低表面極性,減少電解液的濕潤和鋪展。
三、減少材料中的導(dǎo)電雜質(zhì)
PA66中的雜質(zhì)(如金屬離子、未反應(yīng)單體、助劑殘?jiān)┛赡艹蔀閷?dǎo)電起點(diǎn),需從源頭控制:
? 選用高純度PA66樹脂,減少合成過程中殘留的催化劑(如金屬鹽)和小分子雜質(zhì);
? 避免使用含碳黑、金屬纖維等導(dǎo)電填料(除非特殊需求),確保所有添加劑均為絕緣性材料;
? 加工過程中避免引入油污、金屬碎屑等外部污染物,保持設(shè)備清潔。
四、協(xié)同改性與配方優(yōu)化
單一添加劑的效果有限,通過復(fù)配可實(shí)現(xiàn)協(xié)同提升:
? 例如“PTFE + 氫氧化鋁 + 氮系阻燃劑”組合:PTFE優(yōu)化表面抗?jié)裥?,氫氧化鋁提供阻燃和保護(hù)層,氮系阻燃劑抑制電弧,三者協(xié)同可將PA66的CTI值提升至600V以上(達(dá)到UL94 V0級(jí)阻燃的同時(shí),滿足高CTI要求);
? 控制添加劑的粒徑和分散性:納米級(jí)填料(如納米SiO?)分散更均勻,能更有效地填充微觀孔隙,提升整體耐起痕性。
總結(jié)
提高PA66的CTI值,關(guān)鍵是通過添加耐電弧、低表面能的填料(如PTFE、金屬氫氧化物)、優(yōu)化表面結(jié)構(gòu)(減少孔隙、降低極性)、去除導(dǎo)電雜質(zhì)及協(xié)同配方設(shè)計(jì),從抑制電解液滲透、阻斷導(dǎo)電通路、增強(qiáng)抗電弧能力三個(gè)維度提升材料的耐漏電起痕性能,使其滿足高電壓、高絕緣要求的場(chǎng)景(如電子電器外殼、連接器)。
提高PA66(聚己二酰己二胺)的CTI(相比漏電起痕指數(shù))值,核心是增強(qiáng)材料的耐電弧性和抗漏電起痕能力,需從材料改性、配方優(yōu)化及工藝控制等方面入手。以下是具體方法:
一、添加耐漏電起痕填料
? 含氮阻燃填料:如三聚氰胺氰尿酸鹽(MCA)、三聚氰胺磷酸鹽等,這類填料在高溫下能分解形成絕緣性殘?jiān)?,覆蓋材料表面,阻止漏電通道擴(kuò)展,同時(shí)抑制電弧產(chǎn)生。添加量通常為10%-20%,可將CTI值提升至600V以上(UL94 V0級(jí))。
? 無機(jī)非金屬填料:如氫氧化鋁(ATH)、氫氧化鎂(MDH)、二氧化硅(SiO?)等,能通過吸熱分解(ATH分解溫度約200℃)降低材料表面溫度,且分解產(chǎn)物形成的陶瓷化層可阻斷漏電路徑。搭配硅烷偶聯(lián)劑處理填料表面,可提高與PA66的相容性,避免力學(xué)性能下降。
? 玻璃纖維增強(qiáng):玻璃纖維不僅能提升PA66的力學(xué)性能,其本身絕緣性優(yōu)異,可分割樹脂基體,減少漏電起痕的連續(xù)通道。通常添加30%左右玻璃纖維,結(jié)合阻燃劑使用,CTI值可從純PA66的300-400V提升至500V以上。
二、引入阻燃劑與抗電弧助劑
? 溴系阻燃劑:如十溴二苯醚(DecaBDE)、溴化環(huán)氧樹脂等,能在高溫下釋放溴自由基,捕捉燃燒反應(yīng)中的活性自由基,抑制電弧引發(fā)的燃燒,間接提高CTI值。但需注意與三氧化二銻(Sb?O?)協(xié)同使用(比例約3:1),增強(qiáng)阻燃效果,添加量一般為15%-25%。
? 磷系阻燃劑:如紅磷、磷酸酯等,通過形成磷酸酯涂層覆蓋材料表面,隔絕氧氣和熱量,同時(shí)抑制漏電起痕。紅磷需經(jīng)微膠囊化處理(避免吸潮和著色),添加量5%-10%即可***提升耐電弧性。
? 抗電弧助劑:如聚四氟乙烯(PTFE)微粉,添加量1%-5%可改善PA66表面的潤滑性,減少電弧作用下的熔融滴落,避免漏電路徑延伸,間接提高CTI值。
三、優(yōu)化配方與加工工藝
? 減少極性雜質(zhì):PA66加工前需充分干燥(水分含量≤0.05%),避免水分在高溫下導(dǎo)致材料水解,產(chǎn)生極性小分子雜質(zhì)(如己二酸、己二胺),這些雜質(zhì)會(huì)降低表面電阻,加速漏電起痕。
? 控制加工溫度:加工溫度過高(超過280℃)會(huì)導(dǎo)致PA66熱降解,產(chǎn)生低分子揮發(fā)物,增加表面導(dǎo)電性。建議將加工溫度控制在250-270℃,螺桿轉(zhuǎn)速適中(避免過度剪切生熱)。
? 配方相容性優(yōu)化:不同添加劑間需保持良好相容性,例如阻燃劑與填料的分散均勻性直接影響CTI值穩(wěn)定性??赏ㄟ^添加相容劑(如馬來酸酐接枝POE)改善界面結(jié)合,避免因局部添加劑聚集形成漏電薄弱點(diǎn)。
四、表面改性處理
? 涂覆絕緣涂層:在PA66制品表面涂覆耐高溫絕緣涂料(如有機(jī)硅樹脂、環(huán)氧粉末涂層),形成致密的絕緣層,提高表面電阻,阻斷漏電路徑。涂層厚度控制在20-50μm,可使CTI值提升100-200V。
? 等離子體處理:通過氬氣或氮?dú)獾入x子體處理PA66表面,引入惰性基團(tuán),減少表面極性,提高表面電阻率,增強(qiáng)抗漏電起痕能力。處理時(shí)間一般為30-60秒,可使表面電阻提升1-2個(gè)數(shù)量級(jí)。
通過上述方法,PA66的CTI值可從純樹脂的300-400V(UL94 HB級(jí))提升至500V以上(UL94 V0級(jí)),滿足電子電氣領(lǐng)域(如連接器、開關(guān)部件)對(duì)高耐漏電起痕性能的要求。實(shí)際應(yīng)用中需根據(jù)力學(xué)性能、成本等需求,平衡添加劑種類與用量。
? 紅磷阻燃劑 ?:添加復(fù)配紅磷母粒可提升阻燃性能,但需注意其用量對(duì)CTI值的影響。例如,添加8%紅磷母粒會(huì)導(dǎo)致CTI值從680V降至400V,需通過復(fù)配CTI改進(jìn)劑平衡。 ?
? 溴系阻燃劑?:聚溴化苯乙烯等溴系阻燃劑可提高CTI值,復(fù)配三氧化二銻 、次磷酸鎂等協(xié)效劑效果更佳。 ?
? 玻璃纖維增強(qiáng):添加20%-40%玻璃纖維可提升材料力學(xué)性能,但需注意其與阻燃劑的協(xié)同效應(yīng),避免CTI值下降。 ?
? 抗氧劑 與 潤滑分散劑:添加0.1%-1%的抗氧劑和潤滑分散劑可改善加工性能,同時(shí)減少表面碳化風(fēng)險(xiǎn)。 ?
? 雙螺桿擠出機(jī)加工?:控制加工溫度245-265℃,螺桿轉(zhuǎn)速30-40Hz,確保材料均勻混合。 ?新能源汽車等高電壓場(chǎng)景要求PA66的CTI值需≥600V,通過上述方法可滿足更高電氣安全需求。 ?
不清楚
以下是具體方法:
1. ?阻燃劑選擇與復(fù)配?
?無鹵阻燃體系優(yōu)先?:氮系阻燃劑(如三聚氰胺氰脲酸鹽MCA)可使非增強(qiáng)PA66的CTI值保持在600V以上,但玻纖增強(qiáng)后需調(diào)整配方?。紅磷母粒雖能實(shí)現(xiàn)V0阻燃,但會(huì)降低CTI至400V左右,需通過微膠囊包覆(如酚醛樹脂或密胺樹脂)減少酸化和腐蝕?。
?溴系阻燃劑改良?:若須使用溴系阻燃劑(如聚溴化苯乙烯),可復(fù)配三氧化二銻、次磷酸鎂和滑石粉,并加入增韌劑,CTI值可從250V提升至350V以上?。
?新型CTI提升助劑?:如和塑美科技的UsePoly? CT10系列,每添加1%可使玻纖增強(qiáng)無鹵阻燃PA66的CTI值提升25-50V,可達(dá)800V,且不影響力學(xué)性能?。
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2. ?材料改性技術(shù)?
?玻纖增強(qiáng)優(yōu)化?:玻纖含量超過15%會(huì)引發(fā)“燭芯效應(yīng)”,需通過表面處理(如硅烷偶聯(lián)劑)界面結(jié)合力,減少碳化通道?。
?合金化設(shè)計(jì)?:與成碳能力差的材料(如PA6T)共聚,或與PPS共混,利用PA66的高CTI特性(純樹脂600V)提升復(fù)合材料整體性能?。
?填料協(xié)同?:添加改性蛭石/可膨脹石墨復(fù)合阻燃劑,既能提高阻燃性,又可維持高CTI值(如GWIT≥750℃)?。
3. ?工藝控制?
?加工溫度管理?:注塑溫度控制在245-265℃(玻纖增強(qiáng)型300-340℃),避免高溫分解導(dǎo)致碳化?。
?干燥處理?:原料需在120-150℃下干燥3-5小時(shí),含水量≤0.05%,減少氣泡和熱劣化?。
?后處理工藝?:成型后180-220℃退火2-4小時(shí),提升結(jié)晶度至50%-60%,增強(qiáng)材料穩(wěn)定性?。
4. ?環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)?
?濕度控制?:存儲(chǔ)環(huán)境濕度需低于40%,防止吸濕降低絕緣性?。
?電場(chǎng)屏蔽?:在關(guān)鍵區(qū)域嵌入導(dǎo)電層(如聚吡咯),通過電場(chǎng)均化抑制漏電起痕?
PA66(聚己二酰己二胺)是一種常用的工程塑料,但其CTI 值(相比漏電起痕指數(shù)) 較低(純 PA66 的 CTI 值通常為 250-300V,屬于 UL94 標(biāo)準(zhǔn)中的 PLC 3 或 4 級(jí)),在電氣設(shè)備中易因表面漏電起痕引發(fā)安全隱患。提高 PA66 的 CTI 值需通過材料改性,增強(qiáng)其抗漏電起痕能力,核心是減少表面電弧引發(fā)的降解、碳化及導(dǎo)電通道形成,具體方法如下:
漏電起痕的本質(zhì)是:高壓下材料表面的電解液(如濕氣、灰塵中的離子)被擊穿產(chǎn)生電弧,引發(fā)材料局部熱降解并形成碳質(zhì)導(dǎo)電痕跡(碳化層),最終導(dǎo)致絕緣失效。添加無鹵阻燃劑可通過以下機(jī)制提高 CTI 值:
作用機(jī)制:磷系阻燃劑(如紅磷、磷酸酯、聚磷酸銨 APP)在高溫電弧作用下會(huì)分解產(chǎn)生磷酸類化合物,覆蓋于 PA66 表面形成致密的玻璃態(tài)熔融保護(hù)層,隔絕氧氣和電解液,阻止材料進(jìn)一步降解碳化;同時(shí),磷元素可抑制碳質(zhì)殘留物的導(dǎo)電能力(降低碳層導(dǎo)電性)。
典型案例:添加 15%-20% 的微膠囊化紅磷(表面包覆以改善相容性),可使 PA66 的 CTI 值提升至 400V 以上(UL94 PLC 2 級(jí));若復(fù)配 5% 的氫氧化鎂,CTI 值可進(jìn)一步提高至 500V(PLC 1 級(jí),即 0 級(jí))。
三聚氰胺氰尿酸鹽(MCA)、三聚氰胺磷酸鹽(MPP)等氮系阻燃劑在高溫下釋放氨氣等惰性氣體,稀釋電弧周圍氧氣,同時(shí)自身分解產(chǎn)物(如三聚氰胺衍生物)可與 PA66 降解產(chǎn)物反應(yīng),減少碳質(zhì)殘留物的形成,與磷系阻燃劑復(fù)配時(shí)協(xié)同效果更佳。
注意:單獨(dú)使用氮系阻燃劑對(duì) CTI 值提升有限(通?!?50V),需與磷系復(fù)配(如磷氮比例 1:1-2:1)。
溴系阻燃劑(如十溴二苯醚)雖能提升阻燃性,但燃燒或電弧作用下會(huì)產(chǎn)生鹵化氫氣體,與表面電解液結(jié)合形成強(qiáng)腐蝕性物質(zhì),加速漏電起痕(CTI 值可能下降至 200V 以下),因此需優(yōu)先選擇無鹵體系。
無機(jī)填料可通過 “物理阻隔” 減少電解液滲透和電弧對(duì) PA66 基體的直接侵蝕,同時(shí)降低材料表面的 “親水性”(減少電解液吸附),從而提高 CTI 值。
云母粉、滑石粉、高嶺土等層狀填料具有高長徑比,均勻分散于 PA66 中時(shí),可延長電解液的滲透路徑,阻止電弧引發(fā)的熱降解向內(nèi)部擴(kuò)散;同時(shí),其惰性表面能減少碳質(zhì)痕跡的連續(xù)形成。
例:添加 20%-30% 的超細(xì)云母粉(粒徑 5-10μm,長徑比>50),PA66 的 CTI 值可從 300V 提升至 450V 以上,且表面不易形成連續(xù)導(dǎo)電痕。
玻璃微珠、二氧化硅(SiO?)等球形填料可降低 PA66 的表面粗糙度(減少電解液聚集的 “凹坑”),同時(shí)提高材料的熱導(dǎo)率,避免局部過熱碳化。
注意:填料需經(jīng)表面改性(如硅烷偶聯(lián)劑 KH550),以提高與 PA66 的相容性,避免因界面缺陷導(dǎo)致 CTI 值下降。
PA66 的自身結(jié)構(gòu)缺陷或雜質(zhì)可能成為漏電起痕的 “薄弱點(diǎn)”,通過提純和分子設(shè)計(jì)可增強(qiáng)其抗降解能力:
低分子量 PA66(數(shù)均分子量<15,000)因分子鏈末端氨基(-NH?)、羧基(-COOH)較多,在電弧作用下更易發(fā)生熱氧化降解,加速碳化。通過優(yōu)化聚合工藝提高分子量(數(shù)均分子量>20,000),并控制冷卻速率提升結(jié)晶度(>40%),可增強(qiáng)分子鏈的穩(wěn)定性,減少降解引發(fā)的起痕。
PA66 合成或加工中殘留的催化劑(如金屬離子)、低聚物(分子量<5,000)或增塑劑,可能在高溫下分解并促進(jìn)導(dǎo)電通道形成。通過水洗提純(降低金屬離子含量<100ppm)、減少助劑添加(如必要時(shí)選擇耐高溫增塑劑),可減少雜質(zhì)對(duì) CTI 值的***影響。
通過對(duì) PA66 制品表面進(jìn)行處理,減少電解液吸附和滲透,直接阻斷漏電起痕的初始階段:
在 PA66 表面涂覆一層薄而均勻的耐高溫、耐化學(xué)涂層(如有機(jī)硅樹脂、氟碳樹脂),其低表面能(接觸角>90°)可減少水分和電解液的附著,同時(shí)自身抗電弧性優(yōu)異(CTI 值>600V),能有效阻止起痕擴(kuò)展。
采用氬氣、氮?dú)獾入x子體對(duì) PA66 表面進(jìn)行改性,引入惰性基團(tuán)(如 - CN、-Si-O-),降低表面極性和吸水性,減少電解液在表面的鋪展和滲透,間接提高 CTI 值(通常可提升 50-100V)。
提高 PA66 的 CTI 值需通過 **“抑制碳化 + 阻斷導(dǎo)電通道 + 增強(qiáng)抗降解性”** 多維度協(xié)同,核心方法包括:
優(yōu)選磷系無鹵阻燃劑(如微膠囊化紅磷)與層狀無機(jī)填料(如云母)復(fù)配(典型配方:PA66 60%+ 紅磷 15%+ 云母 20%+ 助劑 5%,CTI 值可達(dá) 500V 以上);
優(yōu)化樹脂分子量、結(jié)晶度及純度,減少降解誘因;
必要時(shí)結(jié)合表面改性(如涂覆氟碳涂層),進(jìn)一步提升抗電解液侵蝕能力。
實(shí)際應(yīng)用中需根據(jù) CTI 目標(biāo)(如 PLC 0 級(jí)需 CTI≥600V)和力學(xué)性能要求(如拉伸強(qiáng)度、沖擊韌性)調(diào)整配方,平衡功能性與加工性。
CTI(Comparative Tracking Index,相比漏電起痕指數(shù))是衡量材料在電場(chǎng)和電解液作用下抵抗漏電起痕的能力,是絕緣材料(尤其是電氣領(lǐng)域用 PA66)的關(guān)鍵性能指標(biāo)。提高 PA66 的 CTI 值,需從材料改性、配方優(yōu)化、加工工藝等方面減少漏電通道的形成,具體方法如下:
漏電起痕的本質(zhì)是:在潮濕 / 污染環(huán)境中,材料表面的電解液(如鹽霧、灰塵溶解液)在電場(chǎng)作用下形成導(dǎo)電通路,局部焦耳熱導(dǎo)致材料分解、碳化,最終形成導(dǎo)電痕跡。因此,提高 CTI 需實(shí)現(xiàn)兩個(gè)目標(biāo):
減少材料表面電解液的浸潤與擴(kuò)散;
抑制電解液作用下的材料分解與碳化。
無機(jī)填料可通過物理阻隔電解液擴(kuò)散、降低表面導(dǎo)電性、提高熱穩(wěn)定性(減少碳化)來提升 CTI,需滿足絕緣性好、耐水解、與 PA66 相容性佳的要求。
***填料:氫氧化鋁(ATH)、氫氧化鎂(MH)
作用:不僅是阻燃劑,其羥基在高溫下分解吸熱,抑制電解液導(dǎo)致的局部過熱碳化;同時(shí),填料顆??煞指铍娊庖耗?,阻止導(dǎo)電通路形成。
添加量:20%-50%(需配合偶聯(lián)劑改性表面,如硅烷偶聯(lián)劑 KH550,避免團(tuán)聚)。例如,添加 30% ATH 的 PA66,CTI 可從純 PA66 的 175V(UL94 標(biāo)準(zhǔn),0 級(jí)為≥600V)提升至 300-400V。
高性能填料:煅燒高嶺土、滑石粉、石英粉
優(yōu)勢(shì):耐溫性優(yōu)于氫氧化物,適合高溫場(chǎng)景。煅燒高嶺土(粒徑 1-5μm)添加 25%-35% 時(shí),可使 PA66 的 CTI 達(dá)到 400-500V,且力學(xué)性能下降較少。
注意:需選擇低電導(dǎo)率填料(雜質(zhì)離子含量≤0.1%),避免引入 Na?、Cl?等導(dǎo)電離子。
疏水改性:通過降低材料表面能,減少電解液(如水、鹽溶液)的浸潤,避免形成連續(xù)導(dǎo)電液膜。
可添加氟系助劑(如聚四氟乙烯微粉,添加量 1%-3%)或硅氧烷類潤滑劑(如硅油改性的納米 SiO?),使表面接觸角從純 PA66 的 70° 提升至 90° 以上,減少電解液附著。
抗靜電平衡:過度絕緣可能導(dǎo)致表面電荷積累,間接促進(jìn)電解液聚集,可少量添加非離子型抗靜電劑(如甘油脂肪酸酯,0.5%-1%),在不降低絕緣性的前提下消散表面電荷。
漏電起痕過程中,局部高溫會(huì)導(dǎo)致 PA66 分解產(chǎn)生碳化物(導(dǎo)電相),需抑制這一過程:
阻燃劑:除 ATH/MH 外,可復(fù)配磷系阻燃劑(如磷酸酯、紅磷,添加量 5%-10%),其燃燒產(chǎn)物形成玻璃態(tài)涂層,阻隔氧氣與熱量,減少碳化。
抗氧化劑:添加受阻酚類抗氧劑(如 1010)與亞磷酸酯類(如 168),抑制 PA66 在電解液和高溫下的氧化降解,減少小分子分解物(易形成導(dǎo)電通道)。
PA66 中的小分子雜質(zhì)(如未反應(yīng)的單體、催化劑殘留、加工助劑)會(huì)增加表面導(dǎo)電性,降低 CTI,需通過以下方式純化:
原料純度控制:選擇高純度 PA66 樹脂(單體殘留量≤0.5%),避免低分子量組分在電解液中溶解形成導(dǎo)電介質(zhì)。
水洗 / 萃取處理:對(duì) PA66 切片進(jìn)行熱水萃?。?0-100℃,2-4 小時(shí)),去除表面游離的己二胺、己二酸等雜質(zhì),可使 CTI 提升 10%-20%。
減少加工助劑的***影響:潤滑劑(如硬脂酸鋅)若過量(>1%),可能在表面析出形成親水層,建議改用硅系潤滑劑(如硅酮粉,0.3%-0.5%),既不影響 CTI 又能改善加工流動(dòng)性。
控制成型溫度與速度:
料筒溫度過高(>280℃)會(huì)導(dǎo)致 PA66 降解,產(chǎn)生低分子物;注塑速度過快易形成表面毛刺或氣泡,成為電解液聚集點(diǎn)。建議料筒溫度 250-270℃,模溫 80-120℃,注塑速度中等(30-50mm/s)。
降低表面粗糙度:
模具型腔拋光至 Ra≤0.8μm,減少表面微孔或凹陷(電解液易在此處富集);成型后對(duì)制品進(jìn)行表面打磨(如用細(xì)砂紙或等離子處理),降低粗糙度,可使 CTI 提升 5%-10%。
退火處理:
PA66 制品因加工應(yīng)力可能導(dǎo)致分子鏈取向不均,在電解液中易發(fā)生局部電化學(xué)反應(yīng)。通過退火(100-120℃,2-3 小時(shí))釋放內(nèi)應(yīng)力,減少應(yīng)力開裂風(fēng)險(xiǎn),間接維持 CTI 穩(wěn)定性。
組分 | 比例(質(zhì)量分?jǐn)?shù)) | 作用 | 目標(biāo) CTI 值 |
---|---|---|---|
PA66 樹脂(高粘度) | 40%-50% | 基體材料 | - |
氫氧化鋁(ATH,粒徑 5μm) | 30%-40% | 阻隔電解液、抑制碳化 | ≥600V(0 級(jí)) |
煅燒高嶺土 | 10%-15% | 增強(qiáng)尺寸穩(wěn)定性,輔助抗痕 | - |
硅烷偶聯(lián)劑(KH550) | 0.5%-1% | 改善填料與樹脂相容性 | - |
磷系阻燃劑(如 APP) | 3%-5% | 協(xié)同阻燃,減少高溫分解 | - |
抗氧劑(1010+168) | 0.2%-0.5% | 抑制氧化降解 | - |
平衡性能與成本:高 CTI 配方通常依賴高比例無機(jī)填料,可能導(dǎo)致沖擊強(qiáng)度下降(如缺口沖擊從 5kJ/m2 降至 2-3kJ/m2),需通過添加增韌劑(如 POE-g-MAH,5%-10%)彌補(bǔ)。
環(huán)境適應(yīng)性:在潮濕、高污染環(huán)境中,需結(jié)合防護(hù)措施(如表面涂覆絕緣清漆),避免長期暴露于電解液中導(dǎo)致 CTI 衰減。
提高 PA66 的 CTI 值核心是通過 **“無機(jī)填料物理阻隔 + 材料純化減少導(dǎo)電雜質(zhì) + 工藝優(yōu)化降低表面缺陷”** 的組合策略,最終目標(biāo)是阻止電解液在材料表面形成連續(xù)導(dǎo)電通路,并抑制局部過熱導(dǎo)致的碳化。實(shí)際應(yīng)用中需根據(jù)目標(biāo) CTI 等級(jí)(如 UL94 的 0 級(jí)≥600V、1 級(jí) 400-600V)調(diào)整配方,同時(shí)兼顧力學(xué)性能與加工性。
不清楚
不了解呢
不了解
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