本发明属于胶黏剂技术领域，具体涉及一种环氧树脂灌封胶及其使用方法。
背景技术：
灌封胶是一个广泛的称呼，常用于电子元器件、变压器或电机线圈等的粘接、密封、灌封或涂覆保护。灌封胶在未固化前为液体状，胶液黏度根据产品的组分、用量、生产工艺的不同而有所区别。灌封胶完全固化后才能实现它的使用价值，固化后可以起到防水防潮、防尘、绝缘、导热、保密、防腐蚀、耐温、防震的作用。
环氧树脂灌封胶是一类具有良好粘接、耐腐蚀、电气绝缘、高强度等性能的热固性高分子复合材料，当其应用于电子元件、电机线圈等器件的灌封时，由于这些器件工作时单位体积所产生的热量较多，因此需要灌封材料具有较高的导热性能。而传统的环氧树脂的导热系数仅为0.2W/m·k左右，远远不能满足此类器件的散热要求。
目前，提高灌封胶导热性能的一种较广泛的方法是添加导热填料。现有环氧树脂灌封胶所添加的导热填料有石墨、炭黑、无机氧化物、氮化物等。CN 103087665A公开了一种高导热绝缘低粘度环氧树脂灌封胶及其制备方法，其采用氧化铝和氧化锌作为导热填料，但得到的环氧树脂灌封胶固化后，导热系数仅为1.75-2.23W/m·k，有待于进一步提高。
此外，传统的环氧树脂灌封胶不耐候，当其暴露在日光、冷热、风雨等户外条件下时，容易出现变色、龟裂、强度下降等老化现象，因此不能直接用于户外环境。CN 103059515A公开了一种乙烯基酯树脂改性的环氧灌封胶及其制备方法，通过乙烯基酯树脂对环氧树脂改性，使得到的环氧灌封胶具有更好的耐候性和耐腐蚀性能，适合用作户外灌封材料。但该环氧灌封胶中填充了大量的硅微粉，该环氧灌封胶固化后，导热系数低于0.6W/m·k。
因此，在本领域期望得到一种具有较高的导热性能，能够用于户外环境中的环氧树脂灌封胶。
技术实现要素：
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种环氧树脂灌封胶及其使用方法。该环氧树脂灌封胶固化后具有较高的导热性能、绝缘性能和良好的机械性能。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一方面，本发明提供一种环氧树脂灌封胶，按质量百分含量计，包括如下组分：
所述基体树脂由环氧树脂与反应型增韧剂按质量比(70-90):(10-30)组成；
所述导热填料由氮化硅和/或氮化硼与球形氧化铝按质量比(10-40):(60-90)组成。
本发明通过选择特定组成的导热填料以提高产品的导热系数，通过选择合适的环氧树脂与反应型增韧剂的配比，使基体树脂具有合适的粘度，配合其他组分，使本发明得到的环氧树脂灌封胶固化后具有较高的导热性能、绝缘性能以及良好的机械性能。
本发明中，所述基体树脂的质量百分含量可以是6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％、15％或16％等。
所述酸酐固化剂的质量百分含量可以是5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％或15％等。
酸酐固化剂的用量决定本发明提供的环氧树脂灌封胶固化后的交联密度，其用量过多，会使固化后的环氧树脂灌封胶变硬变脆；其用量过少，则得到的环氧树脂灌封胶固化后机械强度较低，性能较差。
所述固化促进剂的质量百分含量可以是0.02％、0.022％、0.025％、0.028％、0.03％、0.032％、0.035％、0.038％、0.04％、0.042％、0.045％、0.048％、0.05％、0.052％或0.055％等。
固化促进剂虽然用量较少，但不添加固化促进剂，则得到的环氧树脂灌封胶需要很长时间才能固化，而且固化后的机械性能较差。
所述导热填料的质量百分含量可以是70％、71％、72％、73％、74％、75％、76％、77％、78％、79％、80％、81％、82％、83％、84％或85％等。
导热填料的添加量过多，会导致得到的环氧树脂灌封胶的粘度过大，流动性差，灌封不完全，且固化后机械性能达不到要求；导热填料的添加量过少，则导热性能相应下降。
所述环氧树脂与所述反应型增韧剂的质量比可以是70:30、72:28、75:25、78:22、80:20、82:18、85:15、88:12或90:10等。
环氧树脂与反应型增韧剂的质量比保持在一定范围内，得到的环氧树脂灌封胶固化后才能具有良好的导热性能和机械性能。反应型增韧剂的比例过大，会导致基体树脂的粘度过高，不仅限制导热填料的添加量，而且会使导热填料分散不均匀；反应型增韧剂的比例过小，则会导致得到的环氧树脂灌封胶固化后机械性能较差。
所述导热填料中氮化硅和/或氮化硼与球形氧化铝的质量比可以是10:90、12:88、15:85、18:82、20:80、22:78、25:75、28:72、30:70、32:68、35:65、38:62或40:60等。
需要说明的是，本发明中导热填料是由氮化物与球形氧化铝按质量比(10-40):(60-90)组成，其中球形氧化铝可以降低体系的粘度，具有较高的添加量；氮化物为氮化硅和/或氮化硼，本发明对于氮化硅和氮化硼之间的比例没有特殊限制。
优选地，所述环氧树脂灌封胶按质量百分含量计，包括如下组分：
优选地，所述环氧树脂灌封胶按质量百分含量计，包括如下组分：
优选地，所述环氧树脂为液态脂环族环氧树脂。
优选地，所述液态脂环族环氧树脂为液态脂环族缩水甘油醚型环氧树脂和/或液态脂环族缩水甘油酯型环氧树脂。
本发明对于液态脂环族缩水甘油醚型环氧树脂和液态脂环族缩水甘油酯型环氧树脂的具体种类没有特殊限制，其中液态脂环族缩水甘油醚型环氧树脂可列举的有1,2-环己二醇二缩水甘油醚等；液态脂环族缩水甘油酯型环氧树脂可列举的有环己烷-1,2-二羧酸二缩水甘油酯、4,5-环氧四氢邻苯二甲酸二缩水甘油酯等。
优选地，所述反应型增韧剂为聚乙二醇和/或聚丙二醇。
优选地，所述聚乙二醇的数均分子量为400-2000，例如可以是400、500、600、700、800、900、1000、1100、1200、1300、1400、1500、1600、1700、1800、1900或2000等。
优选地，所述聚丙二醇的数均分子量为400-1000，例如可以是400、500、600、700、800、900或1000等。
聚乙二醇和聚丙二醇的分子量对基体树脂的粘度也有一定影响。二者分子量过大时，会使基体树脂的粘度增大，从而限制导热填料的添加量及其分散性；二者分子量过小，则会导致固化后的环氧树脂灌封胶机械性能下降。
优选地，所述酸酐固化剂为六氢苯酐(即六氢邻苯二甲酸酐)与甲基六氢苯酐(即甲基六氢邻苯二甲酸酐)的组合。
优选地，所述六氢苯酐与甲基六氢苯酐的质量比为(50-90):(10-50)，例如可以是50:50、52:48、55:45、58:42、60:40、62:38、65:35、68:32、70:30、72:28、75:25、78:22、80:20、82:18、85:15、88:12或90:10等。
本发明选择的特定组成的酸酐固化剂和特定选择的反应型增韧剂相互配合，得到的环氧树脂灌封胶经固化后具有较高的耐候性，能够适应户外工作环境。
优选地，所述固化促进剂为苄基二甲胺和/或2-乙基-4甲基咪唑。
优选地，所述球形氧化铝的粒径为10-20μm，例如可以是10μm、11μm、12μm、13μm、14μm、15μm、16μm、17μm、18μm、19μm或20μm等。
优选地，所述氮化硅和所述氮化硼的粒径各自独立地为5-10μm，例如可以是5μm、6μm、7μm、8μm、9μm或10μm等。
纳米级的导热填料的添加量较低，其在基体树脂中难以分散均匀，会导致环氧树脂灌封胶固化后的导热系数较低。本发明选择微米级的导热填料，其分散性更好，具有较高的添加量，有助于导热性能的提高。
在浇注电机线圈时，由于线圈之间有一定的空隙，并非绝对致密，因此，导热填料可随胶液一起渗透进入线圈间的空隙中。若导热填料的粒径过大，则其容易被线圈阻隔，分散不均匀，从而导致固化后的环氧树脂灌封胶导热性能下降；若导热填料的粒径过小，则其容易在固化的过程中发生沉降，同样导致固化后的环氧树脂灌封胶导热性能下降。本发明选择不同粒径的导热填料配合使用，不仅可以互相填补填料之间的空隙，增加填料的添加量，且更容易形成连续的导热通道，从而提高导热系数。
另一方面，本发明提供一种上述环氧树脂灌封胶的使用方法，所述使用方法如下：
将配方量的各组分混合后浇注被灌封物，将浇注好的被灌封物先在80-120℃(例如可以是80℃、82℃、85℃、88℃、90℃、92℃、95℃、98℃、100℃、102℃、105℃、108℃、110℃、112℃、115℃、118℃或120℃等)下固化4-8h(例如可以是4h、4.5h、5h、5.5h、6h、6.5h、7h、7.5h或8h等)，然后在130-150℃(例如可以是130℃、132℃、135℃、138℃、140℃、142℃、145℃、148℃或150℃等)下固化10-15h(例如可以是10h、10.5h、11h、11.5h、12h、12.5h、13h、13.5h、14h、14.5h或15h等)。
需要说明的是，本发明提供的环氧树脂灌封胶中，组分基体树脂和酸酐固化剂不能长期共存。因此，在实际应用中，二者是分别存储的。固化促进剂和导热填料可各自独立地与基体树脂或酸酐固化剂混合存储，或者在使用时才将各组分混合均匀，配制成胶液。
优选地，所述混合是在搅拌下进行。
优选地，所述搅拌的转速为1500-2300r/min，例如可以是1500r/min、1600r/min、1700r/min、1800r/min、1900r/min、2000r/min、2100r/min、2200r/min或2300r/min等。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明通过选择特定组成的导热填料以提高产品的导热系数，通过选择合适的环氧树脂与反应型增韧剂的配比，使基体树脂具有合适的粘度。各组分相互配合，使本发明得到的环氧树脂灌封胶固化后具有较高的导热性能、绝缘性能以及良好的机械性能。
本发明提供的环氧树脂灌封胶固化后，其导热系数达到4-5W/m·k，体积电阻率为(0.8-5.3)×1016Ω·cm，拉伸强度为80-95MPa，弯曲强度为130-150MPa，冲击强度为11-15kJ/m2。
通过对各组分的用量进行优选，固化后的环氧树脂灌封胶的各项性能进一步提高，其导热系数为4.6-5W/m·k，体积电阻率为(2-5.3)×1016Ω·cm，拉伸强度为88-95MPa，弯曲强度为142-150MPa，冲击强度为13-15kJ/m2。
通过选择特定的增韧剂和酸酐固化剂，配合其他组分，使固化后的环氧树脂灌封胶具有较高的耐候性，能够适应户外工作环境。
具体实施方式
下面通过具体实施例来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
一种环氧树脂灌封胶，按质量百分含量计，包括如下组分：
其中基体树脂由1,2-环己二醇二缩水甘油醚与聚乙二醇(分子量2000)按质量比70:30组成；
酸酐固化剂由六氢苯酐与甲基六氢苯酐按质量比50:50组成；
导热填料由氮化硼(粒径5μm)与球形氧化铝(粒径10μm)按质量比10:90组成。
上述环氧树脂灌封胶的使用方法如下：
将配方量的各组分在1500r/min的转速下混合均匀，浇注被灌封物，将浇注好的被灌封物先在80℃下固化8h，然后在150℃下固化10h。
实施例2
一种环氧树脂灌封胶，按质量百分含量计，包括如下组分：
其中基体树脂由环己烷-1,2-二羧酸二缩水甘油酯与聚丙二醇(分子量1000)按质量比80:20组成；
酸酐固化剂由六氢苯酐与甲基六氢苯酐按质量比60:40组成；
导热填料由氮化硅(粒径10μm)与球形氧化铝(粒径15μm)按质量比25:75组成。
上述环氧树脂灌封胶的使用方法如下：
将配方量的各组分在1800r/min的转速下混合均匀，浇注被灌封物，将浇注好的被灌封物先在120℃下固化4h，然后在130℃下固化15h。
实施例3
一种环氧树脂灌封胶，按质量百分含量计，包括如下组分：
其中基体树脂由4,5-环氧四氢邻苯二甲酸二缩水甘油酯与聚丙二醇(分子量400)按质量比90:10组成；
酸酐固化剂由六氢苯酐与甲基六氢苯酐按质量比90:10组成；
导热填料由氮化硼(粒径8μm)与球形氧化铝(粒径20μm)按质量比40:60组成。
上述环氧树脂灌封胶的使用方法如下：
将配方量的各组分在2300r/min的转速下混合均匀，浇注被灌封物，将浇注好的被灌封物先在100℃下固化6h，然后在140℃下固化12h。
实施例4
一种环氧树脂灌封胶，按质量百分含量计，包括如下组分：
其中基体树脂由1,2-环己二醇二缩水甘油醚与聚乙二醇(分子量400)按质量比75:25组成；
酸酐固化剂由六氢苯酐与甲基六氢苯酐按质量比70:30组成；
导热填料由氮化硅(粒径6μm)与球形氧化铝(粒径13μm)按质量比15:85组成。
上述环氧树脂灌封胶的使用方法如下：
将配方量的各组分在2000r/min的转速下混合均匀，浇注被灌封物，将浇注好的被灌封物先在90℃下固化5h，然后在135℃下固化11h。
实施例5
一种环氧树脂灌封胶，按质量百分含量计，包括如下组分：
其中基体树脂由1,2-环己二醇二缩水甘油醚与聚乙二醇(分子量1000)按质量比85:15组成；
酸酐固化剂由六氢苯酐与甲基六氢苯酐按质量比80:20组成；
固化促进剂由苄基二甲胺和2-乙基-4甲基咪唑组成；
导热填料由氮化硅(粒径9μm)、氮化硼(粒径10μm)和球形氧化铝(粒径18μm)组成，氮化硅和氮化硼的总质量与球形氧化铝的质量之比为30:70。
上述环氧树脂灌封胶的使用方法如下：
将配方量的各组分在2100r/min的转速下混合均匀，浇注被灌封物，将浇注好的被灌封物先在110℃下固化7h，然后在145℃下固化13h。
实施例6
一种环氧树脂灌封胶，按质量百分含量计，包括如下组分：
其中基体树脂由环己烷-1,2-二羧酸二缩水甘油酯与聚丙二醇(分子量800)按质量比80:20组成；
酸酐固化剂由六氢苯酐与甲基六氢苯酐按质量比80:20组成；
导热填料由氮化硼(粒径5μm)与球形氧化铝(粒径10μm)按质量比35:65组成。
上述环氧树脂灌封胶的使用方法如下：
将配方量的各组分在1600r/min的转速下混合均匀，浇注被灌封物，将浇注好的被灌封物先在85℃下固化4h，然后在130℃下固化12h。
实施例7
一种环氧树脂灌封胶，按质量百分含量计，包括如下组分：
其中基体树脂由4,5-环氧四氢邻苯二甲酸二缩水甘油酯与聚乙二醇(分子量1500)按质量比70:30组成；
酸酐固化剂由六氢苯酐与甲基六氢苯酐按质量比65:35组成；
导热填料由氮化硅(粒径5μm)与球形氧化铝(粒径15μm)按质量比20:80组成。
上述环氧树脂灌封胶的使用方法如下：
将配方量的各组分在2200r/min的转速下混合均匀，浇注被灌封物，将浇注好的被灌封物先在95℃下固化5h，然后在140℃下固化12h。
实施例8
与实施例7的区别在于酸酐固化剂由六氢苯酐与甲基六氢苯酐按质量比45:55组成。
实施例9
与实施例7的区别在于酸酐固化剂由六氢苯酐与甲基六氢苯酐按质量比95:5组成。
对比例1
与实施例1的区别在于导热填料为氮化硅。
对比例2
与实施例1的区别在于导热填料为球形氧化铝。
对比例3
与实施例1的区别在于导热填料由氮化硼与球形氧化铝按质量比5:95组成。
对比例4
与实施例1的区别在于导热填料由氮化硼与球形氧化铝按质量比45:55组成。
对比例5
与实施例1的区别在于基体树脂由1,2-环己二醇二缩水甘油醚与聚乙二醇按质量比65:35组成。
对比例6
与实施例1的区别在于基体树脂由1,2-环己二醇二缩水甘油醚与聚乙二醇按质量比95:5组成。
上述实施例1-9与对比例1-6的性能数据及测试标准如下表1所示。
表1
由表1中实施例8-9的性能数据可知，不采用本发明特定成分的酸酐固化剂，会导致固化后的环氧树脂灌封胶的机械性能下降。由对比例1-4的性能数据可知，不采用本发明特定成分的导热填料，得到的环氧树脂灌封胶经固化后，其导热系数较低，导热性能达不到要求。由对比例5-6的性能数据可知，反应型增韧剂的比例过高，会导致固化后的环氧树脂灌封胶导热性能下降；反应型增韧剂的比例过小，则会导致固化后的环氧树脂灌封胶机械性能下降。
申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。