우수한 기계적 강도, 단열성, 난연성, 치수안정성을 지닌 고충전형 에폭시 수지 시스템은 전자봉지, 전력소자 패키징, 복합재료 성형, 고급 접착제, 전기주조 등 글로벌 고급 제조 분야의 핵심 소재로 자리잡고 있습니다. 높은 고체 함량, 높은 열 전도성 및 높은 난연성 제제 요구 사항에 따라 무기 충전재(예: 알루미나,수산화알루미늄, 산화마그네슘, 실리콘 미분말, 질화붕소 등)이 60wt%를 초과하는 경우가 많습니다. 이는 높은 시스템 점도, 낮은 유동성, 불충분한 습윤성, 기포 제거의 어려움, 형성 결함 증가, 자동화된 도포 공정의 적응성 저하 등의 문제를 야기하며, 이는 제품 품질과 생산 효율성을 제한하는 주요 병목 현상이 됩니다.
고충진 에폭시 시스템의 점도의 비정상적인 증가는 단일 요인이 아니라 여러 메커니즘의 중첩으로 인해 발생합니다.
1. 필러 수지 계면의 호환성이 좋지 않음: 무기 필러는 표면 극성이 강하고 수산기가 조밀하여 비극성 에폭시 매트릭스와 강한 상호 작용을 형성하여 입자를 응집시키고 시스템 내 마찰 저항을 크게 증가시킵니다.
2. 필러의 불합리한 비표면적 및 입자 크기 분포: 나노 필러 및 초미세 필러는 비표면적이 커서 많은 수의 수지 분자를 흡착하고 "코팅층"을 형성하여 효과적인 이동상을 감소시킵니다. 단일 입자 크기 필러는 간격이 크고 점도를 더욱 높이려면 더 많은 수지 충전이 필요합니다.
3. 수지 매트릭스의 고유 점도는 상대적으로 높습니다. 비스페놀 A 및 페놀 수지와 같은 고등량 에폭시 수지는 긴 분자 사슬과 강한 분자간 힘을 갖습니다. 충전되지 않은 경우 점도는 수천 mPa·s에 도달하고, 높은 충전 후에는 점도가 기하급수적으로 증가합니다.
4. 불충분한 분산 공정: 혼합, 분쇄 및 분산 효율이 낮고 충전재의 불완전한 분해 및 응집, 2차 응집체 형성, 의가소성의 비정상적 증가 및 시스템의 불균일한 흐름;
5. 첨가제의 부족 또는 부적절한 선택: 효과적인 습윤 및 분산제 또는 커플링제가 없으면 계면 장력을 줄일 수 없으며 시스템의 요변성 구조가 과도하게 구성되고 정적 점도와 구성 점도가 모두 높습니다.
원인을 규명한 후, 분자 수준의 설계, 인터페이스 수정, 정밀한 공정 제어를 통해 첨가되는 충진제의 양을 줄이거나 경화 후 성능을 저하시키지 않고 30~80%의 제어 가능한 점도 감소를 달성하는 것이 가능합니다.
수지 매트릭스는 시스템 점도의 기초이며 매트릭스 공식을 최적화하는 것은 점도를 낮추고 전 세계 고급 재료의 환경 보호, 낮은 휘발성 및 높은 신뢰성 요구 사항에 적응하기 위한 소스 솔루션입니다.
저분자량 비스페놀 A형 에폭시(E51/E44 저점도 등급), 지방족 에폭시, 지환족 에폭시 및 희석된 변형 에폭시에 우선순위를 두어야 합니다. 점도는 25℃에서 500~3000mPa·s로 조절해야 하는데, 이는 기존 고점도 에폭시에 비해 점도 저하 기본 효율을 40% 이상 높인다. 지환식 에폭시는 저점도에 내황변성, 내후성을 겸비해 옥외 전자제품, 태양광 발전, 자동차 전자제품 등 해외 고급 용도에 적합합니다.
휘발성 비반응성 희석제를 버리고 단일 작용성/이작용성/다작용성 반응성 희석제(부틸 글리시딜 에테르 BGE, 알릴 글리시딜 에테르 AGE, 에틸렌 글리콜 디글리시딜 에테르 EGDE, 네오펜틸 글리콜 디글리시딜 에테르)를 5% -15% 첨가하여 사용하여 잔류물이나 이동 없이 가교 경화에 참여하여 내열성과 접착 강도의 감소를 방지합니다. 이중 기능성 희석제는 최고의 점도 감소 효율을 가지며 경화된 물질의 가교 밀도를 유지할 수 있어 고충진 시스템의 강도 요구 사항에 적합합니다.
경화제 성분의 점도를 낮추는 동시에 에폭시 매트릭스와의 상용성을 향상시키고 혼합 후 점도의 급격한 증가를 방지하려면 변형된 지방 아민, 폴리에테르아민, 저점도 무수물 및 잠재성 저점도 경화제를 선택하십시오. 폴리에테르 아민 경화제는 시스템 내 마찰을 줄이고 점도 감소와 인성 향상의 균형을 맞추며 글로벌 신에너지 및 철도 운송 분야의 엄격한 요구 사항을 충족할 수 있는 유연한 사슬 세그먼트와 함께 제공됩니다.
필러는 고충진 시스템의 핵심으로, 표면개질과 입도 등급화는 필러 첨가량을 줄이지 않고 점도를 낮추는 핵심 기술 경로이자 하이엔드 에폭시 배합의 핵심 경쟁력이다.
필러를 실란커플링제(KH550/KH560/KH570), 티타네이트커플링제, 알루미네이트커플링제, 고분지형 고분자 개질제로 전처리하여 필러 표면에 유기코팅층을 형성
-표면 극성을 줄이고, 입자 사이의 수소 결합과 반데르발스 힘을 감소시키며, 응집을 방지합니다.
-에폭시 매트릭스와의 호환성을 개선하고 인터페이스 보이드를 줄이며 흐름 저항을 낮춥니다.
-수정 후 고충진 시스템(≥ 70wt%)의 점도는 40% -60%까지 감소하는 동시에 경화된 재료의 열 전도성, 절연성 및 기계적 강도를 향상시킬 수 있습니다.
긴밀한 패킹 이론에 따라 큰 입자 크기, 중간 입자 크기, 작은 입자 크기, 나노미터 크기(예: 50μm+10μm+2μm+50nm)로 구성된 4단계 등급 시스템이 채택됩니다. 작은 입자 크기의 필러는 큰 입자 크기의 틈을 채워 시스템 다공성과 수지 캡슐화를 크게 줄입니다. 동일한 고형분 함량에서도 점도를 30% 이상 감소시킬 수 있습니다. 등급 설계는 과도한 비표면적으로 인한 점도 반등을 방지하기 위해 나노 필러의 과도한 첨가를 피해야 합니다.
구형 실리콘 미분말, 구형 알루미나, 구형 질화붕소를 우선적으로 사용한다. 구형 필러의 구름 저항은 불규칙한 시트형 및 바늘형 필러에 비해 훨씬 낮으며 유동성이 크게 향상됩니다. 고급 전자 포팅 및 에폭시 플라스틱 밀봉 재료에 선호되는 필러 형태입니다.
Additive는 글로벌 환경 규제 및 고급 재료 성능 요구 사항에 따라 "저첨가, 고점도 감소"를 달성하기 위해 정확한 선택을 갖춘 고충진 에폭시 시스템용 점도 조절제입니다.
에폭시 관능화 분산제, 폴리아크릴산 에스테르 분산제, 인산염 에스테르 분산제, 과분지형 분산제를 0.5~3% 첨가량으로 사용하면 충진재 표면을 빠르게 적시고 응집체를 분해하여 공간적으로 안정된 층을 형성하고 입자간 마찰을 감소시키며 점도를 30~50% 감소시킵니다. 고형분 시스템에는 강력한 점도 감소 분산제를 사용하는 것이 좋습니다. 이는 나노 필러 및 고비표면적 필러 시스템에 적합합니다.
기체상 실리카, 폴리아미드 왁스, 경화 피마자유 및 유기 벤토나이트를 첨가하여 제어 가능한 요변성 구조를 구성합니다.
- 휴지 상태: 충진재의 침전을 방지하기 위한 높은 점도;
- 전단(교반, 분배, 밀봉, 주입) 중 : 점도가 급격히 감소하고 유동성이 우수합니다.
"낮은 구성 점도+높은 정적 안정성"을 실현하고 자동 디스펜싱, 진공 밀봉, RTM 성형 등 글로벌 주류 프로세스에 적응합니다.
고점도 시스템은 기포가 갇히기 쉽고 배출이 어렵습니다. 유기 실리콘 소포제와 비실리콘 레벨링제를 첨가하면 기포 잔여물을 줄이고, 시스템 균일성을 향상시키며, 사실상 높은 점도와 기포로 인한 성형 결함을 방지할 수 있습니다.
성능, 프로세스 및 환경 규정 준수의 균형을 유지하면서 다양한 분야의 글로벌 시장 요구에 맞는 차별화된 솔루션을 제공합니다.
1. 전자 캡슐화/전력 장치 패키징: 구형 충진재 등급 + 실란 개질 + 저점도 에폭시 수지로 높은 열 전도성, 저점도 및 고절연을 달성하며 자동차 전자 장치, 5G 통신 및 광전지 인버터에 적합합니다.
2. 복합 재료 RTM/진공 주입: 저점도 활성 희석 배합+효율적인 분산+전단 담화 유변학, 섬유에 대한 수지의 습윤성 개선, 항공우주 및 풍력 터빈 블레이드에 적합함.
3. 고급 접착제/밀봉제: 폴리에테르 아민 경화제+과분지형 분산제, 낮은 점도, 높은 접착력, 무용제를 달성하며 신에너지 배터리 및 철도 운송에 적합합니다.
4. 전기 주조/절연 부품: 높은 난연성 필러 그라데이션+커플링 변형+저점도 에폭시, 고전압 전기 및 전송 장비에 적합하며 글로벌 IEC 및 UL 표준을 충족합니다.
고충진 에폭시 수지의 점도 문제는 단일 링크의 약점이라기보다는 배합, 충전재, 첨가제 및 공정 전반에 걸친 전반적인 문제입니다. 저점도 매트릭스의 배합, 필러의 표면 개질 및 등급화, 특수 첨가제의 정확한 선택, 효율적인 분산 공정을 통해 높은 충진 장점을 유지하면서 제품 수율, 생산 효율성 및 글로벌 시장 경쟁력을 향상시키면서 고점도의 업계 문제점을 완전히 해결할 수 있습니다.
![[근본 원인 해결 및 주요 과제 해결, Taixing Materials의 안전 보장] Taixing Co., Ltd.:](https://ko.taixingfrchem.com/upload/8514/2025122613243148345.jpg "[근본 원인 해결 및 주요 과제 해결, Taixing Materials의 안전 보장] Taixing Co., Ltd.:")
