在電工絕緣領域為克服環(huán)氧樹脂的脆性采取了很多方法,絕大多數(shù)采用的是增柔,增柔技術大幅度地降低了樹脂絕緣體的耐熱性,而抗開裂性增加有限。
環(huán)氧樹脂合金技術(增韌技術)是大幅度提高環(huán)氧樹脂絕緣材料抗開裂性的新技術。環(huán)氧樹脂合金技術與增柔技術不同,不是將材料整體柔性化,而是將環(huán)氧樹固化物從均相材料變成非均相的多相多組分體系即環(huán)氧樹脂合金。典型的環(huán)氧樹脂合金結構是“海島結構”,見圖3-1。
分散尺寸合適,含量恰當?shù)?ldquo;海島結構”一經形成,材料的抗開裂性能變就發(fā)生突變,幾倍幾十倍地增加,而原有的機械性能、耐熱性能和電氣性能不受損失或損失較小,這樣的優(yōu)異性能,正是人們所期望的。
圖3-1 雙酚A型環(huán)氧樹脂/酸酐固化物斷口形貌
衡量絕緣材料抗開裂性能的標準―斷裂韌性(GIC)和沖擊韌性
絕緣材料內部不可避免地存在缺陷和微裂紋,應力則在裂紋尖端集中。材料的開裂總是通過微裂紋的產生,進而擴展實現(xiàn)的。描繪材料抗開裂能力的大小,就是要測量裂紋尖端所能承受的最大外力。
材料的裂紋尖端受力分三種類型:
I型-張開力 II型-剪切力 III型-錯開力
圖3-2 裂紋受力的三種類型
材料裂紋在I型受力情況下最容易開裂,斷裂韌性(GIC)-表示材料裂紋在I型受力情況下抵抗裂紋擴展的能力,斷裂韌性(GIC)和拉伸強度、彎曲強度一樣是材料的本性。
斷裂韌性(GIC)單位是焦爾/米2(J/m2)或牛頓/米(N/m)。