基本信息
- 项目名称：
- 环保型环氧电工塑料的研究
- 来源：
- 第十一届“挑战杯”国赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 本项目是通过对电工用环氧塑料配方无害化技术研究，结合材料的净化技术和助剂替代品的选择与改性，以及制造过程控制技术的改进，使制得的环氧电工塑料在具有优异的机械电气性能的基础上，降低其有害物质的含量，符合欧盟RoHS指令和我国《电子信息产品污染控制管理办法》规定的要求，达到产品及其生产过程环保无害的目标。充分满足新型电子电器制造和使用技术规范及无害化要求。
- 详细介绍：
- 电子电气产品环保无害化是该领域技术发展趋势，本作品通过对电工用环氧塑料配方无害化技术研究，引入环保型固化体系和阻燃体系，结合材料的净化技术和助剂替代品的选择与配合，改进制造过程控制技术。制备适用于新型电子电器产品的环保型环氧电工塑料。该塑料不仅具有优异的机械电气性能和安全性能，同时有害物质含量符合欧盟RoHS指令要求。主要技术指标：模塑收缩率≤0.8 %；后收缩率≤0.1 %；弯曲强度≥102 MPa；冲击强度≥8.6KJ/m2；负荷热变形温度≥200℃；体积电阻率≥10^11Ω•M；表面电阻≥10^13Ω；电气强度≥12MV/m；吸水性≤20mg；阻燃性FV-0级，耐热性（220℃，2h）通过；有害物质含量：合格。其主要性能与国际同类产品水平相当，可充分满足新型电器的环保性、安全性和可靠性要求。具有较好的先进性、实用性和创新性。该塑料主要应用于新型电器中绝缘结构的生产制造。尤其是出口电子电器产品和元器件，如电子继电器，电连接器；传感器，控制器件、通讯组件，微电源开关和接线端子等。有较好的应用前景，可取代进口的同类塑料产品，对提高我国电器产品在国际上的竞争力以及行业的可持续发展能力具有重要意义。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 发明目的： 本项目通过对电工用环氧塑料配方无害化技术研究，结合材料的净化技术和助剂替代品的选择与改性，以及制造过程控制技术的调整，制备用于电子电器产品的环保型环氧模塑料，有害元素含量符合欧盟RoHS指令要求，使产品环保性能及机电性能达到新型电子电器产品使用的标准要求，同时也可参考应用于其他品种电工塑料的环保无害化改造，对电器行业的可持续发展和环境保护具有重要和长远的意义。 基本思路及创新点： 以环氧树脂为基体材料，以Al(OH)3无机类阻燃剂代替含溴阻燃剂；通过FIR和XRF等手段对各种原材料进行筛选与纯化；对固化剂、促进剂、脱模剂和填料进行选择与配合；选定适宜的工艺参数和质量控制指标制备高性能环氧电工塑料。研究各因素对环氧塑料的固化过程、成型工艺及各种性能的影响。 技术关键： 1、环保型塑料配方设计及无卤阻燃剂的选择和改性；2、无有害物质的环氧塑料助剂（固化剂、促进剂、脱模剂和填料）的选择、改性与配合；3、塑料制造工艺技术（过程控制技术、质量控制指标）研究，保证工艺技术和塑料性能的稳定性；4、塑料成型工艺及应用技术研究，提高该技术的实用性。 主要技术指标： 模塑收缩率≤0.8 %；后收缩率≤0.1 %；弯曲强度≥102 MPa；冲击强度≥8.6KJ/m2；负荷热变形温度≥200℃；体积电阻率≥10^11Ω•M；表面电阻≥10^13Ω；电气强度≥12MV/m；吸水性≤20mg；阻燃性FV-0级，耐热性（220℃，2h）通过；有害物质含量：合格。
科学性、先进性
- 解决电器产品的有害物质问题主要从材料这个源头着手。如对电工塑料，通过对配方重新设计，对那些容易引入有害物质的助剂：如热稳定剂和防老化剂通常含有铅，阻燃剂含有卤素或多溴苯（醚），汞、镉、六价铬等则来源于催化剂、促进剂、着色剂及填料寻找替代物或改性，改进制造工艺，所获得的新型电工塑料不仅具有优异的机械电气性能，同时还符合安全环保要求。 而国内目前符合RoHS指令环保指标的环氧模塑料尚无报道，虽然已有人着手对环保环氧模塑料的研制，但与国外先进工业国家相比，仍存在较大的差距。有的是加工工艺性不良，有的是有害物质含量则超标较多，不符合环保要求，有的是机电安全性不足等。 本发明通过引入环保型阻燃剂代替含溴阻燃剂，结合助剂替代品的选择改性和塑料配方的优化设计，以及制造过程控制技术的调整，制备适用于电子电器产品的环保型环氧模塑料。该塑料不仅具有优异的机械电气性能和安全性能，同时有害元素含量符合欧盟RoHS指令要求，充分满足新型电器的环保性、安全性和可靠性要求
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 应用试验阶段:已完成实验研究工作，制备的塑料样品送应用厂家进行制品成型及性能考核。
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 图片 样品
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 本发明通过引入环保型阻燃剂代替含溴阻燃剂，结合材料的净化技术和助剂替代品的选择与改性，以及制造过程控制技术的调整，制备电子电器产品用的环保型环氧模塑料。该塑料不仅具有优异的机械电气性能，同时阻燃性达到V-0级，环保指标符合欧盟RoHS指令及我国《电子信息产品污染控制管理办法》要求，充分满足新型电器的环保性、安全性和可靠性要求。 本作品主要用于技术指标要求较高的新型电器绝缘结构件的制造。尤其是出口电器产品和元器件，如电子继电器，电连接器；传感器，控制器件、通讯组件，微电源开关和接线端子等。目前，该类产品我国年需求量大约5000吨，目前大部分是从国外进口，价格6～8万元/吨。本发明——环保型环氧电工模塑料的应用，可取代进口的同类塑料产品，将会有较好的经济效益和社会意义。
同类课题研究水平概述
- 电子电器产品的安全环保化该行业技术发展趋势，为此欧盟发布了RoHS指令，包括我国在内的许多国家也出台了与RoHS指令相应政策和法规，基本要求是在市场上出售的电器电子设备必须禁止使用铅、汞、镉、六价铬等重金属以及多溴二苯醚（PBDE）和多溴联苯（PBB）等阻燃剂。RoHS指令的提出使我国电器电子产品出口行业面临巨大挑战。 电器产品中有害物质的主要来源之一是在塑料部件，尤其是电工塑料，因对其安全性和可靠性要求较高，在塑料制造的配方中使用各种不同的助剂来达到要求，正是这些助剂的应用，容易在塑料中引入上述有害物质。国外技术发达国家解决电器产品的有害物质问题主要从材料这个源头着手。如电工塑料，通过对配方重新设计，对那些容易引入上述有害物质的助剂：如热稳定剂和防老化剂通常含有铅，阻燃剂含有卤素或多溴苯（醚），汞、镉、六价铬等则来源于催化剂、促进剂、着色剂及填料寻找替代物或改性，改进制造工艺，从而获得不仅具有优异的机械电气性能，同时还是符合安全环保要求的新型电工塑料。以电工环氧塑料为例，国外主要品种有：日本住友公司EME-G600系列；日东的GE-300S等。这些塑料大量用于电源开关、温控器、电子继电器、电连接器及接线端子。充分满足了电子电器产品使用技术要求及无害化要求。 而在我国，对于电器产品中有害物质的控制要求只是在近两年对外市场的快速发展不断面临限制要求后，才开始这方面的工作，目前水平离RoHS指令的要求仍有较大的差距。许多电工塑料产品基本没有有害元素含量指标，不符合欧盟RoHS指令要求。高性能环保电工塑料主要靠进口来满足需求，进口价格高达6～8万元/吨，过高的进口价格，不利于我国电器产品在国际市场上的竞争。目前一些有开发能力的企业已经起动了替代产品的研究工作，如：无卤阻燃型覆铜板、无卤阻燃型电工塑料、无卤阻燃型绝缘漆等类型的研究以及取代6种物质以后绝缘材料制造工艺的研究。首先面临的是替代技术问题，替代技术的关键是基础材料科学的水平和加工工艺的可行性，而这方面恰是我国弱项。 因此开展电工材料无害化技术研究，制备用于电子电器产品的环保型环氧模塑料，并研究出相应制造过程控制技术，获取最佳制造工艺参数和质量控制指标，保证生产过程和产品性能的稳定性，对提高我国电器行业在国际上的竞争力以及自身的可持续发展能力具有重要意义。
