Folha de fibra de vidro de resina epóxi de alto desempenho e baixo custo
A folha epóxi, também conhecida como placa de fibra de vidro de resina epóxi, é um material compósito de alto desempenho feito de resina epóxi e tecido de fibra de vidro por meio de um processo de prensagem a quente. Seu núcleo é a impregnação de resina do tecido de fibra de vidro, que, após a cura, forma uma placa densa e de alta resistência, amplamente utilizada em eletrônica, indústria e aeroespacial.
Ⅰ . Principais recursos da folha de fibra de vidro epóxi
Excelente isolamento elétrico: A própria resina epóxi é um material de alto isolamento e, quando combinada com fibra de vidro, mantém excelentes propriedades dielétricas (resistividade de volume > 10¹² Ω·cm), tornando-a adequada para aplicações de alta tensão e alta frequência.
Alta resistência e resistência ao impacto: A fibra de vidro fornece alta resistência à tração (aproximadamente 300-500 MPa), enquanto a resina epóxi preenche as lacunas da fibra e transfere o estresse. A resistência mecânica geral é próxima da do metal, mas a densidade é apenas 1/4 da do aço.
Resistência à corrosão química: Resistente a ácidos, álcalis e solventes orgânicos (como álcool e acetona), não incha ou se decompõe facilmente com contato prolongado (devem ser evitados ácidos oxidantes fortes, como ácido sulfúrico concentrado). Boa resistência ao calor: placas de epóxi padrão podem operar continuamente a 120-130 ℃, enquanto modelos modificados (como alto Tg FR-4) podem suportar 170-180 ℃ e a resistência à temperatura de curto prazo pode atingir mais de 200 ℃.
Alta estabilidade dimensional: Baixo coeficiente de expansão térmica (aproximadamente 10-15 ppm/℃), resultando em deformação mínima quando sujeito a mudanças de temperatura ou umidade, tornando-o adequado para componentes de precisão.
Ⅱ. Principais vantagens da folha epóxi de fibra de vidro
Desempenho geral equilibrado: Combina isolamento, resistência e resistência às intempéries, superior aos plásticos comuns (como ABS) e alguns metais.
Processamento flexível: Pode ser fabricado em formatos complexos por meio de corte, perfuração e gravação CNC, sem necessidade de equipamento especial.
Custo controlável: Em comparação com folhas de fibra de carbono ou compósitos de matriz cerâmica, as folhas de epóxi têm menores custos de matéria-prima e processamento.
Retardo de chama opcional: Com a adição de retardadores de chama bromados, pode atingir a classificação UL94 V-0 (como FR-4), garantindo alta segurança.
Ⅲ. Cenários típicos de aplicação de Folha laminada de epóxi de vidro
Eletrônicos e elétricos: substratos de placas de circuito PCB, componentes de isolamento de transformadores, bases de relés, divisórias de isolamento de interruptores de alta tensão.
Equipamentos Industriais: Componentes estruturais mecânicos (como gabaritos, acessórios), cunhas de ranhura de motor, revestimentos de tubos resistentes a ácidos e álcalis.
Aeroespacial: Componentes de isolamento sem carga (como camadas internas do radome, placas de montagem de instrumentos).
Indústria Automotiva: Divisórias de isolamento de baterias, carcaças de sensores do compartimento do motor, suportes de equipamentos eletrônicos de veículos.
Ⅳ. Métodos de processamento secundário
Placas epóxi podem ser processadas com ferramentas convencionais, mas é preciso ter cuidado com a dureza da fibra de vidro e a fragilidade da resina:
Corte: Use uma lâmina de serra de metal duro ou corte a laser para evitar lascar com facas de aço comuns; para placas grossas, recomenda-se o corte por jato de água para reduzir rebarbas.
Perfuração: Use uma broca de metal duro em baixa velocidade e pequena taxa de avanço para evitar delaminação.
Desbaste/Polimento: Primeiro, use uma lixa de grão 80-240 para desbaste áspero para remover rebarbas e, em seguida, use uma lixa fina de grão 400-1000 para polimento fino para obter uma superfície lisa.
Tratamento de superfície: Pode ser serigrafado, pintado com spray (é necessário um primer para melhorar a adesão) ou pode ser aplicada graxa térmica para aplicações de dissipação de calor.
Ⅴ. Precauções
Proteção de Processamento: O pó de fibra de vidro pode irritar o trato respiratório; use máscaras, óculos de proteção e luvas. Ventilação e remoção de poeira são recomendadas na oficina de processamento.
Condições de armazenamento: Armazene em um recipiente lacrado em ambiente seco (umidade <60%) para evitar a absorção de umidade que pode levar à delaminação (especialmente após armazenamento de longo prazo, pré-aqueça a 50-60°C antes de usar). Limitações de temperatura: Evite o uso prolongado em temperaturas excessivamente altas (por exemplo, placas de epóxi convencionais amolecem em temperaturas acima de 130°C). Para aplicações de alta temperatura, selecione um modelo de alta Tg.
Processo de colagem: Ao colar metais ou outros plásticos, use adesivo epóxi e lixe a superfície para aumentar a rugosidade.
Ⅵ. Comparação com outros materiais de folha de fibra de vidro epóxi (folha epóxi 3240)
| Materials |
Epoxy Glass Fiber Sheet |
Bakelite |
FR4 |
| Electrical Insulation |
Excellent (>10¹² Ω·cm) |
Good (>10¹⁰ Ω·cm) |
Excellent (Same as epoxy board, flame retardant upgrade) |
| Heat Resistance |
120-180℃ |
100-120℃ |
170-180℃ (High Tg type) |
| Strength |
Medium-high |
Medium-low |
Medium-high (same as epoxy board, superior performance) |
Ⅶ. Principais desvantagens
Alta Fragilidade: Propenso a rachar com o impacto (especialmente em baixas temperaturas), inadequado para cenários de alta carga dinâmica.
Cor Limitada: A cor padrão é amarela; as versões coloridas requerem processos de tingimento adicionais, aumentando os custos.
Requisitos de alta precisão de processamento: Perfuração ou corte inadequados podem facilmente causar delaminação ou rebarbas, exigindo controle dos parâmetros do processo.
Resistência limitada às intempéries: A exposição prolongada aos raios UV causará envelhecimento (amarelecimento); é necessária uma camada protetora para uso externo.
Ⅷ. Resumo
As placas epóxi, com seu isolamento, resistência e resistência química equilibrados, tornaram-se um material de isolamento de "uso geral" nas áreas eletrônica, elétrica e industrial. Ao selecionar, o modelo (por exemplo, placa epóxi comum ou FR-4 de alta Tg) deve ser compatível com necessidades específicas (por exemplo, temperatura, resistência mecânica), e atenção deve ser dada à proteção do processamento e às condições de armazenamento. Comparado com metais ou materiais compósitos de alto desempenho, é a escolha preferida para componentes estruturais de isolamento com boa relação custo-benefício.
Ⅸ. Aqui estão três perguntas frequentes sobre folhas de fibra de vidro de resina epóxi:
Q1: Qual é a diferença entre folhas de resina epóxi e folhas normais de baquelite (resina fenólica)? Qual é mais adequado para isolamento?
R: Ambos são materiais isolantes, mas seu desempenho difere significativamente:
Isolamento: As folhas de resina epóxi têm uma resistividade de volume muito maior que a baquelite, tornando-as mais confiáveis em aplicações de alta frequência/alta tensão.
Resistência ao calor: As folhas de resina epóxi normalmente suportam temperaturas de 120-130°C, com tipos de alta Tg chegando a 180°C; a baquelite suporta apenas 100-120°C e amolece facilmente em altas temperaturas.
Resistência: As folhas de resina epóxi têm 2 a 3 vezes a resistência à tração da baquelite e são mais resistentes a impactos.
Aplicações: A baquelite é mais barata e adequada para componentes de isolamento de baixa exigência (como bases de interruptores comuns); as folhas de resina epóxi são mais adequadas para aplicações de alto isolamento e alta resistência (como substratos de PCB e painéis de isolamento de equipamentos de alta tensão).
Q2: Qual é o limite superior da resistência à temperatura das folhas de resina epóxi? Eles podem ser usados em ambientes de alta temperatura por longos períodos?
R: As placas epóxi são categorizadas por resistência à temperatura em tipos "padrão" e "alta Tg":
Tipo padrão (por exemplo, FR-4): Temperatura operacional de longo prazo 120-130°C, resistência de curto prazo 150-170°C; exceder essas temperaturas leva ao amolecimento e à degradação do desempenho.
Tipo de alta Tg (por exemplo, Tg170/Tg180): A resistência ao calor é melhorada através da modificação da resina; temperatura operacional de longo prazo 170-180 ℃, resistência de curto prazo acima de 200 ℃.
Nota: A exposição prolongada a temperaturas excessivas causará a decomposição da resina e a degradação do desempenho do isolamento. O modelo apropriado deve ser selecionado com base na temperatura máxima de operação do equipamento.
Q3: A delaminação ou rebarbas sempre ocorrem durante o processamento de placas epóxi. Como isso pode ser evitado?
R: A delaminação e as rebarbas são devidas principalmente à ligação insuficiente entre a fibra de vidro e a resina ou a parâmetros de processamento inadequados. Isso pode ser melhorado pelos seguintes métodos:
Seleção de ferramentas: Use lâminas de serra de metal duro para corte e brocas de metal duro com ângulo de vértice de 135° para perfuração (para reduzir a concentração de tensão). Reduza a taxa de avanço: Perfure a 500-1000 RPM com uma taxa de avanço de 0,05-0,1 mm/rotação para evitar atrito rápido e geração de calor que podem levar à delaminação.
Pré-tratamento: Para placas grossas, pré-aqueça a 50-60°C para suavizar a resina e reduzir a fragilidade; verifique se há rachaduras ocultas na placa antes de cortar.
Pós-tratamento: As arestas podem ser lixadas levemente com lixa fina (grão 400 ou superior); a delaminação pode ser reparada com adesivo epóxi.
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