1. 引言

环氧浇铸与灌封是环氧树脂用量最大的应用领域之一，广泛用于电子元器件封装、变压器灌封、绝缘子浇铸、工艺品浇注等场景。浇铸灌封工艺对色浆的要求包括：与环氧树脂相容性好、不影响固化反应、着色均匀、耐温耐候、不降低电绝缘性能。东莞市蒂森新材料有限公司SEP系列环氧色浆在电子灌封、变压器浇注、工艺品浇铸等领域已有成熟应用案例。本文通过三个典型案例，详细介绍SEP色浆在浇铸灌封工艺中的应用参数与工艺要点。

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图1 PCB电路板黑色环氧灌封胶浇注现场，色浆需满足低粘度和良好脱泡性

2. 技术特点与机理

环氧浇铸灌封工艺是指将环氧树脂、固化剂、填料和色浆混合后，在真空或常压下注入模具或器件腔体，经加热固化形成绝缘密封结构的工艺。浇铸料的粘度是关键工艺参数，直接影响脱泡效果和充模质量。SEP色浆采用低粘度载体树脂设计，加入后体系粘度增加率≤15%（添加量5%时），不显著影响浇铸料的流动性能。

电子灌封用环氧树脂通常采用双酚A型环氧（E-51或NPEL-128）配合甲基六氢苯酐（MeHHPA）或甲基四氢苯酐（MeTHPA）固化剂，以苄基二甲胺（BDMA）或2-乙基-4-甲基咪唑（2E4MZ）为促进剂。该体系固化温度为80-120℃，固化时间4-8小时，Tg为110-130℃。SEP色浆在该体系中凝胶时间变化率≤5%，不干扰固化动力学。

3. 应用案例1：IGBT功率模块环氧灌封

IGBT（绝缘栅双极型晶体管）功率模块是新能源汽车、光伏逆变器、工业变频器的核心器件，其封装需采用环氧灌封胶实现绝缘、防潮和机械保护。灌封料通常采用双酚A型环氧/酸酐体系，添加硅微粉（SiO₂）作为填料以降低热膨胀系数（CTE）和提高导热性。

配方与工艺参数：

表1 IGBT模块环氧灌封料参考配方

工艺要点：（1）A组分（环氧+填料+色浆）在60℃下真空脱泡30分钟，B组分（固化剂+促进剂）在60℃预热30分钟；（2）按比例混合后在低于1100Pa负压下快速脱泡10分钟，缓慢倒入模块腔体；（3）再次负压脱泡5分钟后泄压，80℃固化2小时+120℃固化4小时；（4）SEP黑色浆采用高色素炭黑，添加量2-4%即可达到完全遮光效果，细度≤10μm，不影响灌封料流动性。

性能验证：固化后灌封胶体积电阻率≥1×10¹⁵ Ω·cm（GB/T 1410-2006），介电常数≤3.8（1MHz），CTE≤30 ppm/℃（Tg以下），热导率≥0.8 W/(m·K)，满足IGBT模块封装要求。

图2 IGBT功率模块环氧灌封前后对比，黑色灌封胶完全遮光并提供绝缘保护

4. 应用案例2：环氧树脂浇注变压器

干式变压器采用环氧树脂浇注绝缘，具有阻燃、防爆、免维护等优点，广泛用于高层建筑、地铁、医院等对消防安全要求高的场所。浇注变压器通常采用双酚A型环氧/酸酐体系，添加硅微粉和氧化铝粉作为填料，色浆用于区分不同电压等级或相序。

配方与工艺参数：

表2 干式变压器环氧浇注料工艺参数

工艺要点：（1）色浆需预先与环氧树脂在60℃下高速搅拌15分钟，确保颜料在高填料体系中均匀分散；（2）真空浇注时料温控制在60-70℃，粘度控制在1000 mPa·s左右，有利于气泡逸出；（3）阶梯升温固化可减少内应力，避免浇注体开裂；（4）SEP色浆中的颜料耐温≥200℃，在150℃后固化阶段不分解、不变色。

5. 应用案例3：透明环氧工艺品浇注

透明环氧树脂工艺品（如河流桌、标本封装、首饰吊坠）采用低粘度双酚A型环氧/胺类体系，要求色浆透明度高、不影响固化物透光率。SEP透明色浆采用高透明有机颜料，添加量0.5-2%即可获得鲜艳色彩，固化后可见光透光率≥85%（未添加色浆空白样≥90%）。

配方与工艺参数：

表3 透明环氧工艺品浇注料参数

工艺要点：（1）色浆先与A组分（环氧树脂）混合均匀，再加入B组分（固化剂），避免色浆与固化剂直接接触导致局部反应；（2）混合后真空脱泡5-10分钟，或静置15分钟让气泡自然上浮；（3）大尺寸浇注体（厚度>5cm）应分层浇注，每层厚度2-3cm，避免固化放热集中导致开裂或黄变；（4）SEP透明色浆不含填料，不影响固化物透明度和光泽度。

图3 透明环氧树脂浇注彩色工艺品，SEP透明色浆保持高透光率与鲜艳色彩

6. 关键选型参数与使用建议

表4 不同浇铸灌封场景的SEP色浆选型指南

使用建议：（1）高填料体系（填料量>200份）应先将色浆与树脂预混，再加入填料，确保颜料分散均匀；（2）真空浇注前务必充分脱泡，色浆带入的微量空气会在制品表面形成针孔；（3）厚壁浇注体应控制固化放热峰温度≤150℃，避免有机颜料热分解；（4）色浆开封后应密封保存，防止溶剂挥发导致粘度升高。

7. 结论

SEP系列环氧色浆在IGBT功率模块灌封、干式变压器浇注、透明工艺品浇铸等场景中均表现出良好的工艺适配性。关键在于根据填料含量、固化温度和制品性能要求选择合适的色浆类型和添加量，并遵循"色浆与树脂预混→真空脱泡→阶梯固化"的工艺流程，可获得颜色均匀、性能稳定的浇铸灌封制品。

8. FAQ

Q1：环氧灌封料中添加色浆后粘度明显增大怎么办？

A：可将色浆预先与等量环氧树脂在60℃下稀释后再加入主体系，或适当提高料温至60-70℃降低粘度。SEP色浆本身粘度已控制在3000-15000 mPa·s，正常添加量（≤5%）下粘度增加率≤15%。

Q2：浇铸件表面出现针孔或气泡是什么原因？

A：主要原因是脱泡不充分。建议混合后真空脱泡10-15分钟（真空度≤1100Pa），浇注后再次脱泡5分钟。色浆本身不含挥发性溶剂，不会额外产生气泡。

Q3：透明环氧浇注体出现黄变怎么办？

A：黄变通常由固化放热过高或胺类固化剂氧化导致。建议分层浇注控制放热峰≤120℃，选用耐黄变改性脂环胺固化剂，并在60℃后固化以完成交联反应。

Q4：黑色灌封胶添加量多少才能完全遮光？

A：SEP-BK黑色浆采用高色素炭黑，添加量2%即可达到OD值≥4的遮光效果，添加量3%以上可完全遮光。建议不超过5%，以免影响灌封料力学性能。