那些年生活中沒發現的「耐熱高手」- 環氧樹脂

生活中高溫環境無所不在，許多物品都需要耐熱材料來維持穩定與安全。環氧樹脂不僅能夠承受超過 200°C 的高溫，還能提供優異的機械強度與電絕緣性能，被廣泛應用於電子、航太、汽車等領域。

 

 

(來源: Pexel.com)

 

 

你是否曾經在家時突然聞到燒焦味？

 

 

uhmm...這個味道好像是從外面傳進來的

 

 

找了半天，還是不知道從哪裡來

 

 

啊 !! 結果是飲水機控溫故障，過熱導致燒到內部塑膠件

 

 

我們的日常生活充滿了高溫環境，無論是廚房中的烤箱、汽車引擎運行時的高溫，甚至是電子產品長時間使用後產生的熱量，都需要特殊的耐熱材料來確保安全與性能穩定。

 

 

以下列出幾種常見的家電，針對耐高溫的特性提供一些參考建議，並透過與一般規格的材料做比較，評估其風險性。

 

 

1)電熱水壺

 

在選擇電熱水壺的加熱元件材料時，通常會選用不鏽鋼或鋁合金，這些材料具備良好的耐熱性能和導熱性。然而，一些低價產品可能會選擇普通鋼材或低質金屬，這些材料耐高溫性能差，容易在長時間高溫下氧化或變形，甚至可能引發短路或火災。為了保證安全性和耐用性，製造商應該選擇不鏽鋼加熱元件，而內部結構可使用鋁合金來降低成本，但應確保耐腐蝕性。

 

2)電鍋

 

電鍋的內膽和加熱元件材料需要具備良好的耐熱性和耐用性。高品質的產品通常使用不鏽鋼或陶瓷內膽，這些材料具有較高的耐高溫性能，並能避免生鏽。然而，低成本的電飯煲可能會選擇低品質的回收鋼材或不耐高溫的金屬。為了平衡成本，鋁合金是一種不錯的選擇，它的導熱性好且價格較為便宜，但需要進行防腐處理來延長使用壽命。

 

3)電動沙發

 

電動沙發的驅動系統及外殼材料需要兼顧安全性與成本效益。通常，高品質的電動沙發會使用鋁合金來作為結構支撐材料，因為鋁合金既輕便又具耐腐蝕性。外殼則可能使用耐高溫的塑料，如聚碳酸酯。然而，低價產品可能會使用劣質塑料或低強度金屬，這樣的選擇容易導致產品在使用過程中過熱或出現變形。為了保障安全性，應選擇耐高溫的塑料和優質的鋁合金。

 

4)除濕機

 

除濕機的內部結構和加熱元件材料直接影響其性能和耐用性。一般來說，除濕機的外殼常選用ABS塑料，而內部的加熱元件則使用不鏽鋼或鋁合金。低成本的產品可能會使用劣質塑料或不耐高溫的金屬材料，這些材料容易導致設備過熱，甚至引發火災。為了降低成本並保證耐用性，選擇鋁合金加熱元件和ABS塑料外殼是比較合適的，這樣既能降低製造成本，又能確保設備安全。

 

5)電線與插頭

 

電線和插頭的安全性與所使用的材料密切相關。高品質的電線通常選用銅線作為導電材料，並使用PTFE等高性能塑料作為絕緣材料，以保障其耐高溫和耐電流過載的能力。低價產品可能會選擇劣質的鋁線或不耐高溫的塑料如PVC，這樣會降低導電性能，並且在高溫下可能導致絕緣層熔化或導線裸露，從而增加電擊或火災的風險。為了保障安全，應選擇優質的銅線和PTFE絕緣材料。

 

 

家電產品材料與安全風險比較

 

產品	建議材料	一般材料	成本考量	耐溫範圍	安全風險
電熱水壺	不鏽鋼、鋁合金	普通鋼材、低質金屬	不鏽鋼導熱性良好但成本較高，鋁合金適中	高	低質金屬耐高溫差，可能氧化、變形，增火災風險
電鍋	不鏽鋼、陶瓷	回收鋼材、低質金屬	鋁合金可降低成本但需防腐，陶瓷內膽較高端	中	低質金屬可能導致過熱，損壞內部元件
電動沙發	鋁合金、耐高溫塑料（聚碳酸酯）	劣質塑料、低強度金屬	鋁合金耐用且輕便，塑料價格較低	低	低質塑料可能軟化變形，低強度金屬易受損
除濕機	ABS塑料、不鏽鋼、鋁合金	劣質塑料、低耐高溫金屬	ABS塑料較便宜，鋁合金加熱元件平衡成本與性能	中	劣質金屬與塑料可能過熱或引發火災
電線與插頭	銅線、PTFE塑料	鋁線、PVC塑料、環氧樹脂	銅線導電性能較好但成本較高，PTFE耐熱優良	高	低質金屬與塑料可能熔化或變形，易引發火災

 

 

耐高溫材料有哪些?

 

 

(來源: Pexel.com)

 

 

隨著各種設備的高性能要求增強，這些材料需要在極端溫度下保持穩定，並提供持久的可靠性。陶瓷材料，作為一種古老但強大的選擇，能夠在高達數百度的高溫下保持穩定，尤其在烤箱和微波爐的內部結構中被廣泛應用。雖然陶瓷的脆性較大，但其極高的耐熱性無疑讓它在許多高溫環境下大放異彩。

 

 

然而，隨著材料科學的進步，聚醚醚酮（PEEK）等高性能塑膠的出現，將耐高溫與輕便性完美結合。PEEK材料的耐溫範圍可達300°C，並且具備出色的機械強度，使其成為航空航天和高端電子設備的理想選擇。這種材料不僅擁有令人驚嘆的耐熱性，還能在不增加過多重量的情況下提供穩定的性能。

 

 

這些材料各有其特點與應用範圍，但其中有一類材料兼具機械強度、電絕緣性、耐化學性與良好的加工性，在電子、工業與汽車領域發揮了重要作用

 

 

——耐高溫環氧樹脂

 

 

相比其他耐高溫材料，環氧樹脂在價格上通常更具優勢，尤其在成本與性能之間的平衡上，讓它成為許多領域中的理想選擇。

 

 

儘管它的價格較低，但環氧樹脂仍能承受高達200°C以上的高溫，同時保持結構完整、提供電絕緣與化學穩定性。這使得它成為許多高溫環境中的「守護者」，確保設備不會因為過高的溫度而損壞或失效。

 

 

七種耐高溫材料與成本比較

 

材料類型	耐熱性（Tg / 熔點）	機械強度	成本	加工性	應用範圍
陶瓷	高（>1000°C）	高，硬脆	高	難（需要高溫燒結）	高溫結構件、電子元件、熱交換器、航空航太等。非常適合極端高溫，但加工複雜且價格昂貴。
耐熱金屬（如鎳基合金）	高（>1000°C）	非常高，延展性強	非常高	難（需專業加工技術）	高溫環境（如航空、航天、燃氣渦輪）中對耐熱與強度要求高的應用，通常用於極端環境。
不鏽鋼	中（約600°C）	高（強度好）	中等	容易加工（鋼材常用）	廚具、汽車引擎、熱交換器等。具備良好的抗氧化性與耐高溫性，但對於高溫持續使用有局限。
聚醚醚酮 PEEK	中高（約250°C）	高（強度和韌性）	高（較昂貴）	良好（可以機械加工、注塑成型）	航空航太、醫療、汽車等高性能部件。特別適合用於需要高機械強度和耐化學性能的中高溫環境，但價格較高。
聚酰亞胺 PI	極高（>300°C）	高，剛性強	高（非常昂貴）	較難（需要特殊技術處理）	航空航天、電子電路、精密儀器等。極高的耐熱性和機械強度使其成為高端應用的理想材料，但成本和加工難度較高。
酚醛樹脂	高（約200-300°C）	中等（適中強度）	低	良好（可預成型、可注射）	電子封裝、絕緣材料、電機、汽車等。價格相對便宜，適用於中等溫度範圍，但在極高溫下的性能稍弱。
環氧樹脂（耐高溫型）	中高（約200-300°C）	中等（適中強度）	低至中等	良好（可預成型、可注射）	電子、汽車、家電等。價格實惠，易加工，且能夠在高溫環境中提供穩定性能，適合日常應用，但超高溫下性能受限。

 

什麼是耐高溫環氧樹脂？

 

 

耐高溫環氧樹脂（High-Temperature Epoxy Resin）是一種經過特殊設計的環氧樹脂，旨在承受更高的溫度，通常能耐受超過 200°C 的極端環境。這些耐高溫樹脂具有更高的玻璃化轉變溫度（Tg），意味著它們在高溫下仍能保持穩定的結構，不會像普通環氧樹脂那樣軟化或降解。

 

 

耐高溫環氧樹脂的主要特點包括強大的機械強度、出色的電絕緣性和耐化學性，使其在電子、汽車、航空航天等高溫應用領域中發揮重要作用。常見的耐高溫環氧樹脂類型包括聯苯型（Biphenyl）、萘系（Naphthalene）、酚芴型（Phenolphthalein）等。

 

 

雙酚A型環氧樹脂在常見應用中耐溫範圍大約是 120°C - 150°C。這是基於其常見的使用範圍，主要應用於標準電子設備與汽車零部件，在更高溫的環境可能會出現軟化。雙酚F型環氧樹脂耐溫較高於雙酚A型，適合於要求高強度與化學穩定的應用。它通常用於電子封裝與導熱材料，這些領域對高溫的要求較高，但仍有一定的限制。

 

 

以下針對一般常見的雙酚A(BPA)、雙酚F(BPA)以及其他耐高溫環氧類型做一比較。

 

 

一般與耐高溫型環氧樹脂比較

 

樹脂類型	類型	耐高溫性能	玻璃化轉變溫度（Tg）	主要特性	應用領域	常見耐高溫配方
雙酚A型環氧樹脂（BPA）	一般型	可耐高達 120°C - 150°C	120°C - 150°C	機械強度高，電絕緣性好	電子產品、汽車配件、包裝材料	基本環氧樹脂配方，常用小分子固化劑
雙酚F型環氧樹脂（BPF）	一般型	可耐高達 130°C - 160°C	130°C - 160°C	高強度、高化學穩定性	電子封裝、導熱材料、電機裝置	使用較高強度的芳香族胺類固化劑來提高耐熱性能
聯苯型環氧樹脂（Biphenyl）	耐高溫型	可耐高達 230°C - 250°C	220°C - 250°C	高熱穩定性，優秀的抗化學性能	航空航天、電子封裝、電氣絕緣材料	高溫環氧樹脂常用的固化劑包括改性芳香胺類，加入氮化硼、二氧化硅等材料增強其耐熱特性
萘系環氧樹脂（Naphthalene）	耐高溫型	可耐高達 250°C 以上	230°C - 260°C	高溫穩定，耐化學腐蝕，強度較高	高溫設備、高端機械、電子產品	配合芳香族胺類固化劑及增加陶瓷微粉添加劑來提升耐熱性能
酚芴型環氧樹脂（Phenolphthalein）	耐高溫型	可耐高達 250°C 以上	220°C - 240°C	良好的熱穩定性與電氣絕緣性，抗氧化	高溫工業設備、電子設備	增加過氧化物類固化劑，並搭配無機填料如氮化鋁來提高耐高溫性能
環氧酚醛樹脂（Epoxy Phenolic Resin）	耐高溫型	可耐高達 230°C - 250°C	230°C - 260°C	具備抗氧化性，耐化學腐蝕，強度高	航空航天、汽車電子、焊接材料	通常使用含氯化物的固化劑（如硬化劑HR-550），以及耐高溫填料（如陶瓷粉末）來增強耐熱性

 

 

其中萘系與聯苯型雖然結構接近，但萘系環氧樹脂在耐高溫性能上確實比聯苯型環氧樹脂要更強。這是因為萘系樹脂的分子結構相對較為穩定，且具有較好的耐熱性，尤其是在需要抵抗高溫和氧化的環境中。

 

 

萘型結構        聯苯型結構

 

 

聯苯型環氧樹脂的結構雖然也比較穩定，但相較於萘系，聯苯型的耐高溫性能通常較低一些，這是因為聯苯結構的穩定性略差，難以承受比萘系樹脂更高的熱應力。

 

 

酚醛環氧樹脂是由環氧樹脂與酚醛樹脂結合而成的，這使得它的分子結構較為穩定，且有良好的耐熱性。酚醛樹脂本身已經具備較好的耐熱性，因此，當與環氧樹脂結合後，會對溫度有更高的耐受能力。

 

 

酚醛環氧樹脂常用於需要高溫穩定性和耐化學腐蝕的場合，尤其是航空航天、焊接、以及高溫電子設備中。這些應用確實使得酚醛環氧樹脂表現出優異的耐高溫性能。

 

 

但雖然酚醛環氧在特定配方下，能夠耐受 230°C 至 260°C 的高溫，卻不代表它永遠優於其他樹脂類型，尤其是在長時間或極端的高溫條件下。萘系或聯苯型樹脂的耐熱性有時候會與其相當，甚至更強。

 

 

安全的「熱」力十足 !

 

 

市面上有各種耐高溫材料可以根據不同需求提供理想的性能，每種材料都有其獨特的特性，從極高溫環境中的耐熱金屬，到中高溫中高強度的塑料，都能在不同領域發揮作用。選擇合適的高溫材料能顯著提升設備的穩定性、耐用性及安全性。無論是航空航天、電子產品、汽車零件，還是日常家電，了解材料的性能特點，選擇最合適的材料，將讓你的產品更加可靠和高效。


下次當你在賣場選擇家中的電器時，別忘記看看它們是否配備了耐高溫材料！

 

 

讓這些“耐熱高手”為每一個家電都能在高溫中輕鬆運作，為你保駕護航！​