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《武汉理工大学》 2011年
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环氧树脂/稀释剂/SiO_2纳米复合材料的制备及其性能研究

孙琴  
【摘要】:环氧树脂作为最常用的一种热固性树脂材料,由于具有诸多方面的优点,在电子电气、航空航天、船舶运输及其他许多工业领域中起到重要的作用。但是由于其树脂胶液粘度较大,不能满足微电子封装以及一些复合材料制备加工的要求,且其固化后交联密度高,造成内应力大、质脆,以及耐热性差、热膨胀系数高等不足而限制了环氧树脂的进一步应用。通常采用活性稀释剂来改善环氧树脂的工艺性能,而且由于可以参与固化反应,成为树脂固化物交联结构中的一部分,因此对树脂固化物性能影响较小。聚合物/无机物纳米复合材料由于既具有无机材料的优点,如刚性和高热稳定性等,又同时具有聚合物材料的优点,如弹性、介电性、延展性和可加工性等,从而应用较广。二氧化硅纳米粒子凭借其高热稳定性、刚性和模量等优点,是最早用于制备有机/无机纳米复合材料的无机物之一,它的加入可以提高聚合物的热稳定性和机械性能等。 本文首先采用丁基缩水甘油醚(660)、乙二醇二缩水甘油醚(669)和苯基缩水甘油醚(690)三种活性稀释剂改性环氧树脂。研究结果发现,三种稀释剂可以有效改善树脂体系的工艺性能和韧性,但是会降低树脂固化物的力学强度;660会降低树脂的耐热性,而669和690的加入可以提高树脂的耐热性;三种稀释剂对树脂的介电性能影响较小,只有添加了660的树脂体系介质损耗略有降低;660的加入对树脂耐电弧性影响不大,而669和690的加入明显提高了树脂的耐电弧性,尤其是当690添加量为3%和6%时,耐电弧性达到94s和93s,分别比纯树脂提高了22%和20%,当690的添加量继续增加时,耐电弧性呈下降趋势并稳定在84s左右。根据各种性能分析,添加690的树脂性能保持率高于另两种树脂。 然后采用化学共混法制备了环氧树脂/SiO2纳米复合材料,并通过SEM、XRD以及从力学、热学和电学性能等方面对材料的结构与性能进行了分析与讨论。结果表明,纳米SiO2经过有机化处理,呈无定形态分布在树脂中,并与树脂发生共价键的结合;纳米SiO2对于提高树脂的力学,热学和电学性能都有作用,在含量为5%时达到最佳性能,其中初始分解温度比纯树脂提高了18.5℃,介电常数提高了22%,达到了3.58,当SiO2含量高于5%时耐电弧性趋于稳定,保持在113s左右,比纯树脂提高了47%。 最后制备了环氧树脂/稀释剂/SiO2纳米复合材料,通过对其性能研究发现,由于稀释剂和纳米SiO2对复合材料性能的影响不一致,因此性能变化的规律性不强。总的来说,复合材料的力学性能比纯树脂以及仅用稀释剂改性的树脂要好,但是与环氧树脂/SiO2复合材料相比有所降低。当690含量为9%、纳米SiO2含量也为9%时,拉伸强度达到最大值77.91MPa;复合材料的耐热性比仅用稀释剂和仅用纳米SiO2改性的树脂要高,当690含量为9%,SiO2含量为7%时,初始分解温度为367.8℃,比纯树脂(332.3℃)提高了35.5℃;两者的加入可以提高材料的耐电弧性,对材料的介电常数无太大影响,但是会使介质损耗增加。
【学位授予单位】:武汉理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TB332

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【引证文献】
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