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环氧树脂灌封材料的制备与性能研究

刘晓冬  
【摘要】:随着航空、航天、船舶以及电子等事业的发展,灌封器件的高性能化对灌封材料提出了越来越高的要求。探索制备环氧树脂灌封材料的新方法,寻求高性能化的灌封材料已成为该领域研究的重要课题。本实验选用自制的改性酸酐为固化剂,采用硅微粉(普通硅微粉和活性硅微粉)和纳米SiO_2不同填料分别对环氧树脂体系进行填充改性,并通过对粒子表面的前处理以及对纳米粒子的超声波分散处理来提高填料在树脂中的分散性,进而提高材料的力学、电学和热学等性能。在论文中还对环氧树脂灌封材料的结构、性能及相关影响因素进行了分析与讨论。 首先,分别用普通硅微粉和活性硅微粉制备出填充改性环氧树脂灌封材料,实验结果表明,填充改性后,力学性能和电性能明显提高,线膨胀系数显著降低。其中活性硅微粉比普通硅微粉在力学性能尤其是冲击强度、浸水后的电性能和耐吸水性方面效果更好。 采用偶联剂表面处理以及超声波分散的方法制备了环氧树脂/纳米SiO_2材料,并通过扫描电镜(SEM)以及从力学、电学和热学等方面对材料的结构与性能进行了分析和讨论。结果表明,所制备的环氧树脂/纳米SiO_2材料对于提高环氧树脂的力学性能、热学性能及其电性能等都有作用,其中线膨胀系数明显降低,冲击强度和弯曲强度在SiO_2含量3%附近出现最大值,分别提高了100%和77%;在材料制备时所采用的硅烷偶联剂,降低了纳米SiO_2的表面能;采用超声波分散处理工艺有利于纳米SiO_2粒子在环氧树脂中的分散并易被大分子链浸润,对材料性能的改善具有重要作用。同时,因材料中纳米SiO_2用量少,粘度变化很小,对工艺性能影响不大。 然后,在前面研究的基础上,对不同的改性体系制备出的环氧灌封材料进行了比较,并对其性能作了评价。结果表明,活性硅微粉对环氧灌封材料的电学性能提高较为显著,尤其在浸水后,电学性能降低幅度很小,但当活性硅微粉用量较大时,材料的工艺性能会受到影响;纳米SiO_2对环氧灌封材料具有显著的增强和增韧作用,冲击强度、弯曲强度由原来的11.9 kJ/m~2和73.7MPa分别提高到23.8kJ/m~2和130.6MPa。 最后,将不同填充体系制备的环氧树脂灌封材料分别应用于舰艇中高压


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