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高导热环氧树脂及其复合材料的制备与性能研究

发布时间:2018-12-15 15:13  编辑:环氧树脂AB胶网  分类: 行业资讯态  阅读:

本文主要探索高热环氧树树脂复合材料的制备与性能做出的研究,发表一篇报告。

具有高导热系数、优异机械性能和良好电气性能的环氧树脂绝缘材料对确保电子元器件和电气设备运行稳定性至关重要。尽管科学界和工业界都为提升环氧树脂绝缘材料的综合性能做出了许多努力。但是,依然还有许多关键问题亟待解决,比如综合性能优异的本征导热环氧树脂制备问题、导热环氧树脂复合材料中导热填料的分散性问题、导热填料与环氧树脂基体之间的界面问题和高填充量导热环氧树脂复合材料的机械性能差问题等。为了解决这些问题,本论文采用简单、可控的策略成功制备了两个系列含联苯结构的本征导热环氧树脂,并系统研究了本征导热环氧树脂的微观结构与物理性能的关系。然后,探寻一种简单可控、无溶剂的“绿色工艺”功能化无机填料,通过设计合成不同的界面结构,系统地研究了界面结构对高导热环氧树脂复合材料性能的影响,并成功制备了具有良好导热性能、优异机械性能和介电性能的环氧树脂复合材料。

高导热环氧树脂制备

第一,为获取低粘度本征导热环氧树脂,本论文用水溶剂成功合成了四种不同化学结构的氨基环氧树脂。氨基环氧树脂的联苯结构π-π键相互作用使其在固化过程中形成更加有序的刚性结构和更加完善的液晶结构,从而使其宏观上表现出高导热性能、优异的介电性能和机械性能等综合性能。本论文采用了 FT-IR和1HNMR对其进行了表征,证明了氨基环氧树脂的成功制备,并研究了氨基环氧树脂固化反应动力学。最后,通过TGA、DMTA、XRD和宽频介电谱等测试手段,系统研究了氨基环氧树脂化学结构和微观结构对其导热性能、机械性能和介电性能的影响。

第二,为了提高氨基环氧树脂的储存稳定和力学性能,本论文通过开环反应制备了一系列不同联苯含量的改性双酚F环氧树脂。GPC、FT-IR和1HNMR测试结果证明成功合成了4,4’-联苯二酚改性双酚F环氧树脂,并通过TEM、AF M、DM TA、XRD和宽频介电谱等测试手段系统阐发了不同4,4’-联苯二酚含量对改性双酚F环氧树脂微观结构的影响,以及改性双酚 F环氧树脂固化物微观结构和宏观综合性能的关系。研究结果表明,主链上含有联苯结构的改性双酚 F环氧树脂固化物内部存在长程有序的纳米微观结构,宏观上表现出高导热系数、优异热稳定性、高玻璃化温度以及优良介电性能。而且,这类环氧树脂的导热系数可以通过调整不同联苯结构的含量进行调整。

第三,为了进一步提高氨基环氧树脂的综合性能,本论文对埃洛石纳米管(HNTs)表面进行无溶剂的原位接枝,以改善氨基环氧树脂和埃洛石纳米管的界面。首先,通过原位接枝在HN Ts表面进行偶联处理,并在此基础上分别再接枝不同结构的联苯氨基化合物,使其表面具有不同的分子结构。通过FT-IR、1HNMR、TGA、XRD和BET比表面积等测试手段证明成功制备了表面功能化埃洛石纳米管。SEM观察结果发现,功能化埃洛石纳米管在乙醇溶液中具有更好的分散性。然后,通过传统的真空浇注工艺制备了氨基环氧树脂/HNTs纳米复合材料,并采用SEM、DMTA和宽频介电谱等测试手段系统探索了不同功能化埃洛石纳米管对氨基环氧树脂/HN T s纳米复合材料性能的影响。研究结果表明,埃洛石纳米管的功能化显著地提高了氨基环氧树脂纳米电介质的机械性能、热性能和介电性能,尤其是冲击强度和介电损耗。

最后,为提高含有联苯主链结构的改性双酚 F环氧树脂导热性能,并进一步改善无机填料与改性双酚 F环氧树脂基体之间的界面结构,本论文采用多巴胺(DA)自聚合和原位接枝的方法成功制备了两个系列具有双层化合物表面结构的功能化合成云母,并系统研究了不同界面结构对环氧树脂云母复合材料的介电性能、导热性能、热稳定性和机械性能影响。研究结果表明,与原位接枝改性方法相比,聚多巴胺包覆的合成云母(mica@PDA)和外层含氟化合物的合成云母(mica@PDA@F)在环氧树脂基体中具有更好的分散性,而且其环氧树脂复合材料具有更完善的界面结构。因此,环氧树脂/mica@P DA@F具有更高的冲击强度和更低介电损耗,并且其介电常数和介电损耗显示较低的频率依赖性。研究结果也发现采用双层化合物表面结构的功能化合成云母制备的复合材料具有较低的导热系数,本论文认为功能化合成云母制备的环氧树脂纳米电介质导热性能取决于界面热阻与界面完美程度的竞争作用。这为理解环氧树脂界面结构与导热系数的关系提供了新的认识。

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