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随着航空、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。探索制备环氧灌封材料的新方法,寻求提高其使用性能的有效途径是该领域研究的重要课题。本文利用硅微粉、纳米SiO2和蒙脱土通过不同环氧体系制备方法的研究,对环氧灌封材料的微观结构、性能及相关影响因素进行了较为系统的分析和讨论。 首先通过共混技术,分别用普通硅微粉和活性硅微粉制备出填充改性环氧材料,实验结果表明,填充改性后,耐热性和电性能明显提高,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。 采用原位分散聚合法制备了环氧树脂/纳米SiO2材料,并通过透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、差示扫描量热法(DSC)等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SiO2材料具有纳米材料的结构特征,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SiO2含量3%附近出现最大值,分别提高112%和109%。认为材料制备时所采用的硅烷偶联剂,使降低了纳米SiO2的表面能,有利于纳米SiO2粒子在环氧树脂中的分散并易被大分子链浸润,对材料纳米结构的形成和性能的改善具有重要作用。同时,因材料中纳米SiO2用量少,粘度变化很小,对工艺性能没有多大影响。 在环氧树脂/蒙脱土纳米复合材料的制备中,用十六烷基三甲基氯化铵通过阳离子交换的方法对蒙脱土进行了有机化处理,使蒙脱土由亲水性变成亲油性,其层间距也由原来的1.2nm扩大到2.2nm。用X射线衍射仪、透射电镜等研究了有机蒙脱土在环氧体系中的插层、剥离行为,并测试了所制材料的性能。结果表明,环氧树脂与有机蒙脱土的相容性好;混合条件和固化剂是影响有机蒙脱土在环氧树脂中剥离的两个重要因素,在一定的混合条件下并选用合适的固化剂可以使蒙脱土在环氧树脂中完全剥离;剥离型环氧树脂/蒙脱土纳米复合材料的力学性能、电性能、热性能以及吸水性能与纯环氧树脂固化物相比均有不同程度的提高和改善。 在各种不同制备方法研究的基础上,选用不同的改性体系制备出环氧灌封材料,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热变形温度和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, 西北工业大学硕士学位论文但活性硅微粉用量较大,材料的工艺性能明显降低;纳米5102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13.95 kJ/mZ和64.95 MPa分别提高到27.64kjzm2和136.68MPa。蒙脱土使环氧灌封材料的冲击强度和弯曲强度由纯环氧树脂的14.24kJ/mZ和91.%MPa分别提高到18.24kJ/m2和109.84 MPa;耐热性得到了很大提高,当有机蒙脱土含量为5%时纳米复合材料玻璃化温度比纯环氧固化物的高出13.2’C;热变性温度最大提高16℃;线膨胀系数当蒙脱土含量为1%时,环氧灌封材料的线膨胀系数比未加时降低了44%,吸水率明显下降。