增强环氧树脂改性及机理的红外光谱研究

论文摘要

环氧树脂（EP）是一种热固性树脂,具有优异的粘接性、机械强度、电绝缘性等特性,因而广泛应用于电力、电子元件的浇注、封装等方面。目前市场应用最广泛的环氧树脂复合材料是利用普通硅微粉填充改性,硅微粉填充环氧树脂改性由于其价格优势被广泛应用,但改性后的复合材料在力学性能,电学性能,及材料的粘度等方面有一定的局限性,这与硅微粉在环氧树脂中的分散性和复合材料界面的结合方式关系密切。为了解决硅微粉/环氧树脂复合材料的这些问题,我们通过偶联剂KH-550来活化硅微粉,使硅微粉在材料中的分散性变好,并在材料的界面间起到连接作用,改善复合材料的界面。并利用红外光谱和各种测试方法来讨论增强改性的效果和机理。主要从三个方面来具体研究:一:普通硅微粉对环氧树脂复合材料性能的影响;二;经过偶联剂改性的活性硅微粉/环氧树脂复合材料性能的影响;三:利用红外光谱测试方法,讨论复合材料的改性机理。在研究的过程中我们发现,普通硅微粉能够使材料的耐热性,韧性等得到一定的改善,具有一定的增韧作用。初期在逐渐增加硅微粉含量的时候,环氧树脂的韧性呈现增加的趋势,随着量的增多其力学性能会下降。而运用活性硅微粉改性,其效果在力学,电学,热学性能方面都要优于普通硅微粉改性的结果,是由于偶联剂含有的活性基团在复合材料的体系中起到了桥梁的作用,改散了分散相与连续相的界面,能够使分散相的团聚效应降低,改善硅微粉在环氧树脂中的分散状态,分散性越好,改性的效果越明显。通过红外光谱分析对照其力学性能和SEM图片可以发现,改性的核心是由于硅微粉表面存在的活性偶联剂薄膜层,能够在改性的过程中均匀分散,使得复合材料交联度发生改变。交联度对环氧树脂复合材料性能有决定作用,交联度越高,环氧树脂的相应力学性能越好。而无机增强材料的加入,会使环氧树脂的交联度先变大后减小,其原因就是在无机填料较少时,它可以比较均匀的分散在环氧树脂复合体系中,占具高分子材料的孔穴中,它的存在不影响环氧树脂在固化过程中的化学反应,但当无机填料过多时,部分的填料团聚,而无机刚性增强体,降低了材料的柔性,又会阻碍环氧树脂与其固化剂发生固化反应。偶联剂薄膜层包裹的硅微粉和环氧树脂之间起到一个缓冲连接的作用。能够在加入硅微粉后,在环氧树脂的固化过程中参与环氧树脂的固化反应,使得复合材料的交联度提高。论文中,利用红外光谱测试技术对环氧树脂复合材料增强改性的机理做出微观的解释。并定量地分析改性情况,文中绘制了硅微粉及活性硅微粉对环氧树脂各项力学性能,热学性能,及电学性能的影响效果图,对生产具有指导性的意义,可以根据实际需要选择合适的配比方式,达到效果与经济效益的统一。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 环氧树脂综述
• 1.1.1 环氧树脂的定义
• 1.1.2 环氧树脂的性能
• 1.1.3 环氧树脂性能缺陷及改性
• 1.1.4 环氧树脂增韧改性途径
• 1.1.5 环氧树脂耐热性能的改善
• 1.2 环氧树脂改性研究进展
• 1.2.1 刚性离子增韧体系
• 1.2.2 液体橡胶增韧体系
• 1.2.3 热塑性树脂增韧体系
• 1.2.4 液晶聚合物增韧
• 1.2.5 原位聚合物增韧
• 1.2.6 核壳聚合物增韧
• 1.3 课题的提出
• 1.4 课题的意义
• 1.5 研究的内容
• 2 实验
• 2.1 引言
• 2.2 工艺的确定
• 2.2.1 活性硅微粉的制备工艺及流程
• 2.2.2 复合材料样品的制备工艺的确定
• 2.3 样品的制备
• 2.3.1 原材料
• 2.3.2 实验主要使用仪器
• 2.3.3 材料样品的制备
• 2.4 本章小结
• 3 材料的性能测试及评价
• 3.1 材料性能的测试标准
• 3.2 测试结果及分析
• 3.2.1 不同硅微粉含量对力学性能的影响
• 3.2.2 热学性能
• 3.2.3 线膨胀系数
• 3.2.4 对环氧树脂固化体系粘度的影响
• 3.2.5 电学性能
• 3.2.6 吸水性能
• 3.2.7 对环氧树脂灌封体系凝胶时间的影响
• 3.3 本章小结
• 4 活性硅微粉改性环氧树脂微观机理的红外光谱研究
• 4.1 红外光谱分析法及其技术的发展
• 4.1.1 红外光谱现代分析测试技术的发展
• 4.1.2 红外光谱现代分析测试技术在高分子材料领域的应用发展
• 4.1.3 红外光谱分析的原理
• 4.1.4 红外光谱仪的原理
• 4.1.5 环氧树脂红外光谱研究的理论基础
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 主要实验设备和药品
• 4.2.2 实验样品的制备
• 4.3 实验结果与分析
• 4.3.1 标准公式的得出
• 4.3.2 定量检测及机理分析
• 4.4 本章小结
• 5 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录