有机硅共聚改性环氧树脂性能改善的研究

论文摘要

随着航空、航天、船舶、国防军工、电子电器等领域的发展,高密度封装技术迅速崛起,对环氧树脂复合材料的要求愈来愈苛刻。探索制备高性能复合材料的新方法、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。环氧树脂有诸多方面的优点,然而,由于环氧树脂是交联度很高的热固性材料,它的裂纹扩展属于典型的脆性扩展,其固化物脆性大、耐热性差、抗冲击强度低、易开裂,从而限制了环氧树脂使用范围。而有机硅具有优异的耐热性、耐气候性、耐污性和耐高低温性,良好的疏水性与透气性等被广泛应用。因此有机硅共聚改性环氧树脂,可大大改善环氧树脂的性能。本文采用共聚法与共混法制备有机硅改性环氧树脂复合材料,共聚法改性是通过有机硅链端所带的活性端基与环氧中羟基反应的方式来引进有机硅链段。而共混改性是通过有机硅和环氧树脂机械物理共混以引进有机硅链段。采用了傅立叶红外光谱（IR）分别对共聚法与共混法改性树脂的分子结构进行了表征,结果显示共聚法改性后环氧树脂曲线中3500cm-1左右处的游离态羟基伸缩振动峰较改性前曲线大大地减弱了。而共混改性后环氧树脂则没有变化。采用电子扫描显微镜（SEM）分别对共聚法与共混法改性树脂的耐热性及微观结构进行了测量分析.共聚法改性后树脂断裂面呈现韧性断裂特征,而共混法改性后树脂断裂面较平直.结果表明:当每100g环氧树脂单独加入5.9g二苯基二氯硅烷共聚改性时.树脂固化物的冲击强度达20.65 kJ/m2,拉伸强度达67.85 MPa.断裂伸长率达7.59% .弯曲强度达72.65 MPa,Tg达146.56℃,介电强度达23.98KV/mm分别比未改性时提高了54.3%,38.6%,90.2%,30.6%,23.6%以及7.4%.而当每100g环氧树脂加入1.2g二苯基二氯硅烷与10gα、ω-二氯聚二甲基硅氧烷共同共聚改性时,冲击强度更是达到了22.18kJ/m2,断裂伸长率达到15.65%.分别比纯环氧提高了65.7%和292%.比二氯二苯基硅烷单独共聚改性环氧树脂提高了7.4%和106%,增韧效果十分显著.

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 前言
• 1.1 国内外研究
• 1.2 本课题研究学术与实用意义
• 1.3 本课题研究的主要内容
• 1.4 课题的创新之处
• 2 文献综述
• 2.1 环氧树脂的特点
• 2.1.1 环氧树脂的性能特点
• 2.1.2 环氧树脂的应用特点
• 2.2 有机硅的发展历程
• 2.3 有机硅的特点
• 2.3.1 有机硅树脂的物理特点
• 2.3.2 有机硅树脂的应用特点
• 2.4 环氧树脂的改性研究进展
• 2.4.1 环氧树脂结构改性
• 2.4.2 橡胶弹性体改性环氧树脂
• 2.4.3 液晶聚合物改性环氧树脂
• 2.4.4 无机物改性环氧树脂
• 2.5 有机硅改性环氧树脂的研究进展
• 2.5.1 共混改性
• 2.5.2 共聚改性
• 2.6 环氧树脂的增韧机理
• 2.6.1 柔性颗粒相诱发基体塑性变形
• 2.6.2 裂纹钉锚机理
• 2.6.3 互穿聚合物网络增韧机理
• 2.6.4 分散相的撕裂和塑性拉伸机理
• 2.7 本章小结
• 3 二氯二苯基硅烷对环氧树脂改性
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验原料
• 3.2.2 实验仪器
• 3.2.3 材料制备
• 3.2.4 环氧树脂改性后测试与表征
• 3.3 实验结果与分析
• 3.3.1 二氯二苯基硅烷含量对复合材料的力、热性能的影响
• 3.3.2 红外光谱分析
• 3.3.3 SEM 分析
• 3.3.4 环氧值的测定结果
• 3.3.5 导热系数测试结果
• 3.3.6 溶剂种类对复合材料的力、热、电性能的影响
• 3.4 本章小结
• 4 二氯二苯基硅烷与α、ω-二氯聚二甲基硅氧烷共同对环氧改性
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验原料
• 4.2.2 实验仪器
• 4.2.3 材料制备
• 4.2.4 环氧树脂改性后测试与表征
• 4.3 实验结果与分析
• 4.3.1 二氯二苯基硅烷与二氯聚二甲基硅氧烷组成含量对复合材料的力、热、电性能的影响
• 4.3.2 共混法与共聚法有机硅改性环氧固化物力学性能分析
• 4.3.3 红外光谱分析
• 4.3.4 SEM 分析
• 4.3.5 环氧值的测定结果
• 4.3.6 粘度的测量结果
• 4.3.7 收缩率测定结果
• 4.3.8 吸水率测定结果
• 4.3.9 固化剂用量对复合材料的力、热、电性能的影响
• 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