本文主要探索高熱環(huán)氧樹樹脂復(fù)合材料的制備與性能做出的研究，發(fā)表一篇報(bào)告。
具有高導(dǎo)熱系數(shù)、優(yōu)異機(jī)械性能和良好電氣性能的環(huán)氧樹脂絕緣材料對(duì)確保電子元器件和電氣設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性至關(guān)重要。盡管科學(xué)界和工業(yè)界都為提升環(huán)氧樹脂絕緣材料的綜合性能做出了許多努力。但是，依然還有許多關(guān)鍵問題亟待解決，比如綜合性能優(yōu)異的本征導(dǎo)熱環(huán)氧樹脂制備問題、導(dǎo)熱環(huán)氧樹脂復(fù)合材料中導(dǎo)熱填料的分散性問題、導(dǎo)熱填料與環(huán)氧樹脂基體之間的界面問題和高填充量導(dǎo)熱環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的機(jī)械性能差問題等。為了解決這些問題，本論文采用簡(jiǎn)單、可控的策略成功制備了兩個(gè)系列含聯(lián)苯結(jié)構(gòu)的本征導(dǎo)熱環(huán)氧樹脂，并系統(tǒng)研究了本征導(dǎo)熱環(huán)氧樹脂的微觀結(jié)構(gòu)與物理性能的關(guān)系。然后，探尋一種簡(jiǎn)單可控、無溶劑的“綠色工藝”功能化無機(jī)填料，通過設(shè)計(jì)合成不同的界面結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)地研究了界面結(jié)構(gòu)對(duì)高導(dǎo)熱環(huán)氧樹脂復(fù)合材料性能的影響，并成功制備了具有良好導(dǎo)熱性能、優(yōu)異機(jī)械性能和介電性能的環(huán)氧樹脂復(fù)合材料。
第一，為獲取低粘度本征導(dǎo)熱環(huán)氧樹脂，本論文用水溶劑成功合成了四種不同化學(xué)結(jié)構(gòu)的氨基環(huán)氧樹脂。氨基環(huán)氧樹脂的聯(lián)苯結(jié)構(gòu)π-π鍵相互作用使其在固化過程中形成更加有序的剛性結(jié)構(gòu)和更加完善的液晶結(jié)構(gòu)，從而使其宏觀上表現(xiàn)出高導(dǎo)熱性能、優(yōu)異的介電性能和機(jī)械性能等綜合性能。本論文采用了 FT-IR和1HNMR對(duì)其進(jìn)行了表征，證明了氨基環(huán)氧樹脂的成功制備，并研究了氨基環(huán)氧樹脂固化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。最后，通過TGA、DMTA、XRD和寬頻介電譜等測(cè)試手段，系統(tǒng)研究了氨基環(huán)氧樹脂化學(xué)結(jié)構(gòu)和微觀結(jié)構(gòu)對(duì)其導(dǎo)熱性能、機(jī)械性能和介電性能的影響。
第二，為了提高氨基環(huán)氧樹脂的儲(chǔ)存穩(wěn)定和力學(xué)性能，本論文通過開環(huán)反應(yīng)制備了一系列不同聯(lián)苯含量的改性雙酚F環(huán)氧樹脂。GPC、FT-IR和1HNMR測(cè)試結(jié)果證明成功合成了4,4’-聯(lián)苯二酚改性雙酚F環(huán)氧樹脂，并通過TEM、AF M、DM TA、XRD和寬頻介電譜等測(cè)試手段系統(tǒng)分析了不同4,4’-聯(lián)苯二酚含量對(duì)改性雙酚F環(huán)氧樹脂微觀結(jié)構(gòu)的影響，以及改性雙酚 F環(huán)氧樹脂固化物微觀結(jié)構(gòu)和宏觀綜合性能的關(guān)系。研究結(jié)果表明，主鏈上含有聯(lián)苯結(jié)構(gòu)的改性雙酚 F環(huán)氧樹脂固化物內(nèi)部存在長(zhǎng)程有序的納米微觀結(jié)構(gòu)，宏觀上表現(xiàn)出高導(dǎo)熱系數(shù)、優(yōu)異熱穩(wěn)定性、高玻璃化溫度以及優(yōu)良介電性能。而且，這類環(huán)氧樹脂的導(dǎo)熱系數(shù)可以通過調(diào)整不同聯(lián)苯結(jié)構(gòu)的含量進(jìn)行調(diào)整。
第三，為了進(jìn)一步提高氨基環(huán)氧樹脂的綜合性能，本論文對(duì)埃洛石納米管(HNTs)表面進(jìn)行無溶劑的原位接枝，以改善氨基環(huán)氧樹脂和埃洛石納米管的界面。首先，通過原位接枝在HN Ts表面進(jìn)行偶聯(lián)處理，并在此基礎(chǔ)上分別再接枝不同結(jié)構(gòu)的聯(lián)苯氨基化合物，使其表面具有不同的分子結(jié)構(gòu)。通過FT-IR、1HNMR、TGA、XRD和BET比表面積等測(cè)試手段證明成功制備了表面功能化埃洛石納米管。SEM觀察結(jié)果發(fā)現(xiàn)，功能化埃洛石納米管在乙醇溶液中具有更好的分散性。然后，通過傳統(tǒng)的真空澆注工藝制備了氨基環(huán)氧樹脂/HNTs納米復(fù)合材料，并采用SEM、DMTA和寬頻介電譜等測(cè)試手段系統(tǒng)探索了不同功能化埃洛石納米管對(duì)氨基環(huán)氧樹脂/HN T s納米復(fù)合材料性能的影響。研究結(jié)果表明，埃洛石納米管的功能化顯著地提高了氨基環(huán)氧樹脂納米電介質(zhì)的機(jī)械性能、熱性能和介電性能，尤其是沖擊強(qiáng)度和介電損耗。
最后，為提高含有聯(lián)苯主鏈結(jié)構(gòu)的改性雙酚 F環(huán)氧樹脂導(dǎo)熱性能，并進(jìn)一步改善無機(jī)填料與改性雙酚 F環(huán)氧樹脂基體之間的界面結(jié)構(gòu)，本論文采用多巴胺(DA)自聚合和原位接枝的方法成功制備了兩個(gè)系列具有雙層化合物表面結(jié)構(gòu)的功能化合成云母，并系統(tǒng)研究了不同界面結(jié)構(gòu)對(duì)環(huán)氧樹脂云母復(fù)合材料的介電性能、導(dǎo)熱性能、熱穩(wěn)定性和機(jī)械性能影響。研究結(jié)果表明，與原位接枝改性方法相比，聚多巴胺包覆的合成云母(mica@PDA)和外層含氟化合物的合成云母(mica@PDA@F)在環(huán)氧樹脂基體中具有更好的分散性，而且其環(huán)氧樹脂復(fù)合材料具有更完善的界面結(jié)構(gòu)。因此，環(huán)氧樹脂/mica@P DA@F具有更高的沖擊強(qiáng)度和更低介電損耗，并且其介電常數(shù)和介電損耗顯示較低的頻率依賴性。研究結(jié)果也發(fā)現(xiàn)采用雙層化合物表面結(jié)構(gòu)的功能化合成云母制備的復(fù)合材料具有較低的導(dǎo)熱系數(shù)，本論文認(rèn)為功能化合成云母制備的環(huán)氧樹脂納米電介質(zhì)導(dǎo)熱性能取決于界面熱阻與界面完美程度的競(jìng)爭(zhēng)作用。這為理解環(huán)氧樹脂界面結(jié)構(gòu)與導(dǎo)熱系數(shù)的關(guān)系提供了新的認(rèn)識(shí)。
