球形二氧化硅/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料制備與性能表征

PreparationandPropertyCharacterizationofSphericalSilica/EpoxyResinComposites

楊艷青1，許亮2YangYanqing1,XuLiang2

-1.礦物資源加工與環(huán)境湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北武漢4300702.中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院，湖北武漢430074

-1.HubeiKeyLaboratoryofMineralResourcesProcessingandEnvironment,Wuhan430070,China2.FacultyofMaterialsScienceandChemicalEngineering,ChinaUniversityofGeosciences,Wuhan430074,China

摘　要:以普通角形二氧化硅為原料，采用氧-乙炔火焰法制備出球形二氧化硅。將環(huán)氧樹脂(E-51)、固化劑(906)、固化促進(jìn)劑(DMP-30)和球形化前后二氧化硅按照不同的比例經(jīng)機(jī)械攪拌混合、超聲分散和升溫固化(100℃、2h和150℃、2h)后制備出二氧化硅/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料。研究對比球形化前后二氧化硅對環(huán)氧樹脂澆注體系熱學(xué)和力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明：球形二氧化硅的加入，提高了環(huán)氧樹脂的熱穩(wěn)定性，添加量30%時(shí)熱分解溫度達(dá)到最大值340℃，球形化后二氧化硅/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料熱膨脹系數(shù)和初始黏度較球形化前明顯降低，力學(xué)性能得到提高。

Abstract:Sphericalsilicawaspreparedfromordinarysilicabyoxygen-acetyleneflamemethod.Theepoxyresin,curingagent,curingaccelerator,ordinarysilicaandsphericalsilicaweremixedatdifferentproportionstopreparesilica/epoxyresincompositebyultrasonicdispersionandheatingcuring.Theeffectsofordinarysilicaandsphericalsilicaonthermalandmechanicalpropertiesofepoxyresincastingsystemwerestudied.Theresultsshowthatthethermalstabilityoftheepoxyresinisimprovedwiththeadditionofsphericalsilica,thethermaldecompositiontemperaturereachesthemaximumvalue(340℃)whenthesphericalsilicacontentis30%.Comparedwithordinarysilica/epoxyresincomposite,thethermalexpansioncoefficientandinitialviscosityofsphericalsilica/epoxyresincomnpositedecreaseobviously,whilethemechanicalpropertiesincrease.

關(guān)鍵詞:球形二氧化硅;環(huán)氧樹脂;復(fù)合材料;力學(xué)性能;熱學(xué)性能

Keywords:Sphericalsilica;Epoxyresin;Composite;Mechanicalproperty;Thermalproperty

文章編號：1005-3360(2010)02-0074-04中圖分類號:TQ323.5文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A環(huán)氧樹脂具有優(yōu)良的物理力學(xué)和電絕緣性能、

與各種材料良好的黏結(jié)性能以及使用工藝靈活性[1]。因此環(huán)氧樹脂廣泛應(yīng)用于制備涂料、復(fù)合材料、澆注料、膠黏劑、模壓材料和注塑成型材料，其中電子封裝復(fù)合材料是環(huán)氧樹脂主要應(yīng)用領(lǐng)域之一。二氧化硅(硅微粉)是目前電子封裝材料中主要的無機(jī)填料，隨著電子工業(yè)的不斷發(fā)展，對二氧化硅的要求越來越高，不僅要求其超細(xì)、高純，而且為保證電子元器件工作穩(wěn)定性，要求放射性元素含量低，特別是對顆粒球形化提出了要求，成為不可或缺的優(yōu)質(zhì)無機(jī)填料[2]。這是因?yàn)榍蛐喂栉⒎劬哂懈吡鲃有?、低膨脹系?shù)、高填充性、低應(yīng)力等優(yōu)異性能。目前，掌握球形硅微粉制備技術(shù)的主要國家是日本、美國、德國和俄羅斯，國內(nèi)還沒有該項(xiàng)技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的報(bào)道[3]。本文采用氧-乙炔火焰法制備出球形二氧化硅，并制備出二氧化硅/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料，研究了球形化前后二氧化硅/環(huán)氧樹脂復(fù)合體系性能的變化。

1實(shí)驗(yàn)部分

1.1主要原料