【摘 要】
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环氧树脂复合材料广泛应用于各个领域,在要求越来越高的电子封装材料中也逐渐展露了头角,面对较高要求的环氧树脂绝缘材料,环氧树脂的改性成为了近些年的研究热点。因此,本论文从分子动力学（MD）模拟和实验操作两个方面对此展开研究。在本文的模拟部分,首先,选取E51型环氧树脂,聚醚胺D230为固化剂,以苯基环氧基POSS（EP-Ph-POSS）为改性物质,制备POSS含量为2%、5%、10%、15%的环氧树
【基金项目】
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“新型氟硅材料制备关键技术”的重大国家项目
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环氧树脂复合材料广泛应用于各个领域,在要求越来越高的电子封装材料中也逐渐展露了头角,面对较高要求的环氧树脂绝缘材料,环氧树脂的改性成为了近些年的研究热点。因此,本论文从分子动力学（MD）模拟和实验操作两个方面对此展开研究。在本文的模拟部分,首先,选取E51型环氧树脂,聚醚胺D230为固化剂,以苯基环氧基POSS（EP-Ph-POSS）为改性物质,制备POSS含量为2%、5%、10%、15%的环氧树脂复合体系,同时构建了POSS物理掺杂改性环氧树脂的体系（E51/NH2-Ph-POSS体系）与偶联剂改性的E51/KH550+PTES（氨丙基三乙氧基硅烷+苯基三乙氧基硅烷）与E51/KH560+PTES（氧基丙基三甲氧基硅烷+苯基三乙氧基硅烷）体系。研究发现,以化学键合方式改性的树脂材料具有更好的热性能。同时发现在本文的研究体系中当POSS掺入比为10%时有最佳的热性能。并且材料热膨胀系数与体系内C-O键的键长变化幅度呈现正比关系;模拟体系的内聚能密度与溶解度参数发现,POSS的掺入有效的增强了树脂体系内范德华作用以及库仑力作用,且随着POSS含量的增加这两种作用均有小幅度的减弱;以化学键合方式改性环氧树脂的体系体积模量较低,即越不易压缩。分子动力学模拟为后续的实验操作将Si的掺入比确定为10%。实验部分首先在传统的一步水解法制备POSS的基础上,采用实验室自制的低聚苯基POSS为原料,使用两步水解法制备了双官能POSS,得出当低聚苯基POSS与偶联剂质量比为5:1时才能制备出苯基环氧基POSS。后续对复合材料进行了疏水性能分析,疏水性随着POSS掺入量的增加而增加,最高可达到122°,比纯树脂材料增加了17%。最后对复合材料热性能研究发现,POSS改性材料的初始热分解温度最高可达到347℃,700℃的残留量也是随着POSS掺入量的增加而增加,最高可增加18.96%,而偶联剂不具有这种特殊的刚性结构,因此对环氧树脂的影响仅为普通纳米材料所具有的填充效应,因而只能小幅度的提升材料热降解性能,当Si含量相同时,POSS改性的复合材料初始热分解温度更高。以上研究为电子封装材料的开发提供了新的思路与方法。
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