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环氧树脂是一种重要的电子电气基体材料,随着当代电子技术的发展,对环氧树脂阻燃和耐热等性能提出了更高的要求,因此提高环氧树脂的耐热阻燃性已成为环氧树脂高性能化研究的重要内容和国内外环氧树脂领域研究的热点。聚苯醚树脂(PPO)由于具有高玻璃化转变温度、阻燃性及优良的电气特性,是印刷电路基底以及电气电子设备绝缘密封材料的合适材料。目前国内外在聚苯醚改性环氧树脂进行了不少研究,但由于聚苯醚和环氧树脂结构上和极性上的差异,聚苯醚和环氧树脂的相容性普遍不佳。本文尝试用低分子量的聚苯醚再分配产物改性环氧树脂,研究了各种聚苯醚改性环氧树脂体系的耐热性、阻燃性跟化学结构之间的关系,主要内容分为以下几个方面:
1.利用聚苯醚的再分配反应,合成了低分子量的聚苯醚再分配产物(REPPO),通过凝胶渗透色谱法(GPC)测定了聚苯醚再分配产物的平均分子量,并用红外光谱对其结构进行了表征。用聚苯醚、聚苯醚再分配产物对环氧树脂进行共混改性,并研究了改性产物的相行为、聚苯醚再分配产物分子量对固化体系耐热性和阻燃性的影响。结果表明,聚苯醚再分配产物的分子量越低,改性产物的相容性越好,阻燃性也有了明显的提高,但由于聚苯醚再分配产物在固化过程中可能消耗掉部分环氧基而使得体系的交联密度下降,固化体系的玻璃化转变温度有了不同程度的下降,而且随着聚苯醚再分配产物含量的增多,体系的玻璃化转变温度也随之降低。
2.为了进一步提高体系的相容性和耐热性,分别采用γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷、聚甲基三乙氧基硅烷与环氧树脂和REPPO反应,将REPPO接枝到有机硅侧链中去。产物结构用红外光谱表征,确定了反应的发生。由于聚苯醚再分配产物已接枝到环氧树脂中,使得体系的界而粘结增强,因此提高了体系的相容性。结果表明,体系的相容性有了明显的改善,玻璃化转变温度有了一定的提高。TGA分析结果表明,试样的热稳定性有了明显的提高。LOI测试结果表明,试样的阻燃性也有了明显的提高,试样的力学性能测试表明了在一定范围内,改性树脂的力学性能随着REPPO的含量的增加而增加。
3.为了改善固化体系的耐热性,首先用烯丙基缩水甘油醚和含氢硅油合成了侧链带环氧基的环氧化硅油。利用聚苯醚再分配产物和环氧化硅油反应合成了一种侧链带REPPO的产物PSREPPO。其结构用红外光谱和核磁共振表征,证明了反应的产生。用PSREPPO来改性环氧树脂,由于该体系中有了额外的环氧基,能提高体系的交联密度,因此固化体系的耐热性有了较大的提高。由于体系中的PSREPPO已经进入到环氧树脂固化体系中,体系的相容性也大大提高。TGA和极限氧指数分析表明,体系的热稳定性和阻燃性也随着PSREPPO含量的增大而提高。
4.利用甲苯二异氰酸酯(TDI)与REPPO反应,合成了TDIREPPO。TDIREPPO的结构用红外光谱进行了表征,确定了反应的发生。用DSC、TGA、极限氧指数测定等手段对TDIREPPO改性的环氧树脂进行了性能测试,结果表明:经TDIREPPO改性的环氧树脂,玻璃化转变温度及700℃时的残碳率有了较大的提高,并且试样的阻燃性也有了明显的提高。