高耐热性环氧树脂的研究进展情况(3)

2.2·酰亚胺结构固化剂

含酰亚胺结构的固化剂,由于刚性大的酰亚胺基团的引入,可以提高环氧树脂固化物的耐热性能。近年来,含酰亚胺结构的固化剂受到了广泛的关注。如Wu等[28]、肖湘莲等[29]、Bhuvana等[30]、Pooja等[31]相继合成了含酰亚胺结构的固化剂,其环氧固化物比DDS固化物的热性能都有不同程度的提高。但是,热性能提高并不显著,主要原因是环氧树脂固化物的热性能不仅与刚性基团有关,还与固化物体系的交联密度及与环氧树脂的相容性有关。酰亚胺结构固化剂与环氧树脂的相容性越好,环氧固化物的交联密度越高,环氧固化物的热性能越优异。作者课题组[32]通过研究认为将马来酰亚胺组分引入酚醛树脂结构中以对酚醛树脂进行改性,并以改性的酚醛树脂用作环氧树脂固化剂,可以解决酰亚胺组分与环氧树脂的相容性差、加工困难的缺点,并且所得环氧固化物的耐热性能得到了显著提高,环氧固化物的Tg从酚醛树脂固化的143℃提高到174℃,5%热失重温度从372℃提高到391℃。3环氧树脂/无机纳米复合材料的开发纳米微粒是近年来研究开发的新兴材料,纳米粒子的问世,为环氧树脂的改性提供了新途径。无机纳米粒子的加入使环氧树脂的耐热性提高的原因在于:纳米粒子与环氧树脂之间存在强相互作用,使得体系的交联密度增大,从而使耐热性提高。如Zhou等[33]采用高密度液相超声仪使多壁碳纳米管分散在862型通用环氧树脂中,并加入W固化剂进行固化,制备了一种均相的环氧树脂/多壁碳纳米管(CNTS)复合材料。研究发现环氧树脂/多壁碳纳米管(CNTS)复合材料的热分解温度达到387.7℃,Tg达到165.8℃,显著提高了环氧树脂的热稳定性。Yeh等[34]制备了一系列的环氧树脂-黏土纳米复合材料,复合材料的热性能研究表明:纳米蒙脱土质量分数为7.0%时,其Tg提高了25℃,初始热分解温度提高了40℃。

由于纳米粒子比表面能大、凝聚力强,在聚合物基体内十分容易团聚,这种团聚的二次粒子难以发挥其纳米效应,使材料达不到理想的性能。因此,为了提高纳米粒子在高聚物混合体系中的分散能力,增加纳米粒子与其它组分的结合力,需要对纳米粒子进行表面改性。表面改性后的纳米粒子在基体中实际起到交联点的作用。因此,经改性后纳米粒子与环氧树脂的相互作用更加强,交联密度进一步增大,提高了环氧树脂的耐热性。并且经过改性后的纳米粒子表面上的化学键能够容易地与高分子链中的某些基团发生反应,形成较牢固的化学作用力,在聚合物高温降解时起到阻碍分子链裂解时产生的小分子扩散和渗透的作用,从而能够较大幅度提高复合材料的热分解温度[35]。Ma等[36]比较了环氧树脂/改性CNTS复合材料与未改性的环氧树脂复合材料热性能之间的差异。研究表明,改性CNTS复合材料Tg最高达到161℃,而未改性的Tg只有154℃;改性CNTS复合材料5%热失重温度达到383.7℃,而未改性CNTS复合材料5%热失重温度只有372.5℃。因此可知,经硅烷改性的CNTS能进一步提高环氧树脂的耐热性能;Wang等[37]制备了硅改性纳米黏土环氧树脂复合材料。热性能研究表明:当经硅改性的纳米黏土质量分数为2.0%时,环氧固化物的Tg达到最大(209.8℃),初始分解温度达到578.1℃,耐热性能明显高于未经改性的纳米黏土环氧树脂复合材料。

5·结语

随着电子电器技术的飞速发展,对电子封装用环氧树脂的性能尤其是耐热性能提出了更高的要求。用上述方法改性环氧树脂的研究已取得了一定的成效。用聚酰亚胺、特种酚醛树脂、双马来酰亚胺等聚合物改性环氧树脂,如能很好解决分散性问题,将为提高环氧树脂的耐热性提供一种工艺简便、可操作性强的方法。

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