環(huán)氧樹(shù)脂-云母復(fù)合材料的電性能研究.pdf

1、環(huán)氧樹(shù)脂由于具有黏附力強(qiáng)、內(nèi)聚強(qiáng)度高、收縮率低、機(jī)械強(qiáng)度好、介電性及抗蠕變性優(yōu)異等綜合性能，而被廣泛用作電子和電氣領(lǐng)域的絕緣材料，但環(huán)氧樹(shù)脂也存在以下不足：韌性差、耐熱性不足、耐電弧性不好等。隨著無(wú)機(jī)粒子微細(xì)化技術(shù)和粒子表面處理技術(shù)的發(fā)展，特別是近年來(lái)納米級(jí)無(wú)機(jī)粒子的出現(xiàn)，用納米級(jí)填料填充環(huán)氧樹(shù)脂基體有可能將無(wú)機(jī)材料的剛性、尺寸穩(wěn)定性及熱穩(wěn)定性與環(huán)氧樹(shù)脂加工性及各種優(yōu)良性能結(jié)合，獲得滿足要求的復(fù)合材料。
　　 本論文采用云母為填

2、料來(lái)改善環(huán)氧樹(shù)脂電性能特別是其耐電弧性能，研究了對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂/云母復(fù)合材料的耐電弧性、介電、導(dǎo)電性能和力學(xué)性能的影響因素及其變化規(guī)律。利用掃描電鏡和差熱掃描量熱儀分析了改性前后復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)和耐熱性的變化。
　　 采用不同的環(huán)氧樹(shù)脂體系：E-51、AFG-90、TDE-85以及添加多官能度改性劑到這些樹(shù)脂中；不同固化劑：甲基四氫苯酐、改性胺(實(shí)驗(yàn)室自制)、DDM、D400；不同促進(jìn)劑：DMP-30和咪唑制得的固化產(chǎn)物的差熱掃描

3、量熱儀和耐電弧性研究結(jié)果表明：環(huán)氧樹(shù)脂固化物的耐電弧性隨玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的升高而增加。不同光澤度的E-51/MeTHPA/DMP-30體系的耐電弧性隨試樣光澤度增加而增加，在光澤度為20～60時(shí)，其耐電弧性最好。繼續(xù)提高其光澤度，耐電弧性反而降低，降低的幅度也比較大，光澤度為110附近時(shí)，耐電弧只有75s。
　　 本研究中云母使用了四種不同粒徑：500目、1000目、2000目和納米級(jí)；不同添加量：5％、10％、15％、20％、2

4、5％和30％。添加云母后環(huán)氧樹(shù)脂固化物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度有較大的提高，耐電弧性比未添加時(shí)要高出很多。當(dāng)云母的添加量為30％時(shí)，耐電弧比未添加時(shí)的高出60s左右。
　　 添加微米級(jí)云母的材料介電常數(shù)變化比較平緩而添加納米級(jí)云母的環(huán)氧樹(shù)脂介電常數(shù)隨云母添加量的增加而略有上升，復(fù)合材料在添加量為10％增加幅度最大。復(fù)合材料的介電損耗隨云母填料的增加，出現(xiàn)波浪形變化。加入500目云母時(shí)，試樣的介電損耗變化不大。隨著粒徑的變小，試樣的介電損

5、耗變化幅度相對(duì)增大，尤其是納米級(jí)云母加入后，在質(zhì)量分?jǐn)?shù)10％時(shí)，到達(dá)最大值，隨后降低，但是整體來(lái)說(shuō)介電損耗還是增加的。與未添加云母之前的環(huán)氧樹(shù)脂相比，材料的體積電阻率均有所下降，隨著添加量的增加而逐漸下降。其中用納米云母填充的環(huán)氧樹(shù)脂，體積電阻率從1.25×1016Ω·cm下降到最低點(diǎn)1.38×1015Ω·cm。而改性后材料的表面電阻率有所增加，不同粒徑的云母對(duì)復(fù)合材料表面電阻率的影響程度也不一樣，隨著粒徑的減小，表面電阻率增加的幅度也

6、變小。其中添加500目的云母對(duì)復(fù)合材料表面電阻率的影響最大，表面電阻率最大達(dá)到1.04×1015Ω。
　　 通過(guò)對(duì)改性前后環(huán)氧樹(shù)脂的靜態(tài)力學(xué)性能測(cè)試發(fā)現(xiàn)：當(dāng)納米云母用量為5％時(shí)，沖擊韌性達(dá)到最大值(19.6KJ·m-2)，為純E-51環(huán)氧樹(shù)脂(10.2KJ·m-2)的192％；而用微米云母改性后的復(fù)合材料的沖擊韌性就要低得多。當(dāng)云母用量比較低時(shí)，彎曲強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度都有一定的上升，但是繼續(xù)增加用量反而會(huì)降低。改性后的環(huán)氧樹(shù)脂彎曲彈