深海用環(huán)氧樹脂封裝材料的制備及性能研究.pdf

1、環(huán)氧樹脂由于具有良好的工藝性、收縮率低、膠粘強(qiáng)度高、尺寸穩(wěn)定、耐化學(xué)介質(zhì)等優(yōu)點(diǎn),并對多種材料具有良好的粘結(jié)能力,已廣泛用作制備封裝材料的原材料。因此作為封裝材料,環(huán)氧樹脂體系的機(jī)械性能,吸水性以及與其他基材間的相容性的研究成為近年來備受關(guān)注的領(lǐng)域之一。
　　本文以環(huán)氧樹脂E-44,低分子聚酰胺650為固化體系,通過理論計(jì)算及力學(xué)性能的測試,最終確定了環(huán)氧樹脂與固化劑低分子聚酰胺的最佳質(zhì)量配比1:0.8。通過測定不同升溫速率下的DT

2、A曲線,采用線性模擬以及T-?外推法確定體系的最佳固化工藝:68℃/lh+95℃/1h+108℃/1h的階梯型固化升溫機(jī)制。向體系內(nèi)加入固化促進(jìn)劑2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚(DMP-30),通過熱力學(xué)性能分析,促進(jìn)劑DMP-30的加入可有效降低體系的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度,縮短固化時(shí)間,同時(shí)放熱量明顯增大。當(dāng)促進(jìn)劑含量為10％時(shí),固化物的力學(xué)性能達(dá)到最優(yōu),拉伸剪切強(qiáng)度以及抗壓強(qiáng)度分別提高到16.2 MPa,86.3MPa。在固化體系中加

3、入增韌劑鄰苯二甲酸丁酯(DBP),不僅能明顯改善固化物脆性,同時(shí)可有效提高體系的力學(xué)性能。當(dāng)添加量為15%時(shí),固化物的拉伸剪切強(qiáng)度與抗壓強(qiáng)度分別由15.6MPa、68.3MPa提高到20.2 MPa、86.5MPa。
　　為了進(jìn)一步改善封裝材料在海洋實(shí)際應(yīng)用環(huán)境下所面臨的耐水性差以及與基材間的相容性等的問題,本文主要添加無機(jī)填料的方法進(jìn)行改善。通過分別添加硅微粉(SiO2),玻璃微珠無機(jī)填料制得復(fù)合材料,重點(diǎn)研究了復(fù)合材料的力學(xué)性

4、能、吸水率、吸水后的力學(xué)性能變化以及熱膨脹系數(shù)等性能。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),填料的加入對復(fù)合材料的力學(xué)性能有顯著的提高作用,當(dāng)玻璃微珠以及SiO2含量分別為8%時(shí),力學(xué)性能最優(yōu),剪切強(qiáng)度分別為20.7 MPa,20.5 MPa,抗壓強(qiáng)度能分別達(dá)到115.4MPa、110.0 MPa。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,玻璃微珠的加入并不能有效地降低復(fù)合材料的吸水性,SiO2的加入能有效降低復(fù)合材料的吸水率,在常壓下,添加SiO2的復(fù)合材料,其吸水率由環(huán)氧樹脂基體的0.1

5、1%降低到0.02%,在高壓下,復(fù)合材料的吸水率由環(huán)氧樹脂基體的0.17%降低到0.05%, SiO2的加入也能有效降低復(fù)合材料在海水長期浸泡下的吸水率,SiO2也明顯降低了復(fù)合材料的熱膨脹系數(shù),提高了與其他基材間的相容性。同時(shí),填料的加入,能有效降低吸水后力學(xué)性能的損耗。
　　本論文中不僅論述了添加劑等在改善環(huán)氧樹脂力學(xué)性能以及熱力學(xué)性能等方面的顯著作用,同時(shí)還探討了SiO2在改善復(fù)合材料的吸水性、吸水后力學(xué)性能以及熱膨脹系數(shù)等