CN108794986A - 一种环氧玻纤布层压板及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种环氧玻纤布层压板及其制备方法。本发明的环氧玻纤布层压板由玻璃纤维布涂布混合胶液再经层压热固化制成,所述混合胶液包括以下重量份的组分:环氧树脂50‑150质量份,固化剂0.01‑5质量份,促进剂0.03‑0.5质量份,溶剂10‑100质量份,石墨烯分散液0.01‑100质量份。本发明通过石墨烯对环氧玻纤布层压板材料进行改性可显著降低材料的热阻抗,所制备得到的层压板材料热阻抗为10‑15℃·cm2/W,有效的提高了材料的导热性能。
Description
技术领域
本发明属于热固性增强材料技术领域,特别是涉及一种导热性高的环氧玻纤布层压板及其制备方法。
背景技术
环氧树脂由于其轻质、高强、耐腐蚀性能良好、电绝缘性能好、易于加工成型、生产原料来源广泛、性价比高等优点,目前已成为不仅是日常生活中还是国防科技中的一种常见材料。而环氧玻纤布层压板作为一种利用玻璃纤维改性增强的环氧树脂材料,由于其更佳的机械性能、绝缘性能与良好的加工型,得到了更为广泛的应用。目前环氧玻纤布层压板主要应用于电子产品、交通工具、建筑等领域。
然而由于单纯的环氧玻纤布层压板不具有轻质、更高的机械性能、抗冲击性能、耐热性等,目前科研人员已经开发出了多种改性环氧玻纤布层压板材料,现有的改性添加剂主要有:碳纤维、空心玻璃微珠、滑石粉、木纤维等,例如:
中国专利CN103419439B公开了一种低介电常数CEM-3覆铜板的制造方法,其在体系中引入了低介电填料硅微粉或空心玻璃微珠,可以获得介电常数3.2-3.9的一系列不同介电常数的CEM-3覆铜板。
中国专利CN104191794B公开了一种层压板的制备方法,其通过在层压板胶液配方中添加带电荷填料,以及在层压过程中采用电场的方法,用于层压板的生产,解决了由于树脂和铜箔热膨胀系数和热传导系数差异太大的导致分层爆板的问题。
随着材料科学的日益发展,石墨烯作为一种明星材料,由于其独特的空间二位结构所带来的高机械性能、高电导率、高导热率等性能,被如今越来越多的材料领域科研工作者所关注。
由于现有的环氧玻纤布层压板导热性不高,因此,本发明开发了一种利用石墨烯对环氧玻纤布层压板进行改性以提高原有材料导热性能的层压板以及其制备方法,通过这种方法可显著提高提高材料的导热性能,产品可以更好的在电子、电工、交通、日用品等领域进行应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种环氧玻纤布层压板及其制备方法。本发明具有导热性能高,制备方法简单等优点。
为了达到上述的目的,本发明采取以下技术方案:
一种环氧玻纤布层压板,所述的层压板由玻璃纤维布涂布混合胶液再经层压热固化制成,所述混合胶液包括以下重量份的组分:
优选的,所述玻璃纤维布的型号为1080、2116、7628或1506。
优选的,所述环氧树脂选自双酚A型环氧树脂、双酚F型酚醛树脂、双酚S型酚醛树脂、溴化环氧树脂、含磷环氧树脂和多官能团环氧中的一种或几种的组合。
优选的,所述的固化剂选自双氰胺(DCD)、酸酐、酚醛、二氨基二苯砜和二氨基二苯胺中的一种或多种。
优选的,所诉促进剂选自二甲基咪唑(2-MI)、四甲基咪唑、二苯基咪唑、和十一烷基咪唑中的一种或多种。
优选的,所述溶剂为N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、四氢呋喃、丙酮或丁酮的一种或几种
优选的,所述石墨烯分散液为石墨烯溶于溶剂中获得,所述溶剂为N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、四氢呋喃、水、乙醇、异丙醇的一种或几种;所述石墨烯是1-20层的石墨烯。
本发明还提供一种上述环氧玻纤布层压板的制备方法,包括如下步骤:
(1)将固化剂和促进剂溶于溶剂中;
(2)在固化剂和促进剂的混合溶剂中加入环氧树脂与石墨烯分散液,并搅拌混合均匀,得到混合胶液;
(3)取一定量的混合胶液均匀涂布与玻璃纤维布上,然后烘干,制备成半固化片;
(4)取上述半固化片叠置,进行热压处理,得到最终改性的玻纤布层压板。
优选的,所述步骤(1)中溶剂为N,N-二甲基甲酰胺。
优选的,所述步骤(2)中搅拌速度为600-1500r/min。
优选的,所述半固化片叠置层数为2-8层。具体层数的选择根据所需制备的目标环氧玻纤布层压板的具体厚度来确定。
优选的,所述热压处理的具体过程为:将叠置的半固化片置于两片不锈钢板之间,在100-230℃的条件下进行压制,压制的单位面压力为0.01-4MPa,压制后于160-230℃进行保温,保温时间为10-60min,所述保温阶段单位面压力为2-4Mpa。
优选的,将叠置的半固化片置于两片不锈钢板之间还包括在所述半固化片与不锈钢板接触的表面覆一层离型膜。
本发明通过石墨烯对环氧玻纤布层压板材料进行改性可显著降低材料的热阻抗,所制备得到的层压板材料热阻抗为10-15℃·cm2/W,有效的提高了材料的导热性能。
具体实施方式
以下具体实施例是对本发明提供的方法与技术方案的进一步说明,但不应理解成对本发明的限制。
实施例1:
将质量份数为2.6的固化剂(DCD)与质量份数为0.08的促进剂(2-MI)溶解于质量份数为30的DMF溶剂中;
在所制备的固化剂与促进剂的混合溶剂中加入质量份数为125的901环氧树脂与质量份数为10的固含量为0.5%石墨烯/DMF分散液;
将上述混合溶液放于转速为1000r/min的转搅拌条件下,于常温(25℃)下搅拌6h,制备成混合胶液;
取24g的混合胶液均匀的涂布于30*28cm大小的型号为7628玻璃纤维布上;
将制备成的涂布有均匀混合胶液的玻璃纤维布放于温度为170℃的鼓风烘箱中烘烤3.3min的时间,取出,制备成半固化片;
取3张半固化片叠置,并在上下表面放入离型膜,再在离型膜上加入不锈钢板放于叠片式压机中,在温度为100-170℃下进行压制,压制后在170℃下保温,保温时间为50分钟,保温阶段单位面压力为2.2Mpa,得到最终改性玻纤布层压板,将该材料命名为a1。
实施例2:
将质量份数为2.6的固化剂(DCD)与质量份数为0.08的促进剂(2-MI)溶解于质量份数为30的DMF溶剂中;
在所制备的固化剂与促进剂的混合溶剂中加入质量份数为125的901环氧树脂与质量份数为20的固含量为0.5%石墨烯/DMF分散液
将上述混合溶液放于转速为700r/min的转搅拌条件下,于常温(25℃)下搅拌6h,制备成混合胶液;
取一质量为24g的混合胶液均匀的涂布于30*28cm大小的型号为7628玻璃纤维布上;
将制备成的涂布有均匀混合胶液的玻璃纤维布放于温度为170℃的鼓风烘箱中烘烤3.3min的时间,取出,制备成半固化片;
取3张半固化片叠置,并在上下表面放入离型膜,再在离型膜上加入不锈钢板放于叠片式压机中,在温度为100-170℃下进行压制,压制后在170℃下保温,保温时间为50分钟,保温阶段单位面压力为2.2Mpa,得到最终改性玻纤布层压板,将该材料命名为a2。
实施例3:
将质量份数为2.6的固化剂(DCD)与质量份数为0.08的促进剂(2-MI)溶解于质量份数为30的DMF溶剂中;
在所制备的固化剂与促进剂的混合溶剂中加入质量份数为125的901环氧树脂与质量份数为30的固含量为0.5%石墨烯/DMF分散液
将上述混合溶液放于转速为1000r/min的转搅拌条件下,于常温(25℃)下搅拌6h,制备成混合胶液;
取一质量为24g的混合胶液均匀的涂布于30*28cm大小的型号为7628玻璃纤维布上;
将制备成的涂布有均匀混合胶液的玻璃纤维布放于温度为170℃的鼓风烘箱中烘烤3.3min的时间,取出,制备成半固化片;
取3张半固化片叠置,并在上下表面放入离型膜,再在离型膜上加入不锈钢板,放于叠片式压机中,在温度为100-170℃下进行压制,压制后在170℃下保温,保温时间为50分钟,保温阶段单位面压力为2.2Mpa,得到最终改性玻纤布层压板,将该材料命名为a3。
对比例:
将质量份数为2.6的固化剂(DCD)与质量份数为0.08的促进剂(2-MI)溶解于质量份数为30的DMF溶剂中;
在所制备的固化剂与促进剂的混合溶剂中加入质量份数为125的901环氧树脂;
将上述混合溶液放于转速为1000r/min的转搅拌条件下,于常温(25℃)下搅拌6h,制备成混合胶液;
取24g的混合胶液均匀的涂布于30*28cm大小的型号为7628玻璃纤维布上;
将制备成的涂布有均匀混合胶液的玻璃纤维布放于温度为170℃的鼓风烘箱中烘烤3.3min的时间,取出,制备成半固化片;
取3张半固化片叠置,并在上下表面放入离型膜,再在离型膜上加入不锈钢板,放于叠片式压机中,在温度为100-170℃下进行压制,压制后在170℃下保温,保温时间为50分钟,保温阶段单位面压力为2.2Mpa,得到最终改性玻纤布层压板,将该材料命名为b1。
实施例4:导热性能测试
导热环氧树脂的热阻抗是通过导热分析仪在室温下进行测试的。该热阻抗测试遵照ASTM-5470标准。
将上述实施例1-3和对比例得到的层压板进行导热性测试,结果如表1所示:
表1层压板导热性能检测结果
试样 | 热阻抗(℃·cm2/W) |
a1 | 14.13 |
a2 | 12.88 |
a3 | 11.56 |
b1 | 15.88 |
由以上实施例和对比例导热性能测试结果可知,本发明通过添加石墨烯对环氧玻纤布层压板进行改性,可显著降低材料的热阻抗,能够很好的提高层压板的导热性能。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明方法及其核心思想。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以对本发明进行若干改进和修饰,这些改进和修饰也落入本发明权利要求保护范围内。
Claims (10)
1.一种环氧玻纤布层压板,所述的层压板由玻璃纤维布涂布混合胶液再经层压热固化制成,其特征在于,所述混合胶液包括以下重量份的组分:
2.根据权利要求1所述的环氧玻纤布层压板,其特征在于,所述玻璃纤维布的型号为1080、2116、7628或1506。
3.根据权利要求1所述的环氧玻纤布层压板,其特征在于,所述环氧树脂选自双酚A型环氧树脂、双酚F型酚醛树脂、双酚S型酚醛树脂、溴化环氧树脂、含磷环氧树脂和多官能团环氧中的一种或几种的组合。
4.根据权利要求1所述的环氧玻纤布层压板,其特征在于,所述的固化剂选自双氰胺(DCD)、酸酐、酚醛、二氨基二苯砜和二氨基二苯胺中的一种或多种;所诉促进剂选自二甲基咪唑(2-MI)、四甲基咪唑、二苯基咪唑、和十一烷基咪唑中的一种或多种;所述溶剂为N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、四氢呋喃、丙酮或丁酮的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的环氧玻纤布层压板,其特征在于,所述石墨烯分散液为石墨烯溶于溶剂中获得,所述溶剂为N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、四氢呋喃、水、乙醇、异丙醇的一种或几种;所述石墨烯为1-20层的石墨烯。
6.一种如权利要求1-5所述的环氧玻纤布层压板的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)将固化剂和促进剂溶于溶剂中;
(2)在固化剂和促进剂的混合溶剂中加入环氧树脂与石墨烯分散液,并搅拌混合均匀,得到混合胶液;
(3)取一定量的混合胶液均匀涂布与玻璃纤维布上,然后烘干,制备成半固化片;
(4)取上述半固化片叠置,进行热压处理,得到最终改性的玻纤布层压板。
7.如权利要求6所述的一种环氧玻纤布层压板的制备方法,其特征在于,所述步骤(1)中溶剂为N,N-二甲基甲酰胺。
8.如权利要求6所述的一种环氧玻纤布层压板的制备方法,其特征在于,所述步骤(2)中搅拌速度为600-1500r/min。
9.如权利要求6所述的一种环氧玻纤布层压板的制备方法,其特征在于,所述半固化片叠置层数为2-8层,;优选的,所述热压处理的具体过程为:将叠置的半固化片置于两片不锈钢板之间,在100-230℃的条件下进行压制,压制的单位面压力为0.01-4MPa,压制后于160-230℃进行保温,保温时间为10-60min,所述保温阶段单位面压力为2-4Mpa。
10.如权利要求6所述的一种环氧玻纤布层压板的制备方法,其特征在于,将叠置的半固化片置于两片不锈钢板之间还包括在所述半固化片与不锈钢板接触的表面覆一层离型膜。
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