CN113402743A - 一种环氧树脂灌封料的制备方法 - Google Patents

一种环氧树脂灌封料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种环氧树脂灌封料的制备方法，其解决了现有灌封料强度较低的技术问题，其包括如下步骤：(1)将纤维置于含碱金属硅酸盐的反相微乳液中，使用盐酸沉淀，经原位生长，在纤维表面生成二氧化硅，经清洗、烘干后，得到多尺度一维增强体；(2)将步骤(1)中制备的多尺度一维增强体与环氧树脂超声分散，然后均匀分散，制得灌封料A组分；将固化剂、促进剂和零维无机填料制得灌封料B组分；(3)将所述A组分及所述B组分混合，得到环氧树脂基灌封材料。本发明可用于灌封料的制备领域。

Description

一种环氧树脂灌封料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种环氧树脂基复合材料的制备方法，具体地说，涉及一种环氧树脂灌封料的制备方法。
背景技术
环氧树脂灌封料因其优异的力学性能、热学性能和电绝缘性能被广泛用于电子元器件结构的强化，增加内部元件及线路间的绝缘性，提升对外来冲击和震动的抵抗力，从而实现绝缘保护、防水防潮等目的。而高度交联后的环氧树脂质脆、韧性差，需要对其进行增强增韧来满足实际使用需求。使用纤维和无机粒子对环氧树脂进行增强增韧为现今主流方法，而纤维、无机粒子与环氧树脂间相容性，填料间的团聚、沉降造成灌封料性能下降成为亟待解决的问题。
为改善填料与基体树脂间的相容性，填料的表面改性一直是主流方法。公开号为CN107841091A的中国发明专利申请公开了一种强韧性环氧灌封材料的制备方法，通过在玄武岩纤维表面嵌入纳米碳酸钙，高温处理后除去碳酸钙在玄武岩纤维表面留下凹槽，再用珍珠岩材料球磨填充玄武岩纤维的表面凹槽，高温处理后得到比表面积大的锚固纤维，在树脂内部形成了交联结构，改善了环氧灌封材料的韧性。但这种改性方法改性温度高，且韧性的提升在一定程度上降低了拉伸强度。
公开号为CN104231993A的中国发明专利申请公开了一种改性无机纳米粒子增韧环氧树脂灌封胶的制备方法，通过对无机纳米粒子的聚苯胺改性来改善无机纳米粒子与基体树脂的相容性，从而达到增韧的目的。而仅使用纳米粒子进行单尺度增韧，灌封料的力学强度会因为材料本身的局限性导致其拉伸强度的下降。
发明内容
本发明就是为了解决现有灌封料强度较低的技术问题，提供一种低粘高强高抗压环氧树脂灌封料的制备方法。
为此，本发明提供一种环氧树脂灌封料的制备方法，其包括如下步骤：(1)多尺度一维增强体的制备：将10～30质量份纤维置于605～970质量份含碱金属硅酸盐的反相微乳液中，然后使用盐酸沉淀，经原位生长，在纤维表面生成纳米尺度的二氧化硅，经清洗、烘干后，得到多尺度一维增强体；所述含碱金属硅酸盐的反相微乳液组分质量比为：碱金属硅酸盐水溶液:烃:醇:表面活性剂＝(500～750):(50～90):(50～100):(5～30)；(2)灌封料组分的制备：将所述步骤(1)中制备的多尺度一维增强体与环氧树脂超声分散，然后均匀分散，制得灌封料A组分，所述环氧树脂与多尺度复合增强体重量份数比为：(50～100):(20～50)；将固化剂、促进剂和零维无机填料进行高速搅拌均匀，制得灌封料B组分，所述固化剂、促进剂和零维无机填料比为(50～90):(2～6):(80～120)；(3)灌封料的制备：将所述A组分及所述B组分按照重量份数比1:(1～2)混合，在室温400-600rpm下高速搅拌均匀，得到环氧树脂基灌封材料。
优选的，所述步骤(1)中，纤维为玄武岩纤维、玻璃纤维、芳纶纤维的一种或几种。
优选的，所述步骤(1)中，碱金属硅酸盐为硅酸钠、硅酸钾或其混合物。
优选的，所述步骤(1)中，碱金属硅酸盐中二氧化硅含量25％～45％，模数1～3。
优选的，所述步骤(1)中，烃类为植物油或动物油中的一种或其混合组合，所述醇为乙醇、丙醇，丁醇中的一种或多种。
优选的，所述步骤(1)中，表面活性剂为单月桂基磷酸酯、月桂醇醚磷酸酯、椰油酸二乙醇酰胺、椰油酰胺丙基二甲胺乙内酯的一种或几种。
优选的，所述步骤(2)中，环氧树脂为双酚A型缩水甘油醚、缩水甘油酯型、多酚型缩水甘油醚、脂肪族缩水甘油醚的一种或几种。
优选的，所述步骤(2)中，固化剂为甲基四氢邻苯二甲酸酐、液体甲基六氢邻苯二甲酸酐、六氢邻苯二甲酸酐或甲基纳迪克酸酐。
优选的，所述步骤(2)中，促进剂为N,N-二甲基-1,3-丙二胺、2-甲基咪唑或2-乙基-4-甲基咪唑。
优选的，所述步骤(2)中，零维无机填料为碳化硅、硅微粉、碳酸钙、氧化铝的一种或几种，所述零维无机填料粒径范围为10～70μm。
本发明具有以下有益效果：
本发明利用反向微乳液制备了负载纳米二氧化硅的增强纤维即多尺度一维增强体，同时采用零维无机填料用于对多尺度增强的灌封料增强，具体地说：
1.本发明采用“反相微乳液”的方法，在纤维表面原位生长纳米二氧化硅，制备多尺度一维增强体，使得纳米二氧化硅在环氧树脂中的分布随纤维的分布而分布得更加均匀，减小了填料的团聚。
2.本发明使用多尺度一维增强体与零维无机填料复合增强环氧树脂，构建了多维多尺度的增强体系，使得其粘度较低。
3.因为多尺度增强的协同效应，改善了灌封材料的力学性能及成型收缩率。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步描述。
各实施方式中，复合材料的拉伸强度和抗压强度通过美国Instron-1121万能材料试验机测试得到，抗压强度测试标准为GB/T1041-2008；拉伸强度测试标准为GB/T 1040-1992，成型收缩率测试标准为GB/T15585-1995。
实施例1
多尺度一维增强体的制备：将750g硅酸钠的水溶液(模数为2)加入到70g植物油、65g丁醇以及20g椰油酸二乙醇酰胺的混合物中，待混合完全后放入1mm玻璃纤维10g，然后加入盐酸至沉淀不再产生，取出纤维，在160℃下烘干4h，得到一维多尺度增强体。
灌封料组分的制备：称取按以上配方制得的多尺度一维增强体40份与70份缩水甘油酯型环氧树脂TDE85先超声分散，然后通过三辊混炼机均匀分散制得A组分。将60份甲基纳迪克酸酐固化剂，2份咪唑促进剂，100份10μm硅微粉颗粒在500rpm的转速下搅拌分散制得B组分。
灌封料的制备：将A、B组分按照重量份数比为1:1.8在室温400rpm高速搅拌下混合，得到高强低粘高抗压环氧树脂基灌封材料。
实施例2
多尺度一维增强体的制备：将500g硅酸钠的水溶液(模数为1)加入到50g植物油、50g乙醇以及30g椰油酰胺丙基二甲胺乙内酯的混合物中，待混合完全后放入2mm玄武岩纤维20g，然后加入盐酸至沉淀不再产生，取出纤维，在150℃下烘干3h，得到一维多尺度增强体。
灌封料组分的制备：称取按以上配方制得的多尺度一维增强体20份与50份双酚A型缩水甘油醚E44先超声分散，然后通过三辊混炼机均匀分散制得A组分。将90份甲基四氢邻苯二甲酸酐固化剂，6份N,N-二甲基-1,3-丙二胺促进剂，120份10μm碳酸钙颗粒在500rpm的转速下搅拌分散制得B组分。
灌封料的制备：将A、B组分按照重量份数比为1:2在室温500rpm高速搅拌下混合，得到高强低粘高抗压环氧树脂基灌封材料。
实施例3
多尺度一维增强体的制备：将600g硅酸钠的水溶液(模数为3)加入到55g植物油、100g丙醇以及6g单月桂基磷酸酯的混合物中，待混合完全后放入3mm芳纶纤维30g，然后加入盐酸至沉淀不再产生，取出纤维，在200℃下烘干4h，得到一维多尺度复合增强体。
灌封料组分的制备：称取按以上配方制得的多尺度一维增强体50份与100份脂肪族缩水甘油醚型环氧树脂十二烷基缩水甘油醚先超声分散，然后通过三辊混炼机均匀分散制得A组分。将50份六氢邻苯二甲酸酐固化剂，4份2-乙基-4-甲基咪唑促进剂，80份70μm碳化硅颗粒在500rpm的转速下搅拌分散制得B组分。
灌封料的制备：将A、B组分按照重量份数比为1:1在室温600rpm高速搅拌下混合，得到高强低粘高抗压环氧树脂基灌封材料。
对比例1
本对比例1与实施例1的区别在于直接采用长度为1mm的玻璃纤维，进行灌封胶的制备。
对比例2
本对比例2与实施例1的区别在于仅使用聚苯胺改性的硅微粉进行灌封胶的制备。
表1 实施例1-4及对比例1-2制成品的性能参数
Figure BDA0003164803850000051
惟以上所述者，仅为本发明的具体实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，故其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修改，皆应仍属本发明权利要求书涵盖之范畴。

Claims (10)

1.一种环氧树脂灌封料的制备方法，其特征是：包括如下步骤：
(1)多尺度一维增强体的制备：将10～30质量份纤维置于605～970质量份含碱金属硅酸盐的反相微乳液中，然后使用盐酸沉淀，经原位生长，在纤维表面生成纳米尺度的二氧化硅，经清洗、烘干后，得到多尺度一维增强体；所述含碱金属硅酸盐的反相微乳液组分质量比为：碱金属硅酸盐水溶液:烃:醇:表面活性剂＝(500～750):(50～90):(50～100):(5～30)；
(2)灌封料组分的制备：将所述步骤(1)中制备的多尺度一维增强体与环氧树脂超声分散，然后均匀分散，制得灌封料A组分，所述环氧树脂与多尺度复合增强体重量份数比为：(50～100):(20～50)；将固化剂、促进剂和零维无机填料进行高速搅拌均匀，制得灌封料B组分，所述固化剂、促进剂和零维无机填料比为(50～90):(2～6):(80～120)；
(3)灌封料的制备：将所述A组分及所述B组分按照重量份数比1:(1～2)混合，搅拌均匀，得到环氧树脂基灌封材料。
2.根据权利要求1所述的环氧树脂灌封料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，纤维为玄武岩纤维、玻璃纤维、芳纶纤维的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的环氧树脂灌封料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，碱金属硅酸盐为硅酸钠、硅酸钾或其混合物。
4.根据权利要求3所述的环氧树脂灌封料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，碱金属硅酸盐中二氧化硅含量25％～45％，模数1～3。
5.根据权利要求1所述的环氧树脂灌封料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，烃类为植物油或动物油中的一种或其混合组合，所述醇为乙醇、丙醇，丁醇中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的环氧树脂灌封料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，表面活性剂为单月桂基磷酸酯、月桂醇醚磷酸酯、椰油酸二乙醇酰胺、椰油酰胺丙基二甲胺乙内酯的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的环氧树脂灌封料的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，环氧树脂为双酚A型缩水甘油醚、缩水甘油酯型、多酚型缩水甘油醚、脂肪族缩水甘油醚的一种或几种。
8.根据权利要求1所述的环氧树脂灌封料的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，固化剂为甲基四氢邻苯二甲酸酐、液体甲基六氢邻苯二甲酸酐、六氢邻苯二甲酸酐或甲基纳迪克酸酐。
9.根据权利要求1所述的环氧树脂灌封料的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，促进剂为N,N-二甲基-1,3-丙二胺、2-甲基咪唑或2-乙基-4-甲基咪唑。
10.根据权利要求1所述的环氧树脂灌封料的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，零维无机填料为碳化硅、硅微粉、碳酸钙、氧化铝的一种或几种，所述零维无机填料粒径范围为10～70μm。
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