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绿色环保型麻纤维增强热固性树脂电子封装材料的研究

作　者: 王琼
导　师: 王俊勃; 杨敏鸽
学　校: 西安工程大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 苎麻纤维热固性树脂电子封装氢氧化物
分类号: TQ323.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

在天然植物纤维中，苎麻等麻纤维是一种资源丰富、环保无污染的天然纤维，国内外研究发现通过麻纤维与不同热固性树脂复合并加入无机填料，制成的材料具有密度小、优良的电气绝缘性能、优良的介电性能和原材料环保、便宜且容易加工等特点，这些正是封装材料所必需的特性。本文采用化学共沉淀法制备纳米Sn（OH）₄或Al（OH）₃颗粒，对苎麻布和苎麻原麻进行不同的处理，采用模压成型法制得四种复合材料：苎麻布/环氧树脂复合材料、原麻/环氧树脂复合材料、苎麻布/不饱和树脂复合材料、原麻/不饱和树脂复合材料，并确定了四种复合材料的成型工艺及最优工艺参数。通过DSC、红外光谱、紫外光谱、TG、扫描电镜、透射电镜、力学测试等分析手段，分析了苎麻纤维、Sn（OH）₄和Al（OH）₃颗粒的性质，研究了Sn（OH）₄或Al（OH）₃含量对复合材料的力学性能、热性能、电性能以及阻燃性能的影响。主要结论如下：（1）复合材料的断裂形貌可以从SEM图片看出，其断面结构较平整；复合材料的拉伸强度与粉体的含量和种类有关，且拉伸强度随着粉体含量的增加呈先增加后降低的趋势；其中以苎麻布为增强相的复合材料的拉伸性能比较好最高达到84.32MPa；（2）复合材料的热失重分为三个阶段：室温开始到290℃左右，这段称为干燥脱水阶段，失重率小于3%；第二阶段是从300⁵00℃，发生氢氧化物的脱水反应及苎麻纤维树脂的热解碳化阶段，失重率约80%；500¹200℃左右为深度碳化阶段，失重率为10%左右；故复合材料的使用温度应控制在300℃以下；（3）复合材料的介电性能与粉体的含量、比例及比表面积大小有关；介电常数和介电损耗随单一粉体含量的增加呈增大趋势；当总粉体含量相同，粉体比例不同时，介电常数和介电损耗随着Sn（OH）₄比例的下降呈降低趋势，且当比例为1:2时介电性能最好，最低介电常数和介电损耗分别达到4.09和0.007；（4） Al（OH）₃的热分解温度比Sn（OH）₄的较低，能释放出更多的结晶水，受热后能够吸收更多的热量，故Al（OH）₃的阻燃效果比较好，且随着含量的增加阻燃效果越好。其中添加14%Al（OH）₃的原麻/环氧树脂复合材料阻燃效果最好，达到了FH-1；（5）复合材料的导热系数随着粉体含量的增加呈上升趋势，且掺杂Al（OH）₃的复合材料要比掺杂Sn（OH）₄复合材料的导热系数要大。

全文目录

摘要  2-3
ABSTRACT  3-8
1 绪论  8-18
  1.1 苎麻纤维简介及改性  8-11
    1.1.1 苎麻纤维简介  8-9
    1.1.2 苎麻纤维的改性  9-11
  1.2 热固性树脂基体简介  11-13
  1.3 纳米粒子简介及制备方法  13-14
    1.3.1 纳米粒子简介  13
    1.3.2 纳米粒子的制备方法  13-14
  1.4 电子封装材料简介  14
  1.5 课题的背景和意义  14-15
  1.6 当前存在的问题  15
  1.7 研究的目的和主要内容  15-18
2 苎麻纤维的结构与分析  18-24
  2.1 苎麻纤维性能测试方法  18
    2.1.1 红外吸收光谱测试方法  18
    2.1.2 紫外吸收光谱测试方法  18
    2.1.3 热分析测试方法  18
    2.1.4 材料微观结构表征（SEM）  18
    2.1.5 材料物相组成表征（XRD）  18
  2.2 苎麻纤维的测试与分析  18-23
    2.2.1 红外吸收光谱分析  18-19
    2.2.2 紫外吸收光谱分析  19-20
    2.2.3 XRD 结果分析  20
    2.2.4 DSC 测试分析  20-21
    2.2.5 TG 结果与分析  21-22
    2.2.6 SEM 结果与分析  22-23
  2.3 本章小结  23-24
3 纳米氢氧化物的制备与分析  24-32
  3.1 氢氧化物的制备  24-27
    3.1.1 实验试剂与仪器  24
    3.1.2 分散剂的选择  24-25
    3.1.3 制备过程  25-27
  3.2 纳米粉体的测试与表征  27
    3.2.1 差热分析（DTA）分析  27
    3.2.2 比表面积分析  27
    3.2.3 材料物相组成表征（XRD）  27
    3.2.4 透射电镜（TEM）分析  27
  3.3 氢氧化物的测试结果与分析  27-31
    3.3.1 氢氧化物的热失重和差热分析  27-29
    3.3.2 比表面积测试结果与分析  29
    3.3.3 XRD 测试结果与分析  29-30
    3.3.4 TEM 测试结果与分析  30-31
  3.4 本章小结  31-32
4 复合材料的制备  32-40
  4.1 模具设计  32
  4.2 成型前的准备  32-33
    4.2.1 苎麻纤维的处理  32-33
    4.2.2 树脂的准备  33
  4.3 工作原理  33
  4.4 压制工艺  33-34
  4.5 压制过程  34-35
  4.6 试样的制备  35-36
  4.7 正交试验结果  36-39
    4.7.1 苎麻布/环氧树脂复合材料的正交试验测试结果与分析  36-37
    4.7.2 原麻/环氧树脂复合材料的正交试验测试结果与分析  37
    4.7.3 苎麻布/不饱和树脂复合材料的正交试验测试结果与分析  37-38
    4.7.4 原麻/不饱和树脂复合材料的正交试验测试结果与分析  38-39
  4.8 本章小结  39-40
5 复合材料的性能测试结果与分析  40-66
  5.1 复合材料的测试与表征  40-41
    5.1.1 材料力学性能的测试方法  40-41
    5.1.2 材料热失重测试方法  41
    5.1.3 材料微观结构表征（SEM）  41
    5.1.4 材料导热性的测定  41
    5.1.5 材料介电性能测试方法  41
  5.2 粉体含量对复合材料的力学性能的影响  41-48
    5.2.1 苎麻布/环氧树脂复合材料力学性能结果与分析  41-43
    5.2.2 原麻/环氧树脂复合材料力学性能结果与分析  43-44
    5.2.3 苎麻布/不饱和树脂复合材料力学性能结果与分析  44-45
    5.2.4 原麻/不饱和树脂复合材料力学性能结果与分析  45-48
  5.3 SEM 结果与分析  48-51
    5.3.1 苎麻布/环氧树脂复合材料 SEM 结果与分析  48
    5.3.2 原麻/环氧树脂复合材料 SEM 结果与分析  48-49
    5.3.3 苎麻布/不饱和树脂复合材料 SEM 结果与分析  49-50
    5.3.4 原麻/不饱和树脂复合材料 SEM 结果与分析  50-51
  5.4 热失重结果与分析  51-55
    5.4.1 苎麻布/环氧树脂复合材料的热失重结果与分析  51-52
    5.4.2 原麻/环氧树脂复合材料的热失重结果与分析  52
    5.4.3 苎麻布/不饱和树脂复合材料的热失重结果与分析  52-53
    5.4.4 原麻/不饱和树脂复合材料的热失重结果与分析  53-55
  5.5 介电性能测试结果与分析  55-62
    5.5.1 苎麻布/环氧树脂复合材料介电性能测试结果与分析  55-56
    5.5.2 原麻/环氧树脂复合材料介电性能测试结果与分析  56-58
    5.5.3 苎麻布/不饱和树脂复合材料介电性能测试结果与分析  58-59
    5.5.4 原麻/不饱和树脂复合材料介电性能测试结果与分析  59-62
  5.6 阻燃性能测试结果与分析  62
  5.7 导热性能测试结果与分析  62-63
  5.8 本章小结  63-66
6 结论与展望  66-68
  6.1 结论  66-67
  6.2 展望  67-68
参考文献  68-71
攻读学位期间发表文章与申请专利目录  71-74
致谢  74

绿色环保型麻纤维增强热固性树脂电子封装材料的研究

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