PTC导电复合材料用环氧保护层

摘要

PTC导电复合材料作为一种具有温敏、限流、节能和安全等优点的新兴的材料和元件，得到了广泛的应用。如何延长PTC导电复合材料的使用寿命也成为了一个热门的研究课题。其中一种很重要的方法就是涂层保护法。环氧树脂是聚合物复合材料中应用最广泛的基体树脂之一，它是一种重要的热固性树脂。它具有粘接强度大、绝缘性能好、耐高温等很多优点，可以很好的应用在PTC导电复合材料的保护方面。环氧涂层的阻隔性是衡量其对PTC导电复合材料保护性能好坏的一个重要标准，因此提高环氧涂层的阻隔性有着重要的意义。同时，环氧树脂固化物是一般具有高交联密度的三维网状结构，分子链运动困难，容易产生较大的内应力，所以脆性大，抗冲击强度较低。因此，需要对环氧树脂进行增韧改性以达到更广泛的应用。
　　本论文是通过在环氧树脂主链中引入萘环的方式，提高环氧树脂固化产物的阻隔性。实验内容包括：环氧树脂单体的制备、配方的选择，固化工艺条件的研究以及固化物的改性和表征。主要通过1H-NMR、FTIR、DSC、XRD、DMA、TG、拉伸测试、吸水率测试、阻隔性测试等多种测试方法，对所制备的环氧树脂以及其固化产物进行表征，得出结论如下：
　　1）、通过正交试验以及对所制备的二羟基萘型环氧树脂的环氧值的测定，得出最佳反应的工艺条件：2,7-DON/ECH为1:4，NaOH的浓度为25wt％，反应温度为80℃，反应时间为2h，得到二羟基萘型环氧树脂的环氧值为0.466，状态为墨绿色粘稠状液体。对该产物进行FTIR和1H-NMR表征，证实二羟基萘型环氧树脂的结构。
　　2）、采用DSC对二羟基萘型环氧树脂/DDS体系的固化反应进行探究，根据热固化动力学得出理论恒温固化温度为190℃。根据红外光谱分析，190℃条件下最佳固化时间为4h左右。
　　3）、根据 XRD测试结果分析，萘环的引入减少了分子链之间的距离，使分子链排列更加紧密；固化时间的不同也会影响其分子链之间的距离。在190℃固化4h的条件下固化产物的分子链间距最小。
　　4）、根据拉伸剪切强度测试结果分析，二羟基萘型环氧树脂固化物的拉伸剪切强度要低于双酚A型环氧树脂固化物的拉伸剪切强度，但是加入端羧基丁腈橡胶后，其固化物的拉伸剪切强度显著增加，增加趋势随增韧剂的含量的增加呈先增加后减小的趋势，最佳添加量为6phr。
　　5）、通过DMA、TG和阻隔性测试结果分析，萘环的引入提高了环氧树脂的储能模量、损耗因子、热稳定性和阻隔性，降低了吸水率；而端羧基丁腈橡胶增韧剂的加入会降低其储能模量、损耗因子、热稳定性和阻隔性，提高其吸水率。综合考虑，二羟基萘型环氧树脂在端羧基丁腈橡胶添加量为3phr左右时，具有最优的性能。

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第一章 绪论

1.1 前言

1.2 环氧树脂涂料

1.2.1 环氧树脂涂料的组成

1.2.2 环氧树脂涂料的粘接机理

1.2.3 环氧涂料在电子电器方面的应用

1.3 阻隔性改性

1.3.1 渗透机理

1.3.2 提高阻隔性的方法

1.3.3 环氧涂层阻隔性提高方法的研究进展

1.4 增韧改性

1.4.1 橡胶增韧

1.4.2 橡胶增韧机理

1.4.3 相分离热力学和动力学

1.5 本课题的研究内容

第二章 二羟基萘型环氧树脂的合成与表征

2.1 实验部分

2.1.1 实验原料及试剂

2.1.2 实验仪器

2.1.3 二羟基萘型环氧树脂的合成

2.1.3 二羟基萘型环氧树脂的表征

2.2 结果与讨论

2.2.1 二羟基萘型环氧树脂的合成机理

2.2.2 二羟基萘型环氧树脂的环氧值的测定

2.2.3 二羟基萘型环氧树脂的红外光谱分析

2.2.4 二羟基萘型环氧树脂的 1H-NMR分析

2.3 小结

第三章 二羟基萘型环氧树脂的固化与表征

3.1 实验部分

3.1.1 实验原料及试剂

3.1.2 固化样品的制备

3.1.3 测试与表征

3.2 结果与讨论

3.2.1 固化机理

3.2.2 差示扫描量热法结果与讨论分析

3.2.3 红外光谱测试结果讨论与分析

3.2.4 XRD测试结果讨论与分析

3.2.5 力学性能讨论与分析

3.2.6 SEM讨论与分析

3.2.7 DMA测试结果讨论与分析

3.2.8 热性能测试结果讨论与分析

3.2.9 吸水率测试结果讨论与分析

3.3.10 阻隔性能测试结果与讨论

3.3 小结

第四章 结论

参考文献

致谢