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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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。
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