环氧树脂DDS固化剂体系介电常数和介质损耗因数的研究

1、环氧树脂环氧树脂/DDS 固化剂体系介电常数和介质损耗因数的研究固化剂体系介电常数和介质损耗因数的研究BY ADMIN 五月 18TH, 2010 349 VIEWS 翻译 环氧树脂/DDS 固化剂体系介电常数和介质损耗因数的研究 马寒冰 1,2, 唐 超 2, 唐安斌 2, 马庆柯 2, 杨 波 2, 王 港 1(1.西南科技大学, 四川 绵阳 621010; 2.四川东材企业集团, 四川 绵阳 621000)1 前言环氧树脂由于具有较好的粘合性、电绝缘性、耐 化学药品性, 且强度高、耐热高、粘附力强、收缩性 好、稳定性高、适应性强和工艺性好, 在电气、化工等 领域得到了广泛应用, 而固化过

2、程直接影响其应用 效果1。环氧树脂固化过程对其耐热性和机械性能 的影响已经有大量的研究成果2, 但在树脂介电性 能方面则少见报道。4, 4二氨基二苯基砜(DDS) 作为环氧的一种胺 类固化剂, 克服了大多数胺有毒的缺点, 但又保留了 芳香胺固化剂的优点, 是一种优良的环氧树脂固化 剂。笔者主要对 DDS 与环氧树脂的配比及后固化时 间对固化树脂介电性能的影响进行了研究。2 实验部分2.1 实验试剂树脂: 环氧树脂 E51, 环氧值 0.51; 固化剂: DDS。2.2 实验过程及性能测试方法将 E51 环氧树脂加热至 100, 按重量 10% 35%的比例加入 DDS, 搅拌 20min, 浇

3、入直径为 10cm 的钢盘模具中, 在 100、120、140、160 预固化 2h, 再在 180下固化 1h16h。 试样的介电常数和介质损耗因数在精密介电损 耗因数和电容电桥上测定, 体积电阻在高阻计上测 定, 样品厚度用板厚千分尺测定。3 结果与讨论3.1 DDS 固化剂 /环氧树脂配比对固化树脂性能的 影响芳香胺固化剂 DDS 的分子量为 248.3, 每个分子 中含有 4 个可起交联作用的氢原子, 胺当量为 62.075; 环氧树脂 E51, 环氧当量为 1963; 定义胺;环 氧当量比为 r, 则等当量点 r=1 时, DDS 在树脂中的重量含量为 24.05%. 在 180下固

4、化 1h, 胺;环氧当量比 r 对固化树脂 相对介电常数 、介质损耗因数 tan 及体积电阻率 v 的影响如图 1 和图 2 所示。图 1、图 2 表明, 180下固化 1h, 固化树脂介电 常数 和介质损耗因数 tan 在胺;环氧等当量点 r= 1 附近有一最小值, 体积电阻率 v 有一最大值。 环氧树脂固化过程中, 凝胶时树脂交联程度不完 善, 在 r=1 时, DDS 分子的 4 个活泼氢全部参与反 应, 树脂组装密度高, 交联点密度大, 链段运动阻力 大4。此时偶极子位移极化和转向极化困难, 自由电 子少, 因而环氧树脂体系的介电常数 和介质损耗 因数 tan 最小, 体积电阻率 v

5、最大。3.2 后固化时间对介电性能的影响在 180下, r=1.25 时, 测量后固化时间对体系介电性能的影响, 其影响如图 3 所示。图 3 表明, 在 180、r=1.25 时, 固化树脂的 和 tan 在后固化时间为 4.5h 左右有一最大值。 DDS 固化环氧时, 首先是 DDS 分子中伯胺上的 活泼氢与环氧基反应, 本身生成仲胺, 再进一步与环 氧基反应生成叔胺, 最后形成交联网络结构。其中, 基于伯胺的反应的链增长反应占绝对的优势, 而基 于叔胺的交联反应较慢3。固化反应开始时, 主要以 链增长反应为主, 此时由于发生环氧链和胺基键的 打开和进一步键接, 产生膨胀, 交联点密度小, 链段 容易运动, 位移极化和偶极子转向极化容易, 因而 和 tan 增加。随着反应时间的逐渐延长, 链增长反 应已基本结束, 此时网络交联反应占优势, 交联密度增加, 链段运动阻力大, 偶极子位移极化和转向极化 困难, 因而体系 和 tan 减小。4 结论(1) 在 180下后固化 1h, 环氧固化反应中的链 增长反应占优。在胺 4 环氧等当量点 r=1 附近, DDS 分子的 4 个活泼氢全部参与反应, 此时偶极子位移 极化和转向极化困难, 自由电子少, 体系 和 tan 有最小值, 体积电