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本论文主要包括两部分:新型含氟聚芳醚酮/聚芳醚砜(PAEK/PAES)和新型环氧树脂的合成与性能研究。PAEK/PAES是一类广泛应用于航空、汽车、电子和其它高技术领域的高性能材料。为了降低传统PAEK/PAES的介电常数、吸水率,改善其加工性能和光学性能,设计并合成了一系列溶解性能优良、介电常数低、在紫外可见波段和光通讯波段具有良好光透过性的多氟取代PAEK/PAES。环氧树脂具有优良的粘结性能、机械性能和加工性能等优点而广泛用于复合材料基体和微电子封装等领域。但是通崩的环氧树脂存在韧性差、耐热性较低、介电常数和吸水率偏高的缺点。针对环氧树脂的上述缺点合成了一种基于电子封装应用的具有低介电常数和吸水率的新型含氟环氧树脂和一种基于高性能复合材料基体应用的新型高耐热、高韧性多官能缩水甘油胺环氧树脂。具体研究内容如下:
1.设计合成了两种新型多氟取代的二酚单体1,1-双(4-羟基-3,5-二甲基苯基)-1-(3-三氟甲基苯基)-2,2,2三氟乙烷(4M6FDO)、1,1-双(4-羟基-3,5-二甲基苯基)-1-(3,5-二三氟甲基苯基)-2,2,2三氟乙烷(4M9FDO),并分别与4,4-二氟二苯酮和4,4-二氟二苯砜进行缩聚反应制备了一系列含氟PAEK/PAES。该系列含氟聚合物具有良好的溶解性能,室温下在高沸点、强极性溶剂和普通溶剂中都能形成均一、稳定的溶液。PAEK/PAES薄膜具有优异的机械性能、耐热稳定性能(Tg:197-235℃),低介电常数(2.67-2.73)和低吸水率(0.21-0.40%)。聚合物薄膜在紫外-可见波段表现出良好的透光性,450nm处的透光率在96%以上。PAEK/PAES在光通讯波段1310nm和1550nm的吸收损耗也较低。优异的综合性能使该系列PAEK/PAES有望在微电子器什封装和光电领域中得到应用。
2.设计合成了一种新型含氟双官能环氧树脂1,1-双[4-(2,3-环氧丙氧基)苯基]-1-(3,4,5-三氟苯基)-2,2,2-三氟乙烷(6FEP),采用两种芳香胺类固化剂4,4-二胺基二苯甲烷(DDM)和1,4-双(4-氨基-2-三氟甲基苯氧基)苯(6FAPB)对其进行了固化。研究结果表明,6FEP环氧树脂的反应活性比双酚A环氧树脂稍有降低。树脂固化物具有良好的机械性能和耐热性能,5%热失重温度374-397℃,玻璃化温度159-177℃。介电常数(3.2-3.4)和吸水率比双酚A环氧树脂明显降低,表面疏水性明显提高。
3.设计合成了一种新型三官能缩水甘油胺环氧树脂4-[4-(环氧乙烷-2-甲氧基)苯氧基]-N,N-双(环氧乙烷-2-甲基)苯胺(HPNEP),并采用4,4-二胺基二苯砜对其进行了固化。研究结果表明,HPNEP具有良好的成型工艺性能,反应活性比三缩水甘油基对氨基苯酚(TGPAP)稍有降低。树脂固化物具有与TGPAP类似的热性能(Tg:242℃)和机械性能,其冲击强度为15KJ/m2,比TGPAP提高了50%。