论文总字数：27584字

摘 要

环氧树脂具有优异的耐热性能、良好的耐腐蚀性和尺寸稳定性、良好的机械性能和电学性能等综合优势，这些优异的性能使得环氧树脂在电力、电器、胶粘剂、表面涂层和半导体封装、绝缘材料等领域有着广泛的应用。

本文主要综述了环氧树脂的基本组成及其特点，并研究了其耐热改性的主要方法，包括共混改性和化学合成改性，并简述了各种方法各自的优缺点。在此基础上进行了材料选择和方案设计，对方案的可行性进行了研究。本次方案设计中选用了E-51树脂和0430树脂，探究不同树脂的耐热性差异，选用改性纳迪克酸酐（NMA）和甲基六氢苯酐对比选出更优的固化剂，还通过实验室自制促进剂和2-乙基-4甲基咪唑的对比选出效果更好的促进剂并且讨论了促进剂用量对环氧树脂耐热性的影响，从而得到了耐热性更好的固化体系。

设计结果表明：采用0430环氧树脂作为基体树脂，改性NMA作为固化剂，2-乙基-4甲基咪唑作为促进剂可以制得耐热性能优越的新型耐热性环氧树脂。

关键词：环氧树脂；耐热性能；改性纳迪克酸酐

Abstract

Epoxy resin has the comprehensive advantages of excellent heat resistance, good corrosion resistance, dimensional stability, good mechanical and electrical properties. These excellent properties make epoxy resin widely used in power, electrical appliances, adhesives, surface coating, semiconductor packaging, insulation materials and other fields.

In this paper, the basic composition and characteristics of epoxy resin are reviewed, and the main methods of heat-resistant modification, including blending modification and chemical synthesis modification, are studied, and the advantages and disadvantages of each method are briefly described. On this basis, the material selection and scheme design are carried out, and the feasibility of the scheme is studied. In this scheme, E-51 and 0430 resins are selected to explore the difference of heat resistance of different resins, and the better curing agent is selected by comparing the modified Nadic anhydride (NMA) and Methylhexahydrophthalic anhydride. The better accelerator is selected by comparing the self-made accelerator and 2-ethyl-4-methylimidazole in the laboratory, and the effect of the dosage of accelerator on the heat resistance of epoxy resin is discussed, thus a curing system with better heat resistance is obtained.

The results show that a new type of heat resistant epoxy resin with excellent heat resistance can be prepared by using 0430 epoxy resin as matrix resin, modified NMA as curing agent and 2-ethyl-4-methylimidazole as accelerator.

Key words: epoxy resin；Heat resistance；Modified nadic anhydride

目 录

前 言 1

第1章 绪论 1

1.1 环氧树脂概述 1

1.1.1 定义 1

1.1.2 性能与特性 1

1.1.3 分类 2

1.2 固化剂 2

1.2.1 脂肪胺类固化剂 2

1.2.2 芳香胺类固化剂 3

1.2.3 聚酰胺类固化剂 3

1.2.4 酸酐类固化剂 4

1.2.5 多元酚类固化剂 6

1.2.6 多元硫醇固化剂 6

1.3 促进剂 6

1.3.1 阳离子型促进剂 6

1.3.2 阴离子型促进剂 7

1.4 改性方法 7

1.4.1 共混改性 7

1.4.1.1 有机小分子改性 7

1.4.1.2 有机大分子改性 8

1.4.1.3 纳米填料改性 9

1.4.2 化学合成改性 10

1.4.2.1 引入杂原子的化学合成改性 10

1.4.2.2 引入刚性基团的化学合成改性 11

1.4.2.3 引入其他组分的化学合成改性 12

1.5 应用 12

1.5.1 应用于涂料领域 12

1.5.2 应用于电子封装领域 13

第2章 方案设计 14

2.1 实验原料与仪器 14

2.1.1 实验原料 14

2.1.2 实验仪器 14

2.2 材料选择 14

2.2.1 树脂选择 14

2.2.2 固化剂选择 14

2.2.2.1 固化剂类型选择 15

2.2.2.2 固化剂用量计算 15

2.2.3 促进剂选择 16

2.2.4 固化体系的确定 16

2.2.5 固化制度确定 17

2.3 测试方法确定 17

2.3.1 DSC、DMA测定Tg 17

2.3.2 TG测定热降解温度 18

2.3.3 热变形、维卡软化点温度测定仪测定HDT 18

2.4 样品制备 19

2.5 可行性分析与结果预测 20

第3章 总结与展望 23

3.1 总结 23

3.2 展望 23

参考文献 25

致 谢 29

前 言

环氧树脂(EP)具有优异的耐热性能、良好的耐腐蚀性和尺寸稳定性、良好的机械性能和电学性能等综合优势，这些优异的性能使得环氧树脂在电力、电器、胶粘剂、表面涂层和半导体封装、绝缘材料等领域有着广泛的应用。但是环氧树脂固化物耐热性较差、脆性较大，这些缺点限制了环氧树脂在对耐热性要求更高的领域的应用。

第1章 绪论

1.1 环氧树脂概述

1.1.1 定义

环氧树脂是在分子中含有多个（两个或者两个以上）环氧基团的有机高分子化合物的总称，这一类化合物的相对分子质量一般都不高。

环氧树脂分子结构的最主要特征是其具有活泼的环氧基团，环氧基团活泼的化学特性使得环氧树脂可以通过交联反应和多种不同的固化剂反应，从而得到不溶、不熔，并且同时具有三相网状结构的高分子聚合物。这种基团可以存着高分子链上的各个部位，如中部、末端或者成环等^[1]。

1.1.2 性能与特性

环氧树脂作为一种被广泛使用的树脂材料，其具有以下多种性能和特点：

1) 形式多样。环氧树脂体系的树脂基体、固化剂、促进剂和改性剂等种类繁多，互相组合可以得到许多种具有不同性质的环氧树脂，可以达到从低粘度液体到高熔点固体的较广范围，能够满足各种不同环境与不同需求；

2) 收缩性低。环氧树脂比不饱和聚酯树脂和酚醛树脂的收缩率都低，仅为2%以下。这一特性得益于环氧树脂与固化剂直接加成进行反应，在固化过程中无副产物产生；

3) 固化简便。环氧树脂固化温度可控，可以通过固化剂的选择进行调节，固化温度范围可达0~180℃；

4) 电性能优越。固化好的环氧树脂是一种优良的绝缘材料，在较宽的温度和频率范围中都具有良好的电性能；

5) 力学性能优异。环氧树脂具有优良的力学性能，其性能明显优于酚醛树脂和不饱和聚酯树脂；

6) 化学稳定性好。完全固化后的环氧树脂具有较好的化学稳定性，耐酸、碱和各种溶剂；

7) 粘附力强。环氧树脂中的羟基和醚键使得环氧树脂具有较高的粘附力，可以提高环氧树脂体系的粘结强度；

8) 耐霉菌。固化后的环氧树脂具有优良的耐霉菌性能，能够耐大多数霉菌。

1.1.3 分类

根据主要组成物质不同，环氧树脂可分为缩水甘油醚类、缩水甘油酯类、缩水甘油胺类、脂环族、脂肪族环氧树脂及这五种环氧树脂相互混合得到的环氧树脂等多种不同的环氧树脂。环氧树脂的种类多样，使得其能够满足各种不同环境与不同需求。树脂分类与各类树脂结构式如图1-1。

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