發(fā)布時間：2021-10-13 17:19

　　陶瓷基復合材料是性能優(yōu)異的高溫結構材料,為了使陶瓷材料能用于粘結結構復雜的部件,提出了耐高溫陶瓷化膠粘劑的想法。本文主要制備了一種甲基苯基硅樹脂,將γ-氨丙基三乙氧基硅烷偶聯(lián)劑（KH550）作為處理劑、TiB2陶瓷粉作為填料添加到甲基苯基硅樹脂中制備陶瓷化膠粘劑,用于高溫環(huán)境下封裝材料的粘結。首先,通過水解縮聚的方法制備了甲基苯基硅樹脂,探究了不同催化劑、不同溶劑對硅樹脂熱穩(wěn)定性的影響。通過紅外光譜分析,在1700 cm-1-2000 cm-1之間出現(xiàn)了苯環(huán)的吸收峰,1250 cm^-1處為Si-CH₃的吸收峰,1000 cm^-1-1100 cm^-1處有Si-O-Si鍵的吸收峰,證明不同催化劑和溶劑條件下均合成出了甲基苯基硅樹脂。研究發(fā)現(xiàn),堿性催化劑合成的硅樹脂耐熱性較酸性催化劑合成的硅樹脂好。其中,利用鹽酸、氫氧化鈉、氫氧化鉀、四甲基氫氧化銨四種催化劑合成的硅樹脂中,以氫氧化鉀作為催化劑合成的硅樹脂耐熱性最好,氮氣氣氛中的熱失重率只有23%;利用1,4-二氧六環(huán)、丙酮、二氯甲烷、四氫呋喃四種溶劑合成... 

【文章來源】：濟南大學山東省

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

陶瓷化復合材料的過程圖

履苡胩刻扛春喜牧戲⑸??Х從Σ?鶥-O-C鍵，這種化學鍵的存在能大大提高膠粘劑的粘結強度。Luo等[74]制備了一種用于粘結氣凝膠隔熱材料和金屬材料的新型有機耐高溫膠粘劑。研究發(fā)現(xiàn)，制備的新型膠粘劑氣凝膠隔熱材料和金屬材料的表面都有很好的浸潤性，在750oC的高溫下粘接件的粘接強度能到4.68MPa。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，各種添加的各種填料之間的比例為Al/Fe2O3/GP/ZnO=5/2/1/0.75時，膠粘劑的粘結效果最好。Wang等[75-77]采用聚甲基硅烷單體和四甲基四乙烯基環(huán)四硅氧烷單體聚合反應生成了聚硅氧烷V-PMS，其反應如圖1.2所示：圖1.2PMS和D4V反應示意圖制備得到的VPMS具有良好的耐熱性，通過對材料進行熱重分析，可以發(fā)現(xiàn)在空氣氣氛下材料燒蝕后的陶瓷殘留率可以到90.6%，在惰性氣體的氣氛條件下材料燒蝕后的陶瓷殘留率為81%。他們將制備的VPMS作為耐高溫膠粘劑的基體材料，通過添加B4C陶瓷粉和低熔點玻璃料填料制備得到了一種陶瓷化膠粘劑。硏究指岀，用VPMS制備的陶瓷化膠粘劑粘接SiC陶瓷時，粘接強度最大能到31.7MPa，在只添加B4C陶瓷粉填料時，膠粘劑在經(jīng)過1200oC的高溫燒蝕后，膠粘劑的粘接強度能到50.8MPa；在同時添加B4C陶瓷粉和低熔點玻璃料的情況下，膠粘劑的粘接強度為19.5MPa。Zhang等[78]采用有機硅環(huán)氧樹脂作為膠粘劑的基體，利用γ-氨丙基三乙氧基硅烷作為交聯(lián)劑，Al粉、玻璃粉、B4C陶瓷粉作為無機填料，研制出了一種用于粘結Al2O3陶瓷的膠粘劑。研究發(fā)現(xiàn)，由于有機硅-環(huán)氧網(wǎng)絡結構的相容性比較好，沒有發(fā)生相分離現(xiàn)象，環(huán)氧基團和硅樹脂中的Si-O-Si基團使耐高溫膠粘劑具有很好的耐熱性。膠粘劑中KH550的添加量為2%、SR/EP的比例為9/1、填料/IPNs的比例為6/4、Al/GP/B4C的比例為3.2/4/3時膠粘劑的粘接效果最好，經(jīng)1000oC高溫燒蝕后，Al2O3

用于高溫封裝的可陶瓷化膠粘劑制備及性能研究20圖2.1硅樹脂固化機理2.4甲基苯基硅樹脂的表征測試（1）紅外光譜分析：采用KBr壓片法。取少量固化好的硅樹脂研磨成粉狀，與KBr一起壓制成片，進行紅外光譜的測試；將未固化的硅樹脂用毛細管涂在壓制好的KBr片上，烘干后，進行紅外光譜的測試。（2）熱重分析：將固化好的硅樹脂剪成微小的顆粒，在氮氣氣流中，以10oC/min的升溫速度，連續(xù)升溫至800oC；再將固化好的四種硅樹脂剪成微小的顆粒，在空氣氣流中，以10oC/min的升溫速度，持續(xù)升溫至850oC。2.5實驗結果及分析2.5.1催化劑合成硅樹脂的表征與分析（1）紅外光譜分析：以氫氧化鈉為催化劑合成的硅樹脂為例，圖2.2、圖2.3分別為未固化的硅樹脂和已固化的硅樹脂紅外光譜圖。從圖2.2中可以看出，3400cm-1處均出現(xiàn)了Si-OH鍵的吸收峰，在3080cm-1處為苯環(huán)中C-H鍵的吸收峰；在3000cm-1之前吸收峰為Si-CH3的C-H鍵的伸縮振動吸收峰；在1700cm-1-2000cm-1之間的四個峰是苯環(huán)振動的吸收峰；在1250cm-1處附近有Si-CH3的吸收峰；在1000cm-1-1100cm-1處有一較寬的峰是Si-O-Si的伸縮振動吸收峰，這是硅樹脂的特征吸收峰。由此，可以判斷成功地合成出了甲基苯基硅樹脂。通過觀察圖2.3可以看出，與未固化硅樹脂的紅外光譜對比可以看出，固化后的硅樹脂原先在3400cm-1處Si-OH的吸收峰消失，證明硅樹脂固化后發(fā)生了羥基縮合，脫離出了小分子水，固化完成。

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3435081