摘　要：通過力學性能及熱性能測試研究了不同環氧樹脂、固化劑、填料對環氧灌封料性能的影響，結果表明：選用納米橡膠改性環氧樹脂與脂肪族環氧樹脂，改性甲基六氫苯酐固化劑及600目硅灰石與有機膨潤土填料制備的環氧灌封材料熱變形溫度可達到190℃以上，彎曲強度達到92 MPa，沖擊強度15.5 kJ／m²。
關鍵詞：耐高溫；環氧灌封料；納米橡膠；脂肪族環氧樹脂；改性甲基六氫苯酐；硅灰石；彎曲強度；沖擊強度

0 　引言

　　環氧樹脂灌封料是由環氧樹脂、稀釋劑、填料、固化劑、促進劑等組成的。由于環氧樹脂本身含多種極性基團及活性很大的環氧基，具有很強的粘接力，因而適用于多種材料的粘接與灌封。目前應用于灌封料的環氧樹脂主要有雙酚A環氧樹脂、酚醛環氧樹脂、脂肪族環氧樹脂及各種改性環氧樹脂，目前市面上有一種納米橡膠改性環氧樹脂，其采用超細(納米級)全硫化粉末橡膠為主要改性原料，使改性后的環氧樹脂韌性、熱學及力學性能均大幅提高，而剛性并不降低。隨著航空、航天、船舶以及電子等事業的發展，灌封器件的高性能化對灌封材料提出了越來越高的要求。但國內耐高溫、低溫高性能膠粘劑的基礎研究和產品開發方面比較薄弱，大部分高性能膠粘劑均需進口，國內市場上高性能產品很少。
    本文選用納米橡膠改性環氧樹脂與脂環族環氧樹脂為基本材料，自制改性酸酐為固化劑，采用硅灰石和碳酸鈣等不同填料對環氧樹脂進行填充改性。終制備了一種耐高溫用灌封樹脂，其固化物耐熱性能高，并具有良好的力學及電性能，且非固化物粉體沉淀少，更適于國內機械及手工澆鑄生產。

1　實驗部分

1.1　原材料和主要設備
　　納米橡膠改性環氧樹脂(H－0804)，株洲同心實業發展有限公司；雙酚A環氧樹脂(CYD－128)，岳陽石化廠；酚醛環氧樹脂(F－51)，江蘇三木基團有限公司；脂肪族環氧樹脂(ERL－4221)，天津市合成材料工業研究所；甲基四氫鄰苯二甲酸酐(MTHPA)，浙江嘉興嘉化集團有限公司；甲基六氫鄰苯二甲酸酐(MHHPA)，浙江嘉興嘉化集團有限公司；2－乙基－4甲基咪唑(EMZ)，上海試劑一廠；硅灰石，江西新余市思遠礦業有限公司；硅烷偶聯劑(KH－560)，南京優普化工有限公司；DHG－9000型真空烘箱、SG－250型輥機、SWJ5000型材料試驗機、XCJ500型沖擊試驗機、NDJ－1型旋轉粘度計。
1.2　樣品制備
　　灌封料A組分：秤取100 g環氧樹脂、150 g填料、0.5 g助劑，混合后進行攪拌，待基本均勻后，經三輥機反復輥軋3次，使各組分充分分散均勻，致使環氧樹脂充分潤濕各種填料體系均勻細膩。
　　灌封料B組分改性酸酐制備方法：秤取100 g甲基六氫苯酐加熱至80℃，秤取0.5 g促進劑2－乙基－4甲基咪唑加入到酸酐中。攪拌至酸酐溶化，在80℃保溫1 h。緩慢冷卻至室溫。
　　環氧樹脂灌封材料的使用工藝：1)表面清理：將灌注過程中所用的模具、攪拌器及灌封工具等用丙酮清洗干凈，晾干。2)灌注：秤取250 g的A組分，加熱后放置于真空烘箱中脫泡至無泡。再加入90 g的B組分，進行混合，并用玻璃棒將灌封材料順著1個旋轉方向攪拌均勻。將灌封料進行脫泡處理后澆注在涂有脫模劑的模具中，進行固化。3)固化工藝條件為85℃／2.5 h+180℃／4 h。
1.3　性能測試
　　膠粘劑粘度按：GB／T 2794―2013測定；塑料拉伸性能：按GB／T 1040.3―2006測定；硬質橡膠沖擊強度：按HG／T 3845―2008測定；電氣絕緣材料玻璃化轉變溫度：按GB／T 22567―2008測定；塑料彎曲負載熱變形溫度：按GB／T 1634―2004測定。

2　結果與討論

2.1　環氧樹脂的選擇對灌封料性能的影響
　　脂肪族環氧樹脂是由不飽和脂環化合物經過有機酸氧化后制得，它的結構特點是1種環氧基直接連在脂環上的化合物，能形成緊密的剛性分子結構，與雙酚A環氧對比它具有熱穩定性良好、耐候性好、電絕緣性能優異、工藝性能好、安全性高的特點。其與普通環氧樹脂灌封料性能指標見表1。

　　脂肪族環氧樹脂制備的環氧灌封料耐熱性能較好，但沖擊強度和彎曲強度不高。而脂肪族環氧樹脂和納米橡膠改性環氧樹脂復合制備的環氧樹脂灌封料在熱性能和物理性能上均有較好的表現。所以我們采用了2種環氧樹脂復合的方法來制備耐高溫環氧樹脂灌封料。
2.2　環氧固化劑
　　酸酐類固化劑是雙組分環氧灌封料重要的固化劑。這是因為酸酐具有工藝性好，物理力學、電氣性能優良，尤其是耐熱性高和化學穩定性好等特點。常用的品種有液態甲基四氫鄰苯二甲酸酐、液態甲基六氫鄰苯二甲酸酐等，為了使固化物獲得更好的性能，以液體甲基六氫鄰苯二甲酸酐為主體，向其中加入2－乙基－4甲基咪唑，對酸酐進行改性。使用這種改性酸酐固化劑而制得的環氧灌封料在固化后的韌性，及耐高溫性能均有較好的效果。選用了甲基四氫鄰苯二甲酸酐和甲基六氫鄰苯二甲酸酐與改性酸酐固化劑進行了對比實驗，見表2。

　　由表2數據可以看出，以甲基六氫苯酐做固化劑所得環氧固化物各種性能要優于甲基四氫苯酐所制得的產物性能。而以改性甲基六氫苯酐做固化劑
制備的環氧灌封料各種性能相比更加優異。尤其在耐高溫性能上具備明顯優勢。這足以表明這種改性酸酐的研制是很成功的。
2.3　填充料的選擇對灌封料性能的影響
　　由于不同品種的無機非金屬礦物填料顆粒形狀、化學成分、晶體結構及物理化學性質的不同，其對填充高聚物基復合材料的力學性能、熱學性能、電學性能及加工性能等的影響也不同，將2種以上無機非金屬礦物填料進行復合，使填料體系的體相結構復雜化和表面活性相容化，不同顆粒形狀、化學成分、晶體結構及物理化學性質的無機非金屬礦物填料有機結合，在填充時取長補短、相互配合，可以實現無機非金屬礦物填料填充性能的優化。我們選用了多種填料進行組合，不同填料對環氧灌封料性能的影響進行了測試見表3。

　　對以上性能數據分析，用硅灰石為填料的環氧樹脂灌封材料的力學性能比用硅微粉、方解石做填料的環氧樹脂灌封材料性能有明顯提高。而在熱學性能上用600目硅微粉與納米碳酸鈣混合填料制備的環氧樹脂灌封料表現較為優異，但其沖擊強度不高。綜合比較，我們選擇了600目硅灰石與有機膨潤土復合填料來制備環氧灌封料。

3　結論

　　1)以超細納米級全硫化粉末橡膠改性環氧樹脂和脂肪族環氧樹脂復合制備環氧灌封料，可以在提高環氧灌封料熱性能，保證環氧灌封料力學性能的同時，又不使其韌性降低。
　　2)以改性甲基六氫苯酐做固化劑制備的環氧灌封料各種性能與普通甲基四氫苯酐和甲基六氫苯酐制備的環氧灌封料的綜合性能相比更加優異。
　　3)以600目硅灰石與有機膨潤土復合填料來制備環氧灌封料可以取得較好的力學性能。