国内外电子电工环氧体系材料的研制现状.pdf

玻璃钢 2007 年第 1 期 国内外电子电工环氧体系材料的研制现状 董 永 祺 （建筑材料工业技术情报研究所，北京 10024 ） 摘 要 本文简要介绍了国内外电子电工用环氧树脂体系材料的研制现状，包括一些理论和实例。 关键词：环氧树脂 电子电气 绝缘 电磁屏蔽 纳米 透波 1 环氧树脂——优秀的电子电工材料的基材 材料的性能决定它的用途和使用价值。环氧树脂（EP ）的电学性能（如电绝缘性等）优 异，耐热性、耐湿性、硬度、柔韧性和化学稳定性等都好，因而成为优秀的电子电工材料的 树脂基材，有的目前甚至尚无别的材料所能取代。[注] ：电子电工已成为EP 的第二大市场 （仅次于涂料市场），“ 以2004 年为例，日本电子电工市场的EP 消耗量占EP 总耗量的40% ， 美国 16%，西欧13%。”[1] （[注] ：例如：文中所列世界12 种箸名商标发电机定子线棒导线 [39] 排间绝缘材料的粘结基材[诸多性能指标特高、苛刻]，一律选用改性EP 。） 2 电子电工环氧树脂材料的理论 2.1 战略、大方向 高分子合成化学（A ）需与有机合成化学（B ）、高分子化学（C ）紧密结合，将（B ） 的先进技术“嫁接”到（A ）中，研发新的高分子合成方法，实现（A ）的可设计化、定向化 和控制化——包括通过非共价键的分子间的作用力结合而“合成”超分子体系。多种高分子复 合形成聚合物合金体系，仍是当今高分子性能改性的重要途径之一。目前主要采用有限元分 析方法，通过建立运用合适的玻璃态聚合物本征行为[注]的本构方程，已能对均相和非均相 聚合物体系的力学响应（如：屈服和应变软化、硬化等）进行理论分析和预测脆、韧转变等。 该理论给出了获得韧性聚合物对非均相聚合物体系微结构进行优化的可能方向（[注] ：至今， 物质的玻璃态和玻璃化转变仍是个重要而未解决的基本物理问题。玻璃化转变是无定形聚合 物最重要性质之一，尚须进一步发展能统一描述有关所有现象的理论模型）。大分子工程不 仅要控制聚合物的分子量及其分布，还要设计合成多拓扑（结构）聚合物链（如：超支化、 · 31 · 树枝状、浓密刷性聚合物和星型多臂嵌段共聚物等）的新合成技术。[14] 高分子电子材料和器件的发展，强烈依赖于合成具有新颖结构的聚合物，典型的链式结 构（如：聚苯撑、聚苯撑乙烯等）已不能满足要求；设计与合成新的二维、三维共轭高分子， 从而实现对电、光和磁性的调控。高碳组分聚合物因其类石墨性质及用途而备受重视。对共 轭高分子的研究，聚集态结构有序度的提高，可大大提高截流子迁移率。探索高热效- 电转 换（热电制冷和发电）的新型有机高分子材料和器件。研究新型有机高分子储能材料也是重 要方向之一。目前最好的燃料电池膜是全氟取代 Nafion 膜，昂贵、不很实用。于是，国外 许多小组研究其它高分子质子交换摸，主要路线是耐高温、性能好的磺化聚合物。[14] 2.2 绝缘、电磁屏蔽理论 塑料通常是绝缘的。若将导电性填料（分为四种：碳系、金属、和金属氧化物和其他） 分散到树脂基材里，当填料超过某一临界浓度——逾渗阈值（一般为 16%[体积] ）时，复合 材料就成为导体。[12] 电介质的击穿是它的基本绝缘性能之一，是它在电场作用下保持绝缘 性能的极限能力（击穿场强）。复合材料的击穿场强与填料粒子的种类、数量等参数有关。 纳米EP 复合材料的击穿场强＞纯EP 的。材料的介质损耗角正切反应介质损耗的大小，介 [13] 电常数描述电介质极化的宏观参数，二者都与填料粒子的种类、数量等参数有关。 石墨（CB ）导电性与其体积电阻率