EP专题之罐封(一)负热填料3

　　灌封是环氧树脂的一个重要应用领域。已广泛地用于电子器件制造业，是电子工业不可缺少的重要绝缘材料。据专家介绍，灌封就是将液态环氧树脂复合物，用机械或手工方式灌人装有电子元件、线路的器件内，在常温或加热条件下固化成为，性能优异的热固性高分子绝缘材料。它的作用是：强化电子器件的整体性，提高对外来冲击、震动的抵抗力；提高内部元件、线路间绝缘，有利于器件小型化、轻量化；避免元件、线路直接暴露，改善器件的防水、防潮性能。环氧灌封料应用范围广，技术要求千差万别、品种繁多。从固化条件上分，有常温固化和加热固化两类；从剂型上分，有双组分和单组分两类。常温固化环氧灌封料一般为双组分，灌封后不需加热即可固化，对设备要求不高、使用方便。缺点是复合物作业黏度大，浸渗性差、适用期短，难以实现自动化生产，且固化物耐热性和电性能不很高，一般多用于低压电子器件灌封，或不宜加热固化的场合使用。据专家介绍，加热固化双组分环氧灌封料，是用量最大、用途最广的品种。其特点是复合物作业黏度小、工艺性好，适用期长、浸渗性好，固化物综合性能优异，适于高压电子器件自动生产线使用。单组分环氧灌封料需加热固化，是近年国外发展的新品种，与双组分加热固化灌封料相比，突出的优点是所需灌封设备简单，使用方便，灌封产品的质量对设备及工艺的依赖性小。
　　
　　实验表明相对于纯的环氧树脂E-51，填料的加入大大降低了环氧树脂，封装材料的线膨胀系数。据专家介绍，当SiO2与E-5l按照质量比1：2，混合制备时(No.1样)，封装材料的线膨胀系数为2.924×10-5/K，而在相同试验环境下，相同质量比的ZrW2O8/E-51封装材料(No.2样)的线膨胀系数为2.524×10-5/K，下降了14.5%。线膨胀系数的降低一方面是由于ZrW2O8粉体本身负的线膨胀系数，表现为负热膨胀性；另一方面ZrW2O8/E-51封装材料形成过程中，ZrW2O8粉体分散于环氧树脂中，填充了固化不均匀引起的缺陷，同时ZrW2O8粉体与环氧树脂基体结合紧密，它们对处于周围的环氧树脂进行牵制，结果阻碍了环氧树脂的收缩。这些因素导致了ZrW2O8/E-51封装材料线膨胀系数的降低。
　　
　　同时ZrW2O8的分子质量远大于SiO2的分子质量，在相同质量比填充下，ZrW2O8粉体在封装材料中的有效填充体积，要小于SiO2在封装材料中的有效填充体积。据专家介绍，由此推断当两者填充体积相当时，ZrW2O8/E-51封装材料的线膨胀系数下降得将更为明显。随着负热膨胀填料ZrW2O8加入量的增加，其填充体积增大，浇注固化物的线膨胀系数降低，当ZrW2O8与E-51的混合质量比为1：1时(No.4样)，所制备材料的线膨胀系数降低到2.011×10-5/K。同时ZrW2O8加入量增大，ZrW2O8与环氧树脂界面增多，填料颗粒间环氧层变薄，填料颗粒所承受的外加载荷增大，填料颗粒对环氧树脂基体变形的约束增强，减少了环氧树脂浇注体系的收缩应力。
　　
　　2、显微硬度

　　图2为环氧树脂在不同填料和配比下的显微硬度变化曲线图。从图中发现SiO2/E-51及ZrW2O8/E-51封装材料的显微硬度，比纯环氧树脂的有大幅度的提高，这主要是因为无机颗粒网络的存在，在环氧树脂基体中分散均匀，使得材料表面硬度提高；这正是无机硬质氧化物粒子在聚合物中发挥了弥散强化作用的结果，提高了整体材料的显微硬度。据专家介绍，同时发现在相同填充质量下(对比No.1和No.2)。ZrW2O8/E-51的显微硬度要略低于SiO2/E-51，这主要是由于同质量填充情况下，Si02粉体的体积分数要大于ZrW2O8。粉体在复合材料中的体积分数，形成了更广的无机颗粒网络，表现为高的硬度。当ZrW2O8的量增加时，ZrW2O8/E-51的硬度也随之增加，加入量增到一定程度时(No.4)，刚性粒子在基体中分散状况变差，导致材料的表面硬度略有下降。