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導電高分子材料的研究進展范文第1篇

高分子材料在市場的廣泛應用促使生產加工設備和工藝水平不斷提升，近年來，多個新型成型裝備得以研制成功，并逐一投入市場。所謂高分子材料生產加工設備自然是提升高分子材料生產質量和性能的關鍵所在，但是結合工藝要求，其結構設計的優良化和組裝的合理性才是保證這一結果的中心。

1 高分子材料生產加工設備的設計和制造

高分子材料生產加工設備中主要構成部件有：聚合反應器、紡前設備、熔融紡絲設備和長絲后加工設備。本文主要以聚合反應器、紡前設備和熔融紡絲設備為例，探討高分子材料生產加工設備的設計和制造中應當注意的要點

（1）聚合反應器的設計和制造

聚合反應器主要是由筒身、頂蓋、底蓋、夾套、蛇行管、攪拌器、傳動裝置、動密封、靜密封等部分結構組成。每一部分都有其作用和功用，如：夾套和蛇形管的主要功用便是當原料進入蛇形管和夾套之中，對其進行加熱或冷卻，保證其達到加工標準。

根據當前我國市場現狀，聚合反應器的設計和制造主要依循的標準包含以下方面：①結構強度值和剛度值較高；②設計使用材料不可與生產物質發生化學反應；③密封性好；④產量和長徑比都應當符合市場需求；⑤設計和制造成本不宜過高；⑥結構應當簡單，便于生產操作和后期維修。

目前，制造聚合反應器選用較多的不銹鋼材一般為1Crl8Ni9Ti不銹鋼、0Crl8Ni9Ti不銹鋼、0Crl8Nil2M02Ti不銹鋼、iCrl2M02Ti不銹鋼等。但鑒于其成本費用過高，使用范圍較小。至于復合鋼板、普通低碳鋼、低合金鋼等材料則使用較多，這些材料成本低廉，但是也有其缺陷，如復合鋼板焊接加工程序較為復雜。故而，在使用過程中應當注意規避其缺點，發揚其優勢。

（2）紡前設備的設計和制造

紡前設備主要包含原液混合設備（原液脫單設備、原液脫泡設備）、切片干燥設備（切片干燥機、回轉+充填式干燥機、充填式干燥機、KF干燥機、BM干燥機、吉瑪干燥機）和熔體勻濾設備（熔體靜態混合器、熔體過濾器）。其中，應當注意在原液脫單設備的設計和制造中，脫單體設備的結構應當盡量符合標準設計：①塔體直徑一般為1.8米，高度在7米左右；②塔外應當安置蒸汽管予以保溫處理；③脫單體塔內部傘面五個圓錐角應當呈120°，最上面的一層傘面應當作穩固處理，避免單體脫除；④選用材質應當保證其硬度和剛度，可選用1Crl8Ni9Ti不銹鋼。至于切片干燥設備的設計和制造，應當注意以下要點：①根據生產的高分子材料性質選擇是否應當安裝攪拌裝置②安裝攪拌裝置則需要安裝爐柵等傳動裝置。且為了防止生產過程中切片粘連，應當在筒體上安置立式攪拌器，在筒體中部安裝爐柵攪拌器。熔體勻濾設備的設計和制造應當堅持以化熔體溫度和勻化添加劑為設計原則和標準。本處以靜態混合器為例，靜態混合器的設計中首要考慮的便是螺旋片式元件的料流分割層數，其計算方式如下：S=2n。其中，s代指料流分割層數，n指代螺旋片元件數。再次，將螺旋片的兩端分別向不同的方向進行扭轉，以180。為準。將左旋和右旋的元件行交替排列對接。最后，組裝完畢之后，應當予以固定。

（3）熔融紡絲設備的設計和制造

結合化纖及工業纖維熔紡設備中紡絲箱體、計量泵和紡絲組件的結構原理進行熔融紡絲設備的設計和制造。

熔融紡絲設備的主要構件包含螺桿擠出機、紡絲箱體、計量泵、冷卻吹風裝置、卷繞成型裝置以及紡絲組件。其中，紡絲箱體的設計要求為：①耐熱性好；②密封性佳；③原材料在本組件設備中滯留時間盡量縮短；④結構組裝簡單；⑤機體材料耐腐性較好。紡絲箱體多采用厚度為8至10毫米的鍋爐鋼板焊接而成，這種鋼板其抗腐蝕性較好，且成本低廉，目前應用較多。

2.高分子材料生產加工設備的使用和維護

高分子材料生產加工設備的使用和維護過程中，筆者認為應當注意以下要點：第一，對于功能不同的機械設備的靈活運用。如：聚合物或無機物復合材料物理場強化制備機械一一十螺桿擠出機。這種設備的使用就應當注意反應器的使用和操作，如果生產材料質量出現問題，就應當首先考慮到是否由原材料在機體內部連續反應不足或混煉完成度低所導致，因而，此時應當首要檢查反應器。第二，高分子材料生產加工設備的密封性能應當列入日常維護范疇。由于高分子材料的生產是一個內部反應過程，因而其密封性是保證生產材料材質和性能的主要因素。生產加工設備中密封組件較多，如聚合反應器，以至于其組件中使用到密封裝置。第三，生產加工設備制作材料的維護，為了防止制作高分子的原材料和機壁接觸后發生化學反應，一般是使用鋼材和化合性材料，且在材料外壁上涂裝涂料以防腐蝕。儀器設備生產加工時間過久，其防護層難免會脫落，加之生產過程中的摩擦和撞擊，也都會走造成機體內壁受損。因而，在生產加工設備使用一段時間之后，都應當拆卸機體，檢查內壁是否受損。第四，傳熱裝置的維護。一般情形下，使用過程中若出現成品材料出現被污染的情形，推測其原因可能是反應器傳熱裝置出現故障。具體而言，可能由反應器密封性被破壞所致，也有可能緣于由機體內部粘附物。因而，在使用過程中，應當嚴格控制聚合的溫度，且在后期維修過程中，定期拆卸清洗。

結束語

隨著我國市場經濟的持續發展，科學技術水平的不斷提升，工業生產領域也得到了長遠的進步和發展。由此，只有做好新材料生產加工設備的設計、制造、使用和維護工作，方可有效促進高分子材料研究的發展和進步。

參考文獻

[1]趙麗娟，裴晨，趙可清等.高分子材料加工在線檢測研究進展[J].高分子通報，2011（3）

[2]徐曉英，王世安，王輝等.復合導電高分子材料微觀網絡結構及導電行為仿真分析[J].高電壓技術，2012（9）

[3]和法國，諶文武，韓文峰等.高分子材料sH固沙性能與微結構相關性研究[J].巖土力學，2009（12）

導電高分子材料的研究進展范文第2篇

關鍵詞：可瓷化高分子復合防火材料；硅橡膠；硅酸鹽礦物

中圖分類號：TB33 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）04-0180-01

當前我們所使用的電線電纜多以氧化鎂礦物絕緣防火電纜及云母帶繞包的耐火電纜為主，但這二種電纜都存在著成本較高的問題，而且遇水導電，無法起到有效的防火作用，在火災發生過程中也無法有效的保證通電安全。這就使許多人專家學者開始深入的研究更為適宜的絕緣耐火材料。可瓷化高分子復合防火材料是一種較為優異的電線電纜材料，在高溫著火后，經過瓷化的表面會轉變為堅硬的陶瓷防護層，能夠有效的抵御明火的燒蝕，而且具有較好的機械強度，即使水澆在上面也會不發生破裂，而且這種新型防火材料已在電線電纜中進行應用，并取得了較好的應用效果。

1 可瓷化高分子復合防火材料的特性及防火機理

可瓷化高分子復合防火材料主要是在含硅高分子基體中將粘土類礦物粉末填料加入其中，同時還會加入結構控制劑和其他助劑。這其中含硅高分子主要以含有元素硅的有機聚合物為主，如硅橡膠。在有機硅高分子結構中，不僅含有有機基團，同時還含有無機結構，其將有機物與無機物集于一身，因此有機硅具有非常好的熱穩定性，能夠在高溫領域中進行廣泛應用。同時含硅高分子在常溫下具有無毒無味的特點，能夠耐高溫、耐嚴寒、耐臭氧、難燃、憎水，即使在燃燒狀態下含硅高分子材料也不會產生有毒氣體，將其用于電線電纜絕緣材料及繞包材料十分適宜，具有安全、可靠的特性。

當前普通的電線電纜絕緣層材料多以易燃的高分子材料為主，一旦發生火災，電線電纜絕緣層在火焰燒蝕后會產生熔融滴落，從而使銅導線在外，發生短路。但可瓷化高分子復合防火材料中是以有機硅作為基體，以粘土類礦物為填料，在高溫和火焰燒蝕下呈現出較強的抗高溫氧化性能，而且粘土礦物與有機硅分子結合后會在燒蝕過程中會形成較硬的陶瓷狀塊體，具有較強的耐高溫性能，而且在火災現場高溫水澆過程中也不會發生破裂，能夠對銅導線進行有效的保護。

在高溫燒蝕下，可瓷化高分子復合防火材料能夠與粘土粉末填料分解產物發生反應，形成部分液相和新的同相。而且在燒蝕溫度不斷升高及燒蝕時間延長的情況下，液相會向陶瓷網絡結構中進行滲入，待冷卻同化后，能夠進一步強化陶瓷結構。而且在燒蝕后殘留的陶瓷保護層還能夠對物質對流起到阻礙作用，并防止熱量的有效傳輸，對材料內部物質的揮發損耗具有較好的抑制作用，能夠對外界熱量向材料內部擴散產生有效的阻隔，從而具備非常好的防火性能。

2 可瓷化高分子復合防火材料的研究進展

2.1 有機硅基體

可瓷化高分子復合防火材料的基體采用的是含硅的高分子材料，即有機硅。將有機硅轉換為陶瓷的技術已較成熟，為可瓷化高分子復合防火材料的制備提供了實驗依據。有機硅分為硅油、硅樹脂和硅橡膠3大類。硅油在室溫下為液體，沒有足夠的強度，起到聯結無機填料的作用，適合作基體材料。硅樹脂是具有高度交聯網狀結構的聚有機硅氧烷，雖然它具有優異的熱氧化穩定性，但卻是一種熱固性的塑料，成型后不具有柔韌性，不可隨意彎折，不是制造電纜的理想材料。因此作為可瓷化高分子復合防火電纜材料的基體，應用得最為廣泛的是硅橡膠。硅橡膠是唯一一類主鏈上不含碳原子的大分子彈性體，具有其他橡膠所不具備的獨特性能，具有優良的耐高溫與耐寒性，良好的耐老化性、電氣絕緣性和化學穩定性，突出的表面活性和生理惰性等。同時硅橡膠還具有燃燒時少煙無毒、燃燒熱值低、火焰傳播速度慢等特點。

以硅橡膠為基體的各種材料具有優良的阻燃防火性能。因此以硅橡膠作為可瓷化高分子復合防火材料的基體是行之有效的。其他類型的高分子材料通過與阻燃劑復合雖然也可制備出阻燃性能相當優良的阻燃材料，但是這類材料在明火的燒蝕下容易分解揮發，不能保持原有形狀，難以起到真正的防火作用。

2.2 粘上礦物粉末填料

由于粘土礦物中主要以含水硅酸鹽礦物為主，其具有較高的耐火度，在耐火材料制備中應用十分廣泛。在可瓷論高分子復合防火材料中，以粘土礦物粉末作為填料，充當硅橡膠補強劑的作用，而且在阻燃方面也優于其他無機填料。當前層狀硅酸鹽礦物種類較多，將其粉末作為可瓷化高分子復合防火材料的填料，使其c低溶點的氧化物有效的進行配合使用，從而保持復合材料的高溫性能，并獲得較好好的中溫性能，即使在低溫下也能夠形成堅硬的陶瓷保護層，使材料使用過程中溫度范圍得以擴大。

3 結語

可瓷化高分子復合材料是當前一種較為新型的防火材料，不僅制備工藝簡單，而且原料豐富，而且在不斷研究過程中，可瓷化高分子復合防火材料的性能進一步提升。隨著研究的不斷深入，可瓷化高分子復合防火材料必將實現低成本工業化生產，從而使其應用更為普及，這對消防防火安全具有非常積極的意義。

參考文獻

[1]王錦貴，王希光，郭祥旭.淺談幾種常用的防火材料[J].技術與市場，2010-05-15.

導電高分子材料的研究進展范文第3篇

【關鍵詞】聚苯胺；γ-Fe2O3；鐵磁性；納米材料

聚苯胺（PANI）作為一種古老的、典型的導電高分子而受到關注，這是由于它多樣的結構、在空氣中的穩定性。特殊的摻雜機理、能在各種溶劑中溶解以及在技術中的應用，然而最近PANI由于起鐵磁性能而倍受關注。通過引入不同種類的酸到高分子鏈上來合成的水溶性導電聚苯胺，是一種能符合上述要求的好的選擇，是因為它能在水溶液中溶解。現在一種新型的水溶性共聚物PAOABSA（苯胺和氨基苯磺酸的聚合物）已通過化學聚合方法聚合得到了。我們發現PAOABSA共聚物不僅有可調節的磺化度（硫和氮的比例），而且在室溫可表現出高的導電率（約為3.4s/cm）。因此用Wan et al.提出的方法來合成含有鐵磁性氧化鐵的PAOABSA復合材料是非常有意義的。

1.實驗過程

具有不同磺化度的PAOABSA復合材料可用先前介紹的方法來合成，典型的合成過程如下：先將0.1gPAOABSA粉末溶解在50ml含有1mol/lNaOH的溶液中，攪拌8h使其完全溶解。調節溶液PH值至12，立即有沉淀出現，繼續攪拌2h。反應結束后將混合液過濾，蒸餾水洗滌并在真空中干燥24h。PAOABSA共聚物的磺化度、反應溶液的PH值和FeCl2溶液的濃度對鐵磁性的影響已經有所研究。為了弄清楚鐵磁性是怎樣產生的，我們用元素分析、FTIR、XPS和x-射線衍射法來研究其結構。

2.結果與討論

2.1 鐵磁性

為了獲得由Wan et al.提出的方法合成具有鐵磁性繁榮聚苯胺復合材料，我們必須按照上述的制備條件去合成。另外我們發現PAOABSA共聚物的磺化度是影響材料物理和化學性能的一個很重要的因素，如在水溶液中的溶解度、在室溫下的電導率、磁化率以及PAOABSA共聚物和多孔硅雜和的精餾行為。

首先在PH=8時磺化度對材料鐵磁性的影響可以測量得到（見表1），我們可以看出飽和磁性（Ms）和材料的磺化度無多大關聯。當材料的磺化度從0.15變為0.36時，Ms只在3.36-4.08eum/g之間，這有可能是因為PAOABSA中Fe元素的含量沒有發生改變。因此磺化度為0.30的PAOABSA共聚物可用來考查反應條件的不同所產生的影響，例如PH值、FeCl2的濃度。實驗發現PAOABSA復合材料的鐵磁性受溶液PH值的影響非常大（見圖1），相關數據（見表2）。從表中我們可以看到升高PH值可大大增強此種材料的Ms，最大的飽和磁性大約可達33.2eum/g，這比Fe3O4摻雜的聚苯胺復合材料的Ms要高（Ms=20eum/g）。由元素分析得出隨著PH值的升高材料中Fe元素的含量也在升高，這和以下的實驗得出的結論是一致的：PH=8時，將FeCl2溶液加入到由1mol/lNaOH和PAOABSA所組成的混合溶液中沉淀立即出現，混合溶液的顏色由藍變淺，這說明由于摻雜了氧化鐵使PAOABSA共聚物變重而沉淀下來。當PH=12時，盡管還存在有沉淀，但混合溶液卻變回了藍色，這說明一些PAOABSA共聚物仍存在于反應溶液中而沒有隨氧化鐵沉淀下來，這和通過x-射線衍射得出的結論一致。在衍射圖中，聚苯胺在2=19°時的特征峰在不斷變小，并隨著PH值的升高而逐漸消失。因此一方面隨著溶液PH值的升高，Fe元素的含量升高從而使PAOABSA復合材料的飽和磁性增加。而另一方面PH值的升高對滯后（Hc）沒有影響，這點和從Fe3O4摻雜聚苯胺復合材料中得出的結論是一致的。這可能是因為材料中的γ-Fe2O3磁性粒子是納米級的緣故，這點將在后面作詳細的討論。

對于給定的溶液PH值（PH=8），我們發現FeCl2溶液的濃度也對PAOABSA復合材料的磁性能有影響。例如：FeCl2濃度增加，飽和磁性也相應增加。但是FeCl2的濃度對滯后線卻無影響（Hc=0），見表3。和上面討論PH值對材料磁性能的影響時的結果是一致的，隨FeCl2濃度增加Fe元素的含量增大是材料的磁性增強。

2.2 鐵磁性能的產生

如上所述，PAOABSA的磁性可歸納如下：（1）Ms和溶液PH值、FeCl2濃度息息相關，都是由于材料中Fe元素的含量升高的緣故，和PANI-Fe3O4復合材料一致。（2）Ms和材料的磺化度無多大關聯。（3）在本文的研究中所有樣品的Hc=0，這也和PANI-Fe3O4復材中的研究結果一致。為了研究復合材料鐵磁性的產生，我們通常用元素分析、FTIR、XPS和x-ray衍射法來表征復合材料的結構。

元素分析表明PAOABSA復合材料中含有Fe元素（見表1和表2），Fe元素的含量取決于PH值和FeCl2濃度，Fe元素的含量又和飽和磁性相對應。

PAOABSA復合材料在不同PH值下的傅立葉紅外光譜圖（見表2），對比苯環的1，2，4取代的C-H面外彎曲振動（820cm-1），苯環的1，4取代C-H面外彎曲振動（870cm-1），這種材料的苯環的伸縮振動在1480cm-1，C-N的伸縮振動在1301cm-1。這表明PAOABSA共聚物是氨基苯磺酸和苯胺單體頭-尾連接。在1070cm-1和1020cm-1處為芳基的鍵合，芳環的振動還帶有C-S的伸縮振動，這些都說明混合后的PAOABSA復合材料的分子鏈和純PAOABSA共聚物的分子鏈類似。和純的PAOABSA共聚物的紅外光譜相比，有如下一些重要的區別：（1）隨著溶液PH值的升高，在1588cm-1-1300cm-1處峰的強度比增加了，這表示PH值升高醌環也增加了。（2）在466cm-1附近為氧化鐵的特征峰，并隨PH值升高而增加。（3）在1377cm-1處出現了一新的吸收峰，并且它的強度隨溶液PH值的增大而增強，這寫結果表明Fe元素是以氧化鐵存在于PAOABSA復合材料中的，用XPS儀測得的也是如此。（4）當PH=12時，PAOABSA共聚物的特征峰（如1580、1480、1301、820和870cm-1）都相應的減弱，這意味著PAOABSA共聚物的含量減少了，同時復合材料中氧化鐵的含量增加了。這個結論也同樣的和元素分析能很好的相符合。

PAOABSA復合材料在不同的制備條件下Fe、O和N的結合能已在表3中列出。在材料中氧的結合能分別計算為532.0ev和530.0ev，后者被認為是Fe2O3或Fe3O4中O的結合能，而532.0ev的是氧原子和磁性元素的結合能。我們可以看出Fe的結合能超過了710ev，這和Fe的+3價離子對應。因此結果可表明PAOABSA復合材料中的氧化鐵是以γ-Fe2O3的形式存在的，因為其具有磁性。

3.研究結論

結構特征表明存在于PAOABSA復合材料中的γ-Fe2O3磁性粒子可使其具有鐵磁性，而這些納米級的γ-Fe2O3磁性粒子可使PAOABSA復材具有超順磁性，并發現了Fe3O4摻雜聚苯胺和PAOABSA-γ-Fe2O3復合材料之間的差別。

參考文獻

[1]汪多仁編著.合成樹脂與工程塑料生產技術[M].中國輕工業出版社,2001,8.

[2]張伯宇,蘇小明,鄧祥.聚苯胺導電復合材料研究進展及其應用[M].石化技術與應用,2004(06).

導電高分子材料的研究進展范文第4篇

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導電高分子材料的研究進展范文第5篇

關鍵詞：環氧樹脂 封裝材料 研究現狀

一、環氧樹脂電子封裝材料的研究現狀

環氧樹脂是泛指分子中含有兩個或兩個以上環氧基團的有機高分子化合物。由于其分子結構中含有活潑的環氧基團，能與胺、酸酐、咪唑、酚醛樹脂等發生交聯反應，形成不溶、不熔的具有三向網狀結構的高聚物。這種聚合物結構中含有大量的羥基、醚鍵、氨基等極性基團，從而賦予材料許多優異的性能，比如優良的粘著性、機械性、絕緣性、耐腐蝕性和低收縮性，且成本比較低、配方靈活多變、易成型生產效率高等，使其廣泛地應用于電子器件、集成電路和LED的封裝

1962年，通用電氣公司的尼克·何倫亞克（Hol-onyak）開發出第一種實際應用的可見光發光二極管就是使用環氧樹脂封裝的。環氧樹脂種類很多，根據結構的不同主要分為縮水甘油醚型、縮水甘油酯型、縮水甘油胺型、脂肪族、脂環族、酚醛環氧樹脂、環氧化的丁二烯等。由于結構決定性能，因此不同結構的環氧樹脂，其對所封裝的制品的各項性能指標會產生直接的影響。例如Huang J C等以六氫鄰苯二甲酸酐為固化劑，以TBAB為催化劑，分別對用于LED封裝的雙酚A型環氧樹脂D E R.-331、UV穩定劑改性后的雙酚A型環氧樹脂Eporite-5630和脂環族環氧樹脂ERL-4221進行了研究。研究發現，D E R-331這類雙酚A型環氧樹脂主鏈上有許多醚鍵、苯環、次甲基和異丙基，側鏈上則有規律地間隔出現許多仲羥基。其中，環氧基和羥基賦予樹脂反應性，使樹脂固化物具有很強的內聚力和黏接力；而極性的醚健和羥基基團則有助于提高材料的浸潤性和粘附力；苯環和異丙基賦予聚合物良好的耐熱性和剛性，但因主鏈含苯環，容易發生光降解而老化并發黃導致光衰，直接影響LED器件的使用壽命。Eporite-5630因在雙酚A型環氧樹脂的結構中引入了耐UV的化學結構，使得材料不僅保持了DE R-331優點，還擁有更好的耐UV性能，更適合于LED的封裝。ERL-4221是脂環族環氧，由于環氧基直接連接在脂環上，能形成緊密的剛性分子結構，固化后交聯密度增大，使得固化后的材料具有較高的熱變形溫度，可達300℃以上；分子結構中不含苯環，表現出良好的耐UV性能和低吸濕性，比較適合用于戶外LED，但其固化過程中產生的內應力導致其它性能較差。雙酚A型環氧樹脂因原料易得、成本低、產量大、用途廣，被稱為通用型環氧樹脂，占環氧樹脂總用量的90%。該類樹脂具有良好的黏接性、耐腐蝕性、介電性能和成型性。但是，由于苯基和羥基的存在亦使得材料的耐熱性和韌性不高，耐濕熱性和耐候性比較差，容易發生黃變導致光衰，直接影響LED器件的使用壽命。另外，由于純環氧樹脂具有高的交聯結構，因而存在質脆、易疲勞、耐熱性不夠好、抗沖擊韌性差等缺點。因此，需要對其做進一步的改性才能保證封裝器件的可靠性及滿足多樣化的LED封裝要求。Charles等使用二或三烷氧基硅烷與環氧樹脂共混并反應，發現少量的硅烷即可降低材料的吸濕性，提高環氧的絕緣性和耐久性。Shiobara等則采用含氫的硅樹脂與烯丙基縮水甘油醚等化合物進行硅氫加成反應，制備有機硅改性的環氧化合物，然后將其與環氧樹脂進行共固化，得到高玻璃化轉變溫度、低熱膨脹系數及抗龜裂性好的封裝材料。Yoshinori等通過在聚二甲基硅氧烷鏈段中引入一定的苯基來改善與環氧樹脂的相容性，在側鏈上引入氨基與環氧反應，將有機硅鏈段接枝到環氧結構中來減少固化產物的內應力和耐高低溫沖擊性能。劉偉區等在有機硅改性環氧樹脂的發明專利中采用氯端基封端的有機硅與雙酚A型環氧樹脂中的羥基反應，生成有機硅改性雙酚A型環氧樹脂后，再將改性樹脂與各種電子封裝用環氧相混合并共同固化，達到了既提高環氧樹脂的韌性和耐熱性又能明顯降低吸水率的目的。此外，該工藝相對簡單，成本相對低廉，有利于大量推廣應用及工業化。Barton等的研究發現150℃左右環氧樹脂的透明度降低，LED光輸出減弱，在135～145℃范圍內還會引起樹脂嚴重退化，對LED壽命有重要的影響。在大電流情況下，封裝材料甚至會碳化，在器件表面形成導電通道，使器件失效。

為了提高材料的耐熱性，減少因黃變而引起的光衰，Suzuki等選擇脂環族環氧樹脂的固化性能進行研究，結果發現這類材料經過幾周的老化實驗之后，其在400nm的光透過率仍為90%，具有良好的耐老化性，抗紫外輻射性很好。這是由于環氧基直接連接在脂環上，能形成緊密的剛性分子結構，固化后交聯密度增大，使得固化后的材料具有較高的熱變形溫度。同時，分子結構中不含苯環，具有優良的耐候性、耐化學、耐沖擊性能、抗紫外輻射性。另外，因其是由脂環族烯烴經過有機過氧酸的環氧化制備得到的，其離子含量低，電性能好，不會因有氯的存在而產生對微電路的腐蝕等問題，適合于用作LED的封裝材料。李元慶等通過填充納米氧化鋅來提高對紫外光的屏蔽效果，減少紫外光對封裝膠的破壞。結果發現，選擇合適的粒徑對封裝材料的光學性能尤為重要，當ZnO含量低于0.07%（wt）、粒徑小于27nm時復合封裝材料在可見光區具有高的透明性，同時又有良好的耐紫外光輻射性，滿足UV-LED封裝的需要。Hi-sataka等人將粒徑5～40nm的二氧化硅和粒徑5～100nm的球形玻璃粉加入到有機硅改性環氧樹脂中，硫化成型后材料的透光率可達95.7%，折射率為1.53～1.56，線膨脹系數為40×10-6K-1左右，經200次冷熱沖擊后損壞率僅4%～12.5%。周利寅等在環氧固化體系中引入環氧倍半硅氧烷，利用氧倍半硅氧烷的籠型結構及高鍵能的硅氧鍵來提高環氧封裝料的耐熱性和抗黃變性。黃偉等采用4-乙烯基-環氧環己烷與含氫環體進行加成反應，然后使用β-二酮金屬絡合物作為催化劑來固化有機硅改性的環氧樹脂，發現產物具有優良的光學性能、抗紫外、耐高溫老化性能，適合于UV-LED的封裝。由于使用的催化劑是有機金屬化合物，其在中溫與有機硅改性環氧樹脂中有良好的溶解性，本身耐高溫，可以有效避免因為使用胺或酐固化劑而產生的高溫黃變問題。此外，還有通過對雙酚A化合物進行加氫制備不含雙鍵的氫化雙酚A型環氧樹脂來提高封裝材料的耐候性。

為了提高材料的硬度、耐冷熱沖擊能力，降低其模量，日本信越化學公司將含硅羥基的乙烯基硅樹脂、含氫硅油及少量有機硅彈性體加入環氧樹脂中，使用鉑系催化劑催化硅氫加成反應，烷氧基或酰基或硅羥基鋁化物作環氧固化劑，經注塑成型后獲得折射率高達1？51、硬度70A、不吸塵、低模量、低收縮率的LED封裝材料。另外，該封裝材料經-40℃/120℃冷熱沖擊1000次不開裂。雖然通過以上方法改性能夠一定程度上改善環氧樹脂封裝料的耐熱、抗黃變性能，但隨著商業化LED功率不斷提高，大功率的芯片需要更高的電流和導致更高結溫，對LED的封裝材料亦提出更高的要求。現在的環氧及改性產品因自身熱阻比較大，不利于散熱而影響LED芯片的使用壽命，已不能滿足使用需求。為了有效地降低封裝熱阻，提高出光效率，必須尋找一種新的替代材料。

二、環氧樹脂電子封裝材料的發展趨勢

1.液晶環氧樹脂

液晶環氧樹脂是一種高度分子有序、深度分子交聯的聚合物網絡，它融合了液晶有序與網絡交聯的優點，與普通環氧樹脂相比，其耐熱性、耐水性和耐沖擊性都大為改善，可以用來制備高性能復合材料；同時，液晶環氧樹脂在取向方向上線膨脹系數很小，而且其介電強度高、介電損耗小，是一種在電子封裝領域具有美好應用前景的新型功能材料。

2.新型脂環氧樹脂

脂環式環氧樹脂的合成中，不用環氧氯丙烷為原料，因此產品的有機氯含量為0。因此有可能開發出超高純度的環氧樹脂新材料，這對于電子封裝的高純凈要求十分有利。目前這方面的研究報道很少，幾乎沒有工業化的產品出現，是今后電子封裝材料值得注意的一個開發方向。

3.綠色環保封裝材料

塑封材料大多采用含各種添加成分的熱固環氧樹脂，固化后大部分可抵抗化學侵蝕，產品報廢時難以溶解，有的還會釋放出有害物質。隨著信息產業的飛速發展，器件封裝量日益增加，產品報廢時產生的廢物將迅速增加，這必然造成環境污染的問題。因此，開發綠色環保型封裝材料是未來的必然趨勢。解決這一問題的一個可能途徑是使用熱塑封裝材料，但這會帶來許多新的可靠性問題。

4.環氧樹脂基納米復合封裝材料

環氧樹脂中加入納米材料是一種行之有效的改性方法。納米材料的表面非配對原子多，與環氧樹脂發生物理或化學結合的可能性大，增強了粒子與基體的界面結合，因而可承擔一定的載荷，具有增強、增韌的可能，過精細控制無機超微粒子在環氧樹脂中的分散與復合，能以很少的無機粒子體積含量，在一個相當大的范圍內有效地改善復合材料的綜合性能，增強、增韌、抗老化，且不影響材料的加工特性。因此，如能采用有效的方法，解決納米材料在環氧基體中的分散問題，將有可能制備出強度好、韌性高、耐熱的高性能封裝材料。

當前，伴隨著高密度高性能的要求出現了許多新的發展形式，電子封裝的概念也已從傳統的器件轉為系統，即在封裝的信號傳遞、支撐載體、熱傳導、芯片保護等傳統功能的基礎上進一步擴展，利用薄膜、厚膜工藝以及嵌入工藝將系統的信號傳輸電路及大部分有源、無源元件進行集成，并與芯片的高密度封裝和元器件外貼工藝相結合，從而實現對系統的封裝集成，達到最高密度的封裝。封裝面向系統在國際上已成為該領域的制高點，各大公司都在投入巨資進行發展。高分子材料的發展將為封裝技術的革命提供更多可選擇的新型材料，特別是塑料共混改性技術的發展，一系列高性能、新功能、低成本新材料大量涌現。將反應性擠出增容技術、分子原位復合技術、反應擠出合成技術等新技術應用于封裝材料的研究，必將大大推動封裝技術的進步和發展。高分子材料的改性新技術與面向系統的封裝相結合，有可能導致封裝技術的新革命。

參考文獻

[1] 陶長元、董福平、杜軍、劉弘煒. LED封裝用環氧樹脂的研究進展.[C].第十一次全國環氧樹脂應用技術學術交流會論文集，江蘇常熟，2005

[2] 周利寅、賀英、張文飛、諶小斑. LED封裝用環氧樹脂/環氧倍半硅氧烷雜化材料的研制[J].工程塑料應用， 2009， 37（3）：5-8.

[3] Huang W， Yuan Y X， Yu Y Z. Synthesis， curing and proper-ties of silicone-epoxies[J]. Journal of Adhesion and Interface.2006， 7（4）：39-44.