环氧基POSS改性环氧树脂的研制与性能研究

以苯基三乙氧基硅烷(PTES)和β-3,4-环氧环己基乙基三甲氧基硅烷(A186)为原料,甲醇、乙醇混合溶液为溶剂,酸性条件下水解制得含有Si-H键的环氧基低聚倍半硅氧烷(EP-POSS),通过傅里叶红外光谱(FT-IR)、核磁共振氢谱(1H NMR)、核磁共振硅谱(29Si NMR)等手段对其结构进行表征。用制备的EP-POSS对环氧树脂进行改性,分析了EP-POSS用量对树脂涂层附着力、耐冲击性、疏水性、耐热稳定性的影响。结果表明:当EP-POSS加入量为5%时,环氧树脂涂层附着力达到1级,耐冲击性达到50 cm,对水的接触角为90°,热稳定性大幅提升。

基于环氧基POSS改性的低介电纳米多孔复合材料:微观结构对介电性能的影响

随着超大规模集成电路的迅速发展,微型集成化高密度半导体元件迫切需要低介电材料。本文合成了具有笼型结构的环氧基倍半硅氧烷(EOVS),并与环氧树脂E51共混得到纳米多孔EOVS/E51复合材料。改性后,EOVS在E51基体中均匀分散。随着EOVS的增多,其笼型结构引入的纳米孔隙使EOVS/E51复合材料的自由体积增大,单位体积内极化分子的密度降低,EOVS含量为15wt%时,介电常数由4.21下降至2.51(1 MHz)。但是,EOVS上的环氧基团提供了新的反应位点,EOVS/E51复合体系的交联密度随EOVS增多而增大,EOVS含量达20wt%时,复合材料的自由体积减小,介电常数转而增大。此外,EOVS中Si-O-Si键的疏水性使复合材料的耐湿性增强,而无机骨架的热稳定性及纳米增韧效应导致复合材料的耐热性和抗冲性能明显提升,在微电子领域应用前景广阔。

G-POSS/CE杂化材料的制备及性能研究

采用共混法制备八环氧基POSS(G-POSS)/氰酸酯树脂(CE)有机-无机杂化材料。研究了环氧基POSS含量对杂化材料的固化反应、介电性能、力学性能等的影响,并对杂化材料的微观相态结构进行了表征和分析。结果表明,G-POSS的引入使氰酸酯树脂基体的介电性能显著改善,同时反应活性、韧性等都有所提高。且当G-POSS的质量分数为2.5%时,杂化材料的介电性能、力学强度和刚性提高较为明显,且其断面形貌呈韧性断裂。

笼型聚倍半硅氧烷修饰介孔SiO_2结构的研究

采用合成的氨基丙基介孔SiO2(NH2-MPS)与八环氧基聚倍半硅氧烷(G-POSS)反应,借助POSS较大的尺寸对介孔SiO2进行部分的封端,制备并改性粒径均一、尺寸可控的介孔SiO2纳米粒子,形成POSS-MPS结构。采用红外(FT-IR)法、X射线衍射、N2吸附-脱附和透射电镜(TEM)等测试手段对其性2能和结构进行表征和测定,确定POSS修饰MPS的较优合成工艺。