镁铝硼硅系低介电常数纤维玻璃的结构和性能研究

发布时间：2017-08-23 05:21

  本文关键词：镁铝硼硅系低介电常数纤维玻璃的结构和性能研究

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【摘要】：低介电常数玻璃纤维是满足信号高速传递的高性能覆铜板的主要增强材料。目前,市场上的低介电常数玻璃纤维大都属于铝硼硅酸盐玻璃系统,且大都是发达国家研制出来的。国际玻纤巨头一直对中国实行产品垄断和技术封锁政策。本论文跳出常规的钙铝硼硅酸盐低介电玻璃纤维基础系统,在镁铝硼硅体系中探索适合低介电玻纤的组成,研究其结构和性能的关系,对于开发具有自主知识产权的低介电玻璃纤维具有重要意义。本文采用常规的熔融淬冷法制备了SiO_2-B_2O_3-Al_2O_3-MgO玻璃,使用NMR、FTIR、DSC和XRD等测试手段,研究了组分变化对镁铝硼硅酸盐玻璃的结构的影响,并对玻璃密度、介电性能和化学稳定性进行了影响。研究结果表明:(1)镁铝硼硅酸盐玻璃的网络结构主要由[BO_3]、[BO_4]、[SiO_4]和[AlO_4]组成的,同时含有少量的[AlO_5]和[AlO_6]存在。B主要以[BO_3]的形式存在,Al主要以[AlO_4]的形式存在。随着SiO_2/B2O_3摩尔比的增大,网络中[SiO_4]的量逐渐增加,而[BO_3]的量逐渐减少,玻璃的失透温度范围呈现减小的趋势,失透上限温度逐渐增大,密度逐渐增大,但增大的速率有所减缓,耐酸失重比逐渐减小,耐碱失重比逐渐增大,介电常数逐渐增大,介电损耗出现极小值。随着B2O_3/MgO摩尔比的增大,网络中[BO_3]的量相对增多,玻璃的密度逐渐减小,耐酸失重比逐渐增大,耐碱失重比亦逐渐增大,介电常数逐渐降低,介电损耗逐渐增大。(2)BaO部分取代MgO后,镁铝硼硅酸盐玻璃的网络结构主要由[BO_3]、[AlO_4]、[SiO_4]和[BO_4]组成。随着系统中BaO取代量的增加,网络中[BO_4]的量先增多后减少,[AlO_4]的量逐渐增多,玻璃的网络结构更加完整;失透温度范围逐渐降低,当BaO的取代量增大至5 mol%时,样品的失透现象消失;随着系统中BaO取代量的增加,玻璃的转变温度Tg逐渐增大,ΔT随着BaO取代量的增大而增大,玻璃的析晶倾向变小了;密度呈现逐渐增大的趋势,但增加速率有明显的下降;耐酸失重比逐渐降低,耐碱失重比逐渐增大。
【关键词】：镁铝硼硅酸盐 结构 密度 介电常数 化学稳定性
【学位授予单位】：重庆理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ171.1
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-20
• 1.1 玻璃纤维概述10-11
• 1.2 铝硼硅酸盐玻璃的研究现状11-14
• 1.3 低介电玻璃纤维的研究现状14-16
• 1.4 玻璃的介电性16-17
• 1.4.1 介电常数16
• 1.4.2 介电损耗16-17
• 1.5 本课题研究的目的、意义和内容17-20
• 第二章 实验过程及测试方法20-26
• 2.1 实验过程20-21
• 2.1.1 实验原料20
• 2.1.2 玻璃样品的熔制20-21
• 2.1.3 技术路线21
• 2.2 测试方法21-26
• 2.2.1 密度测试21-22
• 2.2.2 傅立叶转化红外光谱(IR)22
• 2.2.3 示差扫描量热分析（DSC）22
• 2.2.4 失透温度范围22-23
• 2.2.5 X射线衍射分析（XRD）23
• 2.2.6 魔角旋转核磁共振 (NMR)23
• 2.2.7 介电常数测试23
• 2.2.8 化学稳定性测试23-26
• 第三章 SiO_2-B_2O_3-Al2O_3-MgO玻璃的结构和性能26-60
• 3.1 实验方案26-28
• 3.2 (74-X)SiO_2-XB_2O_3-8Al_2O_3-18MgO的结构和性能28-35
• 3.2.1 玻璃的红外分析28-29
• 3.2.2 玻璃的失透分析29-31
• 3.2.3 玻璃的密度分析31-32
• 3.2.4 玻璃的化学稳定性分析32-34
• 3.2.5 玻璃的介电性能34-35
• 3.3 (77-X)SiO_2-XB_2O_3-8Al_2O_3-15MgO的结构和性能35-41
• 3.3.1 玻璃的红外分析35-36
• 3.3.2 玻璃的失透分析36-37
• 3.3.3 玻璃的密度分析37-38
• 3.3.4 玻璃的化学稳定性分析38-40
• 3.3.5 玻璃的介电性能分析40-41
• 3.4 (80-X)SiO_2-XB_2O_3-8Al_2O_3-12MgO的结构和性能41-49
• 3.4.1 玻璃的核磁共振分析41-43
• 3.4.2 玻璃的红外分析43-44
• 3.4.3 玻璃的失透分析44-45
• 3.4.4 玻璃的密度分析45-46
• 3.4.5 玻璃的化学稳定性分析46-48
• 3.4.6 玻璃的介电性能分析48-49
• 3.5 (83-X)SiO_2-XB_2O_3-8Al_2O_3-9MgO的结构和性能49-54
• 3.5.1 玻璃的红外分析49-50
• 3.5.2 玻璃的密度分析50-51
• 3.5.3 玻璃的化学稳定性分析51-53
• 3.5.4 玻璃的介电性能分析53-54
• 3.6 B2O_3/MgO对玻璃结构和性能的影响54-58
• 3.6.1 玻璃的红外分析54-55
• 3.6.2 玻璃的密度分析55-56
• 3.6.3 玻璃的化学稳定性分析56-57
• 3.6.4 玻璃的介电性能分析57-58
• 3.7 本章小结58-60
• 第四章 BaO取代MgO对玻璃结构和性能的影响60-70
• 4.1 玻璃系统的基础配比60
• 4.2 玻璃的核磁共振（NMR）分析60-62
• 4.3 玻璃的红外光谱分析62-63
• 4.4 玻璃的DSC分析63-64
• 4.5 玻璃的失透分析64-65
• 4.6 玻璃的密度分析65-66
• 4.7 玻璃的化学稳定性分析66-68
• 4.8 本章小结68-70
• 第五章 结论70-71
• 致谢71-72
• 参考文献72-75
• 个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果75

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