环氧树脂基热界面材料制备与性能研究

发布时间：2020-05-18 14:44

【摘要】：随着电子集成电路的不断发展以及电子产品向智能化的发展趋势,人们在医学、航空航天、材料、机械等领域对电子元器件的性能提出了更高的要求。电子元件的集成密度急剧增加,导致高密度散热问题逐渐突出。为了保证发热元件的正常稳定运行,必须及时高效地传递大量热量,并使其工作温度保持在适当的范围内。所以研制综合性能优_([参考文)异的高导热界面复合材料成为了目前研究热点_([参考文)。本文分别以氧化铝(Al_2O_3)、多壁碳纳米(WCNTs)和负载银纳米粒子石墨烯作为导热填料,以双酚A型环氧树脂CYD128为基体,制备了环氧基界面复合材料并对其热物理性能进行了研究。主要内容分如下:(1)使用硅烷偶联剂KH560与低分子聚酰胺PA650对氧化铝进行两步改性,得到的改性后氧化铝颗粒作为导热填料制备环氧树脂基复合材料。傅利叶红外光谱分析结果表明在氧化铝颗粒表面成功接枝环氧基与氨基。在填充量为20wt%时,接枝氨基官能团的氧化铝颗粒复合材料相对于未改性氧化铝颗粒复合材料的热导率增强效果达到最高至158.5%,而接枝环氧基官能团的氧化铝颗粒复合材料相对于未改性氧化铝颗粒复合材料的增强效果同样在填充量为20wt%时达到最高为121.5%。通过10μm与40μm氧化铝颗粒复配填充环氧树脂,在相同质量分数条件下,相对于小粒径填料大粒径填料更容易形成相互接触的热传导网络。两种粒径的氧化铝混合使用要比使用单一粒径的效果_([参考文)好。当40um与10um的氧化铝颗粒的质量配比为4:1时,_([参考文)所得复合材料热导率达到最高。(2)使用表面活性剂十二烷基苯磺酸钠对碳纳米管进行表面改性,经过SDBS改性处理的碳纳米管可以较好改善碳纳米管在基体中的分散性和稳定性。不同温度条件下碳纳米管填充量的增加对复合材料热导率的影响表现不同。温度为25℃和30℃时,碳纳米管添加量在0.5wt%至2.5wt%之间,随着导热填料含量的增加_([参考文),_([参考文)复合材料的热导率呈线性增加;当导热填料的含量在2.5wt%至4.0wt%之间,复合材料热导率的提高随着热导填料的增加没有明显的提升,即出现热导率上升平台现象。随着热导率测试温度升高,_([参考文)平台现象的出现随着温度上升后移_([参考文)。(3)使用表面改性后的碳纳米管(5~15μm)和氧化铝颗粒(10μm)作为复合导热填料。两者能均匀分散在树脂基体中,没有出现导热填料堆积团聚现象。碳管与氧化铝颗粒相互接触,线状碳纳米管在氧化铝颗粒间起到桥接作用,将原本互相孤立的氧化铝颗粒链接起来,形成高效的热传导网络。环氧树脂基体中添加2.5wt%碳纳米管时,加入不同质量分数的氧化铝颗粒复合材料的热导率随氧化铝颗粒含量的增加而升高。测试温度上升至40~60℃,添加40wt%氧化铝颗粒与碳纳米管复配所得复合材料导热率比添加量为30wt%所得复合材料热导率提高约17%。碳纳米管与氧化铝颗粒两种热导填料复配制备的复合材料的热导率都要比只添加氧化铝颗粒所得复合材料热导率要高。添加碳纳米管带来的热导率增强效果在氧化铝颗粒含量为5wt%时最强达到177.8%。(4)采用“混合-加热”法制备负载银纳米粒子的石墨烯纳米片。银纳米颗粒的平均尺寸会随着银负载量的增加而增大。通过XRD谱图分析得出,制备Ag-GNS样品,盐与金属的转化基本完成,并且GNS结构得到良好保存。以Ag-GNS作为导热填料的环氧树脂基的界面材料的热导率值增加高于使用GNSs作为导热材料的热导率值。银纳米粒子在GNS表面上的负载量越多,环氧树脂基的热界面材料的热导率值越高。负载银纳米粒子可以有效防止石墨烯片团聚。
【学位授予单位】：上海第二工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TB33

【参考文献】