氧化铝陶瓷及氧化铝/环氧树脂复合材料的制备与性能研究
发布时间：2021-07-16 19:31
随着半导体产业的高速发展,对电子封装材料提出了更高的要求,包括良好的绝缘性、高的力学强度与导热系数等。近年来,陶瓷/聚合物复合材料受到了广泛关注。本文提出了一种新的方法来制备氧化铝/环氧树脂复合材料,该方法包括凝胶注模成型、烧结以及真空渗透。具体内容分为以下三个部分:（1）首先,探索了凝胶注模成型的工艺条件,得到了本实验AM-MBAM体系最优的工艺参数,包括球磨时间、分散剂用量、pH值、加料方法以及固化保护。（2）采用优化的工艺参数制备出复杂形状、尺寸的氧化铝陶瓷,包括陶瓷基板、继电器外壳等。（3）制备的氧化铝/环氧树脂复合材料形成了氧化铝和环氧树脂相互贯穿的网络结构,使得复合材料具有很高的强度与导热系数。氧化铝陶瓷坯体在600°C脱脂后在不同温度下进行烧结（1200°C到1500°C）,制得多孔陶瓷骨架。烧结温度越高,陶瓷骨架的孔隙率越低,平均晶粒尺寸越大。通过真空渗透,使环氧树渗透进入陶瓷骨架,完全填满多孔间隙,固化后即得到氧化铝/环氧树脂复合材料。通过该方法,制备了氧化铝含量为70 vol.%的复合材料,该复合材料的弯曲强度和导热系数分别为305 MPa和13.46 W·m-1K...
【文章来源】：南昌大学江西省 211工程院校
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
014年我国IC三大产业产值占比近年来，随着电子器件不断向小型化、高集成度、便捷智能方向发展，现
第 1 章 引言量会导致机械性能的恶化，如强度降低，对裂纹更敏感，成型、加工困难等[19]。在本课题的工作中，我们试图去制备陶瓷/有机物复合材料，在复合材料中实现陶瓷骨架与高分子网络互相贯穿的结构（如图 1.2c 所示）。通过对多孔陶瓷进行烧结，使陶瓷颗粒之间通过化学键进行连接（如图 1.2c 所示），有望比孤立分散的陶瓷颗粒（如图 1.2a 所示）以及物理连接的陶瓷颗粒（如图 1.2b 所示）更多地提高聚合物基体的导热系数。此外，这种结构也会使得陶瓷/复合材料的机械性能得到提高，因为颗粒间的化学结合强度远远大于物理结合。考虑到氧化铝粉体的价格远远低于氮化铝和氮化硼，在本工作中，我们选择氧化铝作为填料来制备氧化铝/环氧树脂复合材料。我们采用了一种新的工艺来制备该复合材料，包括凝胶注模成型、烧结、真空渗透。采用凝胶注模成型是因为该工艺能方便地制备出高性能、形状复杂的陶瓷产品，如涡轮转子[20]。关于凝胶注模成型将在后续内容中进一步介绍。
第 1 章 引言1.3凝胶注模成型工艺1.3.1凝胶注模成型基本原理与工艺流程凝胶注模是一种原位固化的陶瓷“净尺寸”成型技术。它将传统的陶瓷湿法成型与有机物聚合反应结合在一起，通过在高固相体积含量的陶瓷悬浮液中添加有机物单体和交联剂，在引发剂存在的条件下，发生聚合交联反应，使料浆原位凝胶固化而成为陶瓷凝胶坯体。其固化方法主要有三种[21]：引发剂—加热凝胶法、引发剂—催化剂凝胶法、氧化—还原凝胶法。其基本思想是采用具有三维网状结构的高分子物质将均匀分散的粉体悬浮液中的陶瓷颗粒包裹使之固定在原位，从而得到具有陶瓷粉体与高分子物质复合结构的陶瓷坯体。原位固化示意图如图 1.3 所示[22]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]凝胶注模莫来石/碳化硅复合陶瓷的显微结构与力学性能[J]. 赵子光,段小明,贾德昌,王胜金,杨治华. 硅酸盐学报. 2012(12)
[2]注凝成型工艺制备Al2O3-ZrO2（3Y）-SiC复相陶瓷及其性能[J]. 徐晓虹,焦国豪,吴建锋,饶郑刚,徐瑜,赵芳. 硅酸盐学报. 2010(10)
[3]凝胶注模成型技术的研究与进展[J]. 王小锋,王日初,彭超群,李婷婷,罗玉林,王超,刘兵. 中国有色金属学报. 2010(03)
[4]Al2O3-SiC复相陶瓷凝胶注模成型工艺因素的研究[J]. 李友胜,何宝珍,李楠. 武汉科技大学学报(自然科学版). 2007(02)
[5]水溶性高分子聚丙烯酰胺对氧化铝注凝成型的影响[J]. 马景陶,谢志鹏,黄勇,苗赫濯,程一兵. 硅酸盐学报. 2002(06)
[6]Al2O3/SiCp纳米复合材料化学制备工艺研究[J]. 张巨先,高陇桥. 硅酸盐学报. 2001(06)
[7]琼脂糖凝胶大分子在陶瓷原位凝固成型中的应用[J]. 谢志鹏,杨金龙,陈亚丽,黄勇. 硅酸盐学报. 1999(01)
本文编号：3287624
【文章来源】：南昌大学江西省 211工程院校
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
014年我国IC三大产业产值占比近年来，随着电子器件不断向小型化、高集成度、便捷智能方向发展，现
第 1 章 引言量会导致机械性能的恶化，如强度降低，对裂纹更敏感，成型、加工困难等[19]。在本课题的工作中，我们试图去制备陶瓷/有机物复合材料，在复合材料中实现陶瓷骨架与高分子网络互相贯穿的结构（如图 1.2c 所示）。通过对多孔陶瓷进行烧结，使陶瓷颗粒之间通过化学键进行连接（如图 1.2c 所示），有望比孤立分散的陶瓷颗粒（如图 1.2a 所示）以及物理连接的陶瓷颗粒（如图 1.2b 所示）更多地提高聚合物基体的导热系数。此外，这种结构也会使得陶瓷/复合材料的机械性能得到提高，因为颗粒间的化学结合强度远远大于物理结合。考虑到氧化铝粉体的价格远远低于氮化铝和氮化硼，在本工作中，我们选择氧化铝作为填料来制备氧化铝/环氧树脂复合材料。我们采用了一种新的工艺来制备该复合材料，包括凝胶注模成型、烧结、真空渗透。采用凝胶注模成型是因为该工艺能方便地制备出高性能、形状复杂的陶瓷产品，如涡轮转子[20]。关于凝胶注模成型将在后续内容中进一步介绍。
第 1 章 引言1.3凝胶注模成型工艺1.3.1凝胶注模成型基本原理与工艺流程凝胶注模是一种原位固化的陶瓷“净尺寸”成型技术。它将传统的陶瓷湿法成型与有机物聚合反应结合在一起，通过在高固相体积含量的陶瓷悬浮液中添加有机物单体和交联剂，在引发剂存在的条件下，发生聚合交联反应，使料浆原位凝胶固化而成为陶瓷凝胶坯体。其固化方法主要有三种[21]：引发剂—加热凝胶法、引发剂—催化剂凝胶法、氧化—还原凝胶法。其基本思想是采用具有三维网状结构的高分子物质将均匀分散的粉体悬浮液中的陶瓷颗粒包裹使之固定在原位，从而得到具有陶瓷粉体与高分子物质复合结构的陶瓷坯体。原位固化示意图如图 1.3 所示[22]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]凝胶注模莫来石/碳化硅复合陶瓷的显微结构与力学性能[J]. 赵子光,段小明,贾德昌,王胜金,杨治华. 硅酸盐学报. 2012(12)
[2]注凝成型工艺制备Al2O3-ZrO2（3Y）-SiC复相陶瓷及其性能[J]. 徐晓虹,焦国豪,吴建锋,饶郑刚,徐瑜,赵芳. 硅酸盐学报. 2010(10)
[3]凝胶注模成型技术的研究与进展[J]. 王小锋,王日初,彭超群,李婷婷,罗玉林,王超,刘兵. 中国有色金属学报. 2010(03)
[4]Al2O3-SiC复相陶瓷凝胶注模成型工艺因素的研究[J]. 李友胜,何宝珍,李楠. 武汉科技大学学报(自然科学版). 2007(02)
[5]水溶性高分子聚丙烯酰胺对氧化铝注凝成型的影响[J]. 马景陶,谢志鹏,黄勇,苗赫濯,程一兵. 硅酸盐学报. 2002(06)
[6]Al2O3/SiCp纳米复合材料化学制备工艺研究[J]. 张巨先,高陇桥. 硅酸盐学报. 2001(06)
[7]琼脂糖凝胶大分子在陶瓷原位凝固成型中的应用[J]. 谢志鹏,杨金龙,陈亚丽,黄勇. 硅酸盐学报. 1999(01)
本文编号：3287624
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