高性能立方碳化硅导热填料的制备与性能研究

发布时间：2021-08-14 07:50

　　以化学有机改性对立方碳化硅（β-SiC）导热填料进行表面修饰,通过红外光谱对处理后β-SiC粉体表征。以硅烷偶联剂、硬脂酸以及二者的结合为改性剂,研究不同改性剂对β-SiC粉体固含量、吸油值及导热系数的影响。实验结果表明,在硅烷偶联剂中KH564的改性效果较为明显;通过对硬脂酸以及两种表面改性剂结合使用的研究,结果表明改性效果相比单一改性剂进一步提升,硬脂酸和KH564的效果较好,导热系数达到1.46 W/（m·K）,相比未改性的β-SiC提高了53.68%,比使用单一KH564改性提高了20.25%。 

【文章来源】：硅酸盐通报. 2020,39(03)北大核心

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

β-SiC的基本性能

图1 β-SiC的基本性能硬脂酸[13](CH3(CH2)16COOH,简称C18)是主要作为表面活性剂的基础原料而被广泛应用的一种水溶性酸,具有一般有机羧酸的化学通性,几乎不溶于水,微溶于酒精,实验中选取正丁醇作为溶剂。图2(b)为硅烷偶联剂和硬脂酸改性后β-SiC的红外光谱,可以看出在850 cm-1和1 130 cm-1处保留了β-SiC的特征峰,同样也增强了在850 cm-1处的硅氧键特征峰的伸缩振动;另外经过硅烷偶联剂和硬脂酸结合改性的β-SiC在3 700～3 200 cm-1之间有较宽的羟基吸收带,单一改性剂硬脂酸改性的β-SiC羟基吸收峰的伸缩振动并不明显;且硅烷偶联剂与硬脂酸结合改性后在1 650 cm-1处同样有一个比较弱的C=C键的吸收峰;经KH562和硬脂酸改性的β-SiC在2 921 cm-1、2 851 cm-1处分别对应出现了甲基和亚甲基的伸缩振动吸收峰。这表明改性过程中硅烷偶联剂与硬脂酸的有机基团成功的接到β-SiC表面。

聚合物中填料的固含量大小直接决定了它自身的导热性能,在聚合物中加入的导热填料越多越容易在聚合物的内部形成导热通路,使热量流通。通过对β-SiC进行有机化学改性,有机官能团的加入使β-SiC在聚合物中进行粉体填充时降低分子间的表面能,易被大分子浸润,提高两者的相容性,使填料能够更均匀的分散在聚合物中,颗粒间更加容易相互接触形成导热网状或链状结构。图3(a)是用KH550、KH562和KH564对β-SiC进行改性后固含量测试结果。试验结果表明,通过硅烷偶联剂改性后的β-SiC在乙烯基硅油中的固含量都得到了提升。其中经过KH564改性后的填料固含量提高最为明显,改性效果更突出,相比未改性的填料提高了30%。图3(b)是用硬脂酸以及硅烷偶联剂和硬脂酸联合改性β-SiC后,固含量测试结果。试验结果表明,通过硬脂酸改性后的β-SiC在乙烯基硅油中的固含量得到了提升,并且经过硅烷偶联剂和硬脂酸改性对β-SiC在乙烯基硅油中的固含量比单一的表面改性剂改性进一步提高。这是因为硬脂酸是一种水解酸,为硅烷偶联剂表面改性提供了酸性环境,加大了硅烷偶联剂的水解速度,使其分解出更多的有机官能团,并结合硬脂酸作为表面改性剂,两者能够共同作用,改性效果更好。实验数据表明KH564和硬脂酸结合改性的β-SiC效果较好,相比未改性的填料固含量提高了50.25%,比使用单一KH564改性提高了20.25%。

【参考文献】：
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本文编号：3342078