LED封装用环氧树脂/金刚石导热胶的研制

以双酚A环氧树脂为基体树脂,添加平均粒径为10μm的金刚石作为导热粒子,制备了高导热低膨胀导热胶。此环氧树脂/金刚石导热胶体系完全固化的最佳条件为125℃/1 h+150℃/1 h。当金刚石添加量为40%时,所制备的导热胶导热系数达0.85 W/(m·K),热膨胀系数为33.15×10-6/℃,已能完全满足LED封装用导热胶的技术要求;当金刚石添加量达到50%时,导热胶的导热系数达1.07 W/(m·K),热膨胀系数为16.65×10-6/℃,且体系流动性好,固化物有较高的强度和韧性。     

丁基橡胶基热熔导热胶的制备及其性能研究

以抗老化和柔性优异的丁基橡胶为基体,用钛酸酯偶联剂对石墨表面进行改性;然后以其为导热填料,并添加增黏剂、软化剂等助剂,制备了热熔导热胶。研究了各组分对热熔导热胶性能的影响。研究结果表明:石墨含量、粒径大小、偶联剂用量对导热性能都有影响。石墨添加量45%、粒径为8μm、钛酸酯1.5%时导热系数最高可达0.91 W/(m·K),剥离强度、剪切强度较好。增黏剂的添加改进了热熔导热胶的力学性能,松香体系的增黏效果最好,当丁基胶∶增黏剂=18∶12时剥离强度可达10.38 N/cm。以聚异丁烯PIB2400作为软化剂导热性能较优异,添加量为24%。     

石墨烯包裹的PMMA微球改性环氧树脂的导热性

利用悬浮聚合法和改进Hummers法分别制得粒径为200~300 nm的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微球和氧化石墨烯,再用化学还原方法将氧化石墨烯包裹在PMMA微球上,最后利用氧化石墨烯包裹的PMMA微球对环氧树脂进行改性,制得低氧化石墨烯含量的高导热率环氧树脂复合材料。包裹氧化石墨烯的PMMA微球改性后的环氧树脂复合材料微观形貌测试结果表明,氧化石墨烯包裹的PMMA微球均匀分散在环氧树脂基体中;环氧树脂复合材料的导热性在氧化石墨烯含量为0.1%、0.3%、0.5%、0.7%和1%时,导热率分别由纯环氧树脂的0.19 W/(m·K)提高到0.52、0.99、1.22、1.33和1.42 W/(m·K)。     

石墨烯/聚苯乙烯导热复合材料的制备

以偶氮二异丁脒盐酸盐(AIBA)为引发剂,采用分散聚合的方法合成了表面带正电荷、粒径在600 nm的聚苯乙烯(PS)微球,通过自组装将氧化石墨烯包覆于PS微球表面,用化学还原法将氧化石墨烯还原为石墨烯,制备了石墨烯包覆聚苯乙烯微球的复合分散体和压制成型制备的石墨烯/聚苯乙烯导热复合材料。结果表明,随着初始氧化石墨烯投料量的增大,制备得到的石墨烯/聚苯乙烯复合材料的导热系数逐渐增大,投料量为20%时,复合材料的导热系数达到0.41 W/(m·K),相比纯PS本体提高了116%。     

PPS/Al_2O_3导热复合材料的性能及其应用

以微米级三氧化二铝(Al2O3)为导热填料,制备了聚苯硫醚(PPS)/Al2O3导热复合材料,研究了硅烷偶联剂表面改性对PPS/Al2O3复合材料力学性能和导热性能的影响.研究表明,硅烷偶联剂时Al2O3的表面改性提高了PPS/Al2O3导热复合材料的力学性能,且材料的热导率随着Al2O3含量的增加而增大,当Al2O3的质量分数为70%时,未改性和改性Al2O3填充PPS导热复合材料的热导率分别达到2.279 W/(m·K)和2.392 W/(m·K),后者的热导率在Al2O3含量较高时偏离Agari理论曲线.SEM分析表明,改性Al2O3在PPS中分散均匀,两者结合紧密.经应用研究表明,PPS/改性Al2O3质量比为40/60的导热复合材料完全可满足发动机零部件、高耐热电子元器件对材料导热与力学性能的要求.     

Si3N4/SiC/环氧树脂纳米导热复合材料的制备

以硅烷偶联剂KH-560改性的微米氮化硅/纳米碳化硅晶须(Si3N4/SiCw)为导热填料,浇注制备Si3N4/SiC/环氧树脂纳米导热复合材料.研究了环氧树脂种类、Si3N4/SiCw用量、复配比及表面改性对环氧树脂导热、力学和介电性能的影响.结果表明,环氧树脂的热导率随Si3N4/SiCw用量的增加而增大,当改性Si3N4/SiCw用量为50％[m(Si3N4) /m(SiCw)]=3/1时,环氧树脂的热导率为0.98 W/(m· K);复合材料的介电常数随Si3N4/SiCw用量的增加而增大,而力学性能则先增加后降低.     

氯化丁基橡胶基阻尼导热胶的研制

以氯化丁基橡胶(CIIR)为主要基体、氢化松香(GA-85H)为阻尼赋予剂和氧化铝(Al_2O_3)为导热填料,制备CIIR基阻尼导热胶。研究结果表明:w(氢化松香)=150%(相对于CIIR质量而言)时,导热胶的阻尼性能和粘接性能相对最好;同时,在上述体系中,当m(总Al_2O_3)=200 g、m(5μm Al_2O_3)∶m(15μm Al_2O_3)=1∶3时,导热胶的综合性能相对最佳,其导热系数[0.73 W/(m·K)]相对最大。     

高导热硅酯复合材料的制备及性能

以氮化铝为导热填料,二甲基硅氧烷、羟基硅氧烷或苯甲基硅氧烷为基体,采用高速搅拌-真空脱泡法成功制备高导热硅酯复合材料。研究了填料表面状态、用量和基体类型对导热硅酯导热性的影响。结果表明,较优配方为300份接枝改性的氮化铝(粒径3～5μm)+100份PMX-200二甲基硅氧烷。采用该配方所得导热硅酯复合材料的导热系数为1.28 W/(m·K),耐温性能优良,氮化铝颗粒在其中分散均匀。     

换热器表面复合涂层的制备及耐腐蚀与导热性能

为了提升换热器表面耐腐蚀性且不影响换热器的换热效果,以石墨烯、石墨粉末、环氧树脂等为原料,制备了应用于换热器表面的耐腐蚀高导热石墨烯复合涂层。对涂层进行了硫酸腐蚀、导热、结合强度实验,结果表明:涂层的耐腐蚀性能随石墨烯含量的增加而提升,当石墨烯质量分数达到0.06%时,涂层的腐蚀速率达最低值0.2338 mg/(cm~2·h),其耐腐蚀性能远强于304不锈钢的1.500 mg/(cm~2·h);涂层的导热性能随石墨粉含量的增加而提升,且当石墨粉质量分数为8%时达到最大值35.848 W/(m·K);涂层的结合强度达到ASTM等级5B。     

纳米氮化硼/氧化石墨烯/聚氨酯基复合材料的制备及其导热和力学性能

采用一种高能量密度的介质搅拌磨在添加高分子分散剂情形下将硅烷偶联剂改性后的六方氮化硼纳米颗粒和氧化石墨烯均匀预分散在高黏度聚氨酯预聚体中,而后加入扩链剂交联,制备了纳米氮化硼/氧化石墨烯聚氨酯基复合材料。分别探究了硅烷偶联剂改性氮化硼颗粒和氧化石墨烯的改性效果、分散剂对氧化石墨烯的分散效果以及单一和混合掺入氮化硼纳米颗粒和氧化石墨烯的含量对其聚氨酯基复合材料导热和力学性能的影响。另外,通过等效介质模拟计算和分析了氮化硼纳米颗粒或氧化石墨烯与聚氨酯基体界面的Kapitza热阻率。采用激光导热仪、耐磨试验机、Shore硬度计、扫描电子显微镜、红外光谱仪及红外成像仪对样品的改性分散效果、导热及力学性能进行表征。结果表明,通过改性后的纳米无机颗粒与聚氨酯基体相容耦合性好;当改性纳米氮化硼和氧化石墨烯的掺入量分别为10%和2%(质量分数)并有效分散在聚氨酯基体中时,其聚氨酯基复合材料的热导率为(0.671±0.033) W/(m·k),相对于未掺入纳米颗粒的聚氨酯材料(0.233 W·m~(–1)·K~(–1)),提高了188%。这主要归因于在有效分散的条件下掺入改性纳米氮化硼或氧化石墨烯可使其与聚氨酯基体界面的Kapitza热阻率降低。另外,经力学性能测试表明,改性纳米氮化硼/氧化石墨烯聚氨酯基复合材料的Shore硬度和磨损率分别为91和2.03%,相对于未掺入纳米无机颗粒的聚氨酯材料,分别提高了4.12%和降低了26.63%。     

碳纳米管-膨胀石墨/环氧树脂复合材料的导热性能

在环氧树脂中添加多壁碳纳米管和膨胀石墨作为填料,以提高环氧树脂的导热性能. 结果表明,添加0.5wt%多壁碳纳米管时,环氧树脂的最佳导热系数为0.3448 W/(m?K),比不添加时提高30%;添加0.75wt%羧基改性多壁碳纳米管时,环氧树脂的最佳导热系数为0.3813 W/(m?K),比添不加时提高40%;同时添加多壁碳纳米管和膨胀石墨后,环氧树脂导热系数可进一步提高到0.4039 W/(m?K),表明在环氧树脂中添加混合填料,二者可在环氧树脂中形成有效的导热网络,能进一步提高聚合物的导热性能.     

无机填料粒子的几何特征对环氧树脂灌封胶导热性能的影响

以Al2O3、Si3N4、BN、SiO2和AlN五种无机填料作为环氧树脂(EP)灌封胶的导热填料,研究了填料的种类、粒径大小和颗粒形态等对EP灌封胶热导率的影响。结果表明:EP灌封胶的热导率随着导热填料用量的增加而增大;当φ(BN)=35%(相对于总体积而言)时,相对最大热导率为2.12 W/(m·K),其值约为EP基体的10倍。填料粒子的几何特征对EP灌封胶的导热性能具有较大的影响;当Al2O3粒径为48μm时,EP灌封胶的相对最大热导率为1.3 W/(m·K);填料粒子过大或过小都会降低EP灌封胶的导热性能。层片状填料粒子可以获得较大的堆积密度,在EP灌封胶中能有效形成导热通道,增加其热导率。     

金属基有机硅树脂涂层复合材料的导热性能

以锌粉为导热填充剂对环氧有机硅树脂进行改性,考察了改性环氧有机硅树脂涂层干膜中锌粉含量对涂层导热系数的影响,分析了涂层厚度对碳钢基材导热性能的影响. 结果表明,环氧有机硅树脂涂层的导热系数约为0.19 W/(m?K),其耐温能力在200℃以上,可保证涂层在中低温烟气余热回收换热器表层长期工作而不发生任何热反应;添加锌粉可改善环氧改性有机硅涂层的导热性能,涂层干膜锌粉25wt%时,涂层材料导热系数达0.35 W/(m?K),较未添加锌粉时增大了84%. 复合材料的导热系数随涂层厚度增加而下降,无涂层的碳钢导热系数为47.59 W/(m?K),涂层厚度为200 ?m时,导热系数降至34.33 W/(m?K).     

环氧树脂/氧化锌晶须/氮化硼导热绝缘复合材料的研究

以环氧树(脂EP)为基体,分别以氧化锌晶(须ZnOw)和ZnOw/氮化硼(BN)混合物为导热填料,制备了EP导热绝缘复合材料。研究了填料含量对复合材料导热性能、电绝缘性能及力学性能的影响,并利用扫描电镜对复合材料的断面形貌进行了观察。结果表明:随着导热填料含量的增大,复合材料的导热系数和介电常数增大,体积电阻率下降,而拉伸强度呈先增大后减小的趋势;在填料含量相同的情况下,EP/ZnOw/BN复合材料比EP/ZnOw复合材料具有更好的导热性能;当填料体积分数为15%时,EP/ZnOw/BN复合材料的热导率为1.06W/(mK)而,EP/ZnOw复合材料的热导率仅为0.98W/(mK)。     

高导热低黏度环氧树脂灌封胶

以E-51型环氧树脂为基体,Al2O3为导热填料,CYH-277为稀释剂制备高导热低黏度环氧树脂灌封胶。优化了硅烷偶联剂KH-560、稀释剂CYH-277的用量;分别采用NDJ-7型旋转式黏度计和Hot Disk型热常数分析仪测试其黏度和导热系数。结果表明:硅烷偶联剂KH-560用量为1.25%(wt)时效果最优;随CYH-277用量的增加灌封胶黏度、耐热性能均逐渐下降,最佳用量为25%(wt);随Al2O3用量增加,灌封胶的黏度、导热系数均增大;用量相同时,填充20μm Al2O3的树脂体系相比于填充6μm Al2O3树脂体系黏度小、导热系数大,复配两种粒径Al2O3对应树脂体系的导热性最好;复配Al2O3用量为86%(wt)时,导热系数达到2.23W/(m·K),此时灌封胶的黏度为30100mPa·s,仍保持较好的加工流动性。     

BN填充PA6基导热绝缘复合材料导热性能研究

以聚酰胺6（PA6）为基体, 氮化硼（BN）作为导热填料,经双螺杆挤出机熔融共混,模压成型制得导热绝缘复合材料。研究了BN含量、粒径、形状和不同BN粒径复配对复合材料导热性能的影响,并研究了BN含量和粒径对复合材料绝缘性能的影响。结果表明,在各种粒径下,复合材料热导率均随BN填充量的增加而增大;在BN粒径为5 μm、填充量为25 %（体积分数,下同）时,复合材料热导率达到1.2187 W/(m·K);在BN填充量相同时,填料粒径对复合材料热导率的影响不是简单的单调规律,呈现50、100 μm时较小,1、5、15 μm时较大,150 μm时最大的规律;片状BN填料比球状BN填料更有利于提高复合材料的热导率;2种不同粒径填料复配所填充的复合材料的热导率大于单一粒径填充的复合材料;5 μm与150 μm粒径BN复配,在填充量为20 %,配比为1:3时,复合材料的热导率最大,达到1.3753 W/(m·K),为纯PA6的4.9倍;在不同BN含量和粒径下,复合材料体积电阻率均能达到10000000000000 Ω·cm以上,满足绝缘性能。     

On the Use of Silver Plated Nano Aluminum Nitride and Silver Plated Chopped Carbon Fiber to Prepare Electrically Conductive Adhesives with High Thermal Conductivity

To satisfy the high electrical and thermal conductivity required for the development of microelectronic products, silver plated aluminum nitride (Ag/AlN) and silver plated chopped carbon fiber (Ag/CF) were added into an acrylate resin to prepare electrically conductive adhesives (ECAs) with high thermal conductivity. The Ag/AlN was prepared by subjecting AlN to an electroless silver plating using a Pb-free activation method. The Ag/AlN has good electrical and thermal conductivity compared to the AlN without treatment. When the weight fraction of Ag/AlN is 45 ωt%, the electrical conductivity of ECAs based on acrylate resin filled with Ag/AlN is 1.5 S/cm, and the thermal conductivity reaches 2.1 W/(m · K). With the addition of 3 ωt% Ag/CF as supplement filler, the electrical conductivity has a sharp increase to 17.8 S/cm because of the formation of conductive networks in the ECAs. However, the shear strength has an apparent loss, falling from 4.2 to 1.1 MPa.     

Thermal and insulating properties of epoxy/aluminum nitride composites used for thermal interface material

We synthesized an epoxy matrix composite adhesive containing aluminum nitride (AlN) powder, which was used for thermal interface materials (TIM) in high power devices. The experimental results revealed that adding AlN fillers into epoxy resin was an effective way to boost thermal conductivity and maintain electrical insulation. We also discovered a proper coupling agent that reduced the viscosity of the epoxy‐AlN composite by AlN surface treatment and increased the solid loading to 60 vol %. For the TIM sample made with the composite adhesive, we obtained a thermal conductivity of 2.70 W/(m K), which was approximately 13 times larger than that of pure epoxy. The dielectric strength of the TIM was 10 to 11 kV/mm, which was large enough for applications in high power devices. Additionally, the thermal and insulating properties of the TIM did not degrade after thermal shock testing, indicating its reliability for use in power devices. © 2011 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci, 2012     

Effect of N–Ni coordination bond on the electrical and thermal conductivity of epoxy resin/nickel-coated graphite

The agglomeration of nickel-coated graphite (NCG) in epoxy resin (EP) composites leads to low electrical conductivity of EP composites, which limits their development in electronic devices and multilayer circuits. In order to improve the electrical and thermal conductivity of NCG/EP composites, ethylenediamine (EDA) was used to modify NCG and compared with pure NCG-filled EP composites. It was found that the conductive effect of modified composites with 20 wt% filler is better than that of unmodified composites with 40 wt% filler. The results of Fourier transform infrared spectroscopy and thermogravimetric analysis of EDA-modified NCG (ENCG) showed that a coordination adsorption reaction occurred between EDA and NCG, forming N–Ni coordination bonds. When the filling amount of ENCG was 40 wt%, the conductivity and thermal conductivity of the composite are improved most significantly. The volume resistivity was reduced from 2.636 to 0.109 Ω cm, a decrease of 95.85%, and the thermal conductivity was improved from 0.517 to 0.968 W/(m K), an increase of 87.23%, respectively. Meanwhile, ENCG has better dispersion in the EP matrix than NCG.     

特种车辆用聚氨酯导热绝缘密封胶的研制

以聚醚多元醇和甲苯二异氰酸酯为主要原料、硅烷偶联剂改性氮化铝（AlN）为填料制备了适用于特种车辆中央处理器的电源密封的聚氨酯导热绝缘密封胶,讨论了AlN的平均粒径和用量对该密封胶导热系数、绝缘性能以及力学性能的影响。结果表明,纳米级改性AlN在明显改善密封胶导热性的同时,可以保持材料优异的力学性能;当改性AlN质量分数达到48％时,聚氨酯导热绝缘密封胶的导热系数达到0．453W／（m·K）,表面电阻为1．5×10^9Ω,体积电阻为2．6×10mn,拉伸强度达到0．9MPa,满足特种车辆中央处理器的电源密封要求。