有机硅树脂基导热复合材料的制备与导热性能研究

以自制甲基苯基乙烯基有机硅树脂(SR)为基体,分别填充Al2O3、BN、Si3N4、AlN和SiC等导热填料,制备出一系列有机硅树脂基导热复合材料,并重点对系列复合材料的导热性能进行综合对比和分析。研究结果表明,添加20份AlN填料,可将有机硅树脂的导热性能提升到其纯树脂的2倍以上。同时AlN的用量和粒径会对SR/AlN复合材料的导热系数产生直接的影响,其导热系数随AlN用量的增加而增大,在0.03、2μm和5μm 3种粒径规格中,粒径为2μm的AlN改性有机硅复合材料的导热系数最大。进一步的研究表明,相对于SR/AlN,将BN与AlN按4∶6的体积比复配后填充制备的SR/BN/AlN复合材料的导热性能得到了进一步的提升,其导热系数达到了1.885W/(m·K)。     

电子封装用氰酸酯复合材料的研究

采用氮化铝(AlN)和纳米氮化铝(n-AlN)、二氧化硅(SiO2)以及经过硅烷偶联剂(KH560)处理的AlN和SiO2与氰酸酯(CE)树脂共混,设计制备了AlN/CE,n-AlN/CE,AlN-SiO2/CE和AlN(KH560)-SiO2(KH560)/CE复合材料。研究了填料的种类、粒径、含量和表面性质对复合材料导热性能、介电性能的影响。结果表明:填料对复合材料的导热性能有显著影响,用n-AlN和AlN混合填充CE,不同粒径的AlN可以形成紧密堆砌而提高热导率λ。高含量的AlN添加到CE中会提高复合材料的介电常数,但将SiO2部分取代AlN,能减少介电常数的增加量。     

高导热环氧纳米复合材料的制备与性能表征

为提高环氧树脂(EP)导热率,文中在树脂基体中复配不同维度的导热填料——"0维"纳米氮化铝(nano-AlN)和"1维"碳纳米管(MCNTs)以期构建三维导热网络。使用N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷偶联剂(KH792)对纳米AlN进行表面改性,并通过酰胺法在H2SO4/HNO3酸化MCNTs表面成功接枝了二乙烯三胺(DETA),提高了无机填料与树脂基体之间的界面相容性,使导热网络的热传递效率大大提高。红外光谱、X射线衍射、拉曼光谱的结果均表明KH792和DETA已分别成功地接枝到纳米AlN和MCNTs表面。扫描电镜显示填料均匀分布在树脂基体中。导热测试证明,添加不同维度填料构建三维导热网络,以及对填料表面进行的有机改性,可以有效提升复合材料的导热率,当混合填料的体积分数(φ)为50%时,复合材料的导热率可提高至2.32 W/(m·K)。     

AlN填充有机灌封硅橡胶导热性能的数值模拟

通过数值技术及实验手段研究了含有球形氮化铝(AlN)导热填料的有机灌封硅橡胶的导热性能.采用随机序列吸附(RSA)方法,建立了AlN增强有机灌封硅橡胶的三维有限元模型,该模型可以生成颗粒位置随机分布、颗粒直径任意调整的代表体积单元,能够得到单一粒径和多粒径的模型.制备了半径3μm AlN增强硅橡胶的复合材料,并测试了不...     

SiC颗粒-SiC晶须混杂填料/双马来酰亚胺树脂导热复合材料的制备与性能

以双马来酰亚胺树脂(BMI)为树脂基体,二烯丙基双酚A(DABA)为增韧剂,γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH-560)表面改性的SiC颗粒-SiC晶须(SiCP-SiCW)为复配导热填料,浇注成型制备SiC_P-SiC_W/BMI导热复合材料,分析研究SiC形状、用量、质量比及表面改性对SiC_P-SiC_W/BMI导热复合材料的导热性能、介电性能、力学性能和热性能的影响。结果表明,当改性SiC_P-SiC_W用量为40wt%且SiC_P∶SiC_W质量比为1∶3时,SiC_P-SiC_W/BMI导热复合材料具有最佳的综合性能,导热系数λ为1.125W(m·K)~(-1),介电常数ε为4.12,5%热失重温度为427℃。     

有机硅表面活性剂改性牡蛎贝壳粉填充尼龙6复合材料的制备

采用氨基型有机硅表面活性剂对气流粉碎的牡蛎贝壳粉体进行表面改性,并与尼龙6熔融共混制备复合材料。通过激光粒度、表面元素分析、热失重分析、高压毛细管流变仪等分别研究了贝壳粉体的粒径分布、元素构成、热稳定性及相应复合材料的加工流变性和力学性能。实验结果表明,经气流粉碎和表面改性后的贝壳粉体具有粒子尺寸小(D50为5.1μm)、粒径分布窄(1~10μm)的特点。贝壳粉残留有机质和主体无机物热分解温度分别在300℃和600℃以上,表现出较好热稳定性。改性贝壳粉较未改性粉体具有更好的分散性及与树脂的界面结合,相应复合材料的熔体流动性和力学性能也明显优于后者。另外,贝壳粉因含有机质而具有一定极性,其尼龙树脂基复合材料较商品化碳酸钙填充尼龙的性能更佳。     

低迁移绝缘导热硅脂界面材料的制备及其性能研究

本研究针对航天器界面材料对高导热、绝缘、低迁移特性的要求,基于分子链缠结理论,自制长链烷基改性硅油(AMS)和含氟碳长链改性硅油(FPS)作为基体,以类球状氮化铝和片状氮化硼为导热填料,制得低迁移绝缘导热硅脂界面材料.通过不同粒径填料的粒径复配、发挥不同形貌填料的协同作用、填料表面改性等,导热硅脂的导热性能可达2.51 W/(m·K),其体积电阻为3.1×1015Ω·cm,击穿电压为10.1 kV·mm-1.对以自制改性硅油为基体制得的导热硅脂进行迁移性能测试,同时对基体硅油进行表面张力和接触角测试,结果表明,导热硅脂的迁移特性与基础油在迁移测试板上的接触角具有相关性.通过引入长支链增加硅油分子链缠结、改善基础油在涂覆面上的接触角,可有效降低导热硅脂的迁移.     

氮化物对增强线性酚醛树脂导热性能的对比研究

目的对比探讨氮化物陶瓷颗粒AlN和BN对热塑性酚醛树脂复合材料导热率的影响,制备高导热复合材料,并将其应用于电子塑封领域。方法首先,采用硅烷偶联剂对AlN和BN进行表面改性,以增强其在有机聚合物中的分散性。然后通过在线性酚醛树脂中添加不同粒径的陶瓷颗粒,对比粒径及填料含量对线性酚醛树脂复合材料导热率的影响,从声子角度分析,获取适合作为提高复合材料导热性能的填料。结果经过硅烷偶联剂表面改性后,陶瓷颗粒AlN、BN与水的接触角变大,与树脂的接触角变小,能够更好地分散在线性酚醛树脂中。在线性酚醛树脂中添加不同粒径、不同含量的AlN和BN,发现在不同含量范围内,填料粒径对复合材料导热率的影响不同。根据声子传递热量理论分析,BN较AlN在与C形成的界面上更容易传输热量,从而实现了较高的导热率。结论氮化物陶瓷颗粒能够很好地增强复合材料的导热率,尤其是BN,其态密度和C的态密度重叠率极高,更适合在BN与C的界面快速传递热量。     

连续铝纤维制备尼龙6导热复合材料

以连续铝纤维为导热填料、尼龙6(PA6)为基体,采用挤出造粒,制备低填充、高导热、力学性能优良的导热尼龙复合材料。研究了铝纤维用量、直径、长度,与氧化铝(Al2O3)粉末复配、表面处理等因素对导热性能的影响,分析了微观结构。结果表明,铝纤维用量较高,铝纤维长度越长,复合材料导热性能越好;铝纤维用量低于4%时,改性效果8μm12μm16μm;铝纤维用量大于4%时,改性效果16μm12μm8μm;氧化铝与铝纤维无法起到协同作用,反而导致材料导热性能下降;γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH560)对铝纤维表面处理可以提高材料的导热性能。当铝纤维用量为10%,长度为10 mm,表面处理后,复合材料导热系数可达1.85 W/(m·K)。     

碳纤维-AlN/聚醚醚酮复合材料的制备与性能

以聚醚醚酮(PEEK)为基体树脂、碳纤维(CF)和氮化铝(AlN)为填料,通过模压成型的方法制备了抗静电耐热型CF-AlN/PEEK复合材料。采用高阻计、导热系数测定仪、热失重、差示扫描量热仪和SEM研究了CF-AlN/PEEK复合材料的抗静电性能、热性能、力学性能以及降温速率对复合材料性能的影响,并探讨了后期热处理对力学性能的影响。结果表明:当CF和AlN的质量分数均为10%时,CF-AlN/PEEK复合材料的性能较优,其表面电阻率达到108 Ω,比PEEK的表面电阻率提高了6个数量级;导热系数为0.418 W·(m·K)-1,初始分解温度高达573℃;拉伸强度提高了40.4%;降温速率越低,复合材料的熔点越高;后期热处理会影响CF-AlN/PEEK复合材料的力学性能,在270℃下热处理2 h,其拉伸强度可达146 MPa,表明在生产过程中,加工温度是影响复合材料性能的因素之一。      

环氧树脂/改性氧化石墨复合材料的制备及性能研究

采用改进Hummers法制备了氧化石墨,用硅烷偶联剂KH550对其进行改性,并制备了环氧树脂/氧化石墨复合材料。通过导热系数测定、热重分析(TG)、扫描电子显微镜(SEM)对复合材料进行分析和表征。结果表明:加入改性后的氧化石墨可以有效提高复合材料的导热系数,含2.0wt%改性氧化石墨的复合材料导热系数为0.36 W/m·K,比纯树脂材料的导热系数提高16.1%;复合材料热分解温度比纯环氧树脂提高了49℃;改性氧化石墨的加入能够提高复合材料的断裂韧性。     

BT树脂/氮化硼导热复合材料的制备与性能研究

采用十六烷基三甲基溴化铵改性的氮化硼微粒(BN-CTAB)填充双马来酰亚胺-三嗪树脂(BT树脂)制备了BT/BN-CTAB导热绝缘复合材料。研究了改性氮化硼对BT树脂复合材料导热性能、热稳定性能和电绝缘性能的影响。结果表明,随着改性氮化硼的加入,复合材料热导率随之逐渐上升,体积电阻率略有下降,当加入15%改性氮化硼时,复合材料的热导率达到0.63W/(m·K),比BT树脂的热导率提高了186%,而该复合材料仍能保持优异的绝缘性能。改性氮化硼的加入有助于提高BT树脂复合材料的热稳定性,当氮化硼的含量为15%时,复合材料的热分解温度(失重5%时)较纯BT树脂材料提高了55.1℃。     

LD-144改性氮化铝/环氧树脂新型电子封装材料的性能研究

采用钛酸酯偶联剂LD-144对AlN粉末进行表面改性,通过机械搅拌,超声波处理制备AlN/环氧树脂(EP)新型高导热电子封装材料。研究不同钛酸酯偶联剂含量及AlN粉末含量对复合材料的导热性能、热膨胀系数以及介电性能等的影响。结果表明:偶联剂对AlN粉末的改性有利于其与基体EP的界面结合,且随着填料AlN含量的增加,复合材料的导热性能提升明显,热膨胀系数有一定程度的下降。     

AlN-CNTs/聚酰亚胺复合材料的制备与性能

为了研究氮化铝(AlN)和碳纳米管(CNTs)对聚酰亚胺(PI)的导热、热学、力学性能的协同效应,采用湿法球磨和热压成型法制备了AlN/PI和CNTs-AlN/PI复合材料。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜对复合材料进行了物相分析和断面形貌表征,分别考察了AlN及其与CNTs协同对PI复合材料的导热、热学、力学性能的影响。结果表明,AlN和CNTs在PI基体中分散均匀且接触界面良好,AlN的加入可以显著地提高复合材料的导热性能,且对复合材料的热稳定性和力学性能有一定的提高;固定AlN的含量为10%,加入少量的CNTs可以提高复合材料的导热性能,但对复合材料的力学性能有一定的负面影响。     

基于改性碳纳米管的有机硅导热复合材料的制备及其性能

通过3,4-二氟苯基双环己基乙烯(ECFB)液晶对碳纳米管(MWCNTs)进行功能化改性，并将ECFB-MWCNTs作为有机硅树脂的填料制备得到有机硅纳米复合材料。采用紫外-可见分光光度计(UV-Vis)、差示扫描量热仪(DSC)、X-射线衍射仪(XRD)等多种表征方法，完整揭示了ECFB与MWCNTs之间的非共价键作用，采用扫描电子显微镜(SEM)、导热系数仪等对样品进行性能表征。结果表明ECFB液晶有利于改善MWCNTs在有机硅复合材料中的分散性，提高与有机硅基体之间的界面作用，进而有效提高有机硅纳米复合材料的导热性能。当碳纳米管质量分数为11%时，ECFB-MWCNTs/有机硅复合材料的导热系数为0.8101 W/(m·K),是纯有机硅橡胶的5.3倍，是相同比例的MWCNTs/有机硅材料的2.3倍，这也说明通过液晶对碳纳米管进行修饰改性在纳米复合导热材料中具有广阔的应用前景。     

电子封装用SiCp/Al复合材料的组织与性能

本文选用粒径为20μm和60μm的SiC混合颗粒,采用挤压铸造方法制备了体积分数为70%的SiCp/LD11(Al-12%Si)复合材料.材料组织致密,颗粒分布均匀.复合材料具有低膨胀、高导热的特性和十分优异的力学性能,并且可以通过退火处理进一步降低其热膨胀系数.采用化学镀方法,在复合材料表面涂覆镍层,以其做为底座的二极管满足器件的可靠性测试要求.     

AlN/EP导热复合材料的工频击穿和介电性能研究

环氧树脂(EP)中加入氮化铝(AlN)制备出导热复合材料,研究了AlN含量对复合材料导热系数、工频击穿场强、相对介电常数、介质损耗角正切值和体积电阻率的影响。结果表明:随AlN含量的增加,复合材料的导热系数增加,复合材料的工频击穿场强和体积电阻率随AlN含量的增加而减小,在10~(-2)~10~7 Hz范围内介电常数和介质损耗角正切值都随AlN含量的增加而变大。     

有机硅基导热硅脂的改性及渗油机理研究

针对目前传统导热硅脂渗油现象严重的问题,以铝粉和银粉为填料制备有机硅基导热硅脂,采用硅烷偶联剂改性粉体、添加聚硅氮烷改性硅油、添加纳米氮化铝粒子3种方法改善导热硅脂的渗油性能,分别测试其在高温加热和热循环实验后的渗油性能。结果表明,3种改性导热硅脂的渗油抑制性能相较市售导热硅脂明显改善,其中添加纳米氮化铝粒子的导热硅脂渗油抑制效果最佳,其分油量为0. 049%(质量分数)。改性导热硅脂经过热循环后,渗油性未发生明显变化。     

氮化铝填充三元乙丙橡胶复合材料的导热性能

采用随机顺序添加算法(RSA),应用均匀化理论建立了三维代表体积单元(RVE)模型,数值研究了氮化铝均匀分布与随机分布下三元乙丙橡胶复合材料的导热性能。制备了氮化铝(AlN)/三元乙丙橡胶复合材料,并测试了不同填充量下体系的热导率。将数值模拟得到的热导率与实验结果及理论模型进行对比,结果发现,随着氮化铝填充量的增加,导热网链的形成更加容易,复合材料的热导率随之逐步增大;在相同体积分数下,实验测量值最大;均匀分布时的数值结果与Maxwell模型及Hamilton-Crosser模型结果基本一致;填充粒子在基体中的随机性分布会导致热导率的波动,其平均值要高于均匀分布模拟值;随机分布模型模拟结果更贴近实验测量值,可以用来更好地预测球形颗粒填充复合材料的导热性能。     

Al_2O_3粒径与形貌对尼龙复合材料导热性能影响研究

以尼龙(PA)为基体、三氧化二铝(Al2O3)为导热填料经熔融共混、模压成型后制得尼龙导热复合材料。通过扫描电子显微镜、导热分析仪对复合材料微观形貌、导热性能进行表征。结果表明,Al2O3在尼龙基体中具有良好的分散性;Al2O3填料含量、粒径和形貌都对复合材料导热率有影响,当粒径为5μm的片状Al2O3的填充量达到50%(质量分数)时,其导热率可达0.838 W/(m·K);不同形貌的Al2O3填料复配使用可以有效构建导热通路、提高复合材料热扩散系数,但会降低材料热容、使复合材料导热系数减小。