高导热绝缘环氧树脂基复合材料的制备及其性能研究

摘要

导热绝缘材料作为一种重要的热管理材料被广泛应用于电子封装、导热灌封等领域中。在导热复合材料的研究中导热性能提高是关键，良好的导热性可以保证各电子元器件的正常运行，提高复合材料的热导率可以使材料具有更好的应用前景。
　　本论文以环氧树脂为基体，分别以六方氮化硼（h-BN）、氮化铝（AlN）和立方氮化硼（c-BN）作为填料，利用多组分、高含量的填充思路制备了高导热绝缘环氧树脂基复合材料。采用XRD、TG、FT-IR、SEM等手段对复合材料进行了测试分析，研究探讨了填料的种类、含量和组分配比等因素对复合材料热学和力学性能等变化规律的影响。
　　通过研究发现，不同填料体系复合材料的热导率均随填料含量的增加不断增大。其中六方氮化硼（h-BN）体系由于大颗粒填料本身的热导率较高且具有良好的润湿性，能够与小颗粒实现较好的混合填充，形成较多的有效导热网链，具有最好的导热效果。当填料为80wt％时，复合材料热导率为2.864W/mk。经硅烷偶联剂处理可有效降低基体与填料间界面热阻，提高复合材料的热导率。
　　对复合材料的力学性能进行了测试分析，发现三种填料体系的复合材料抗冲击性能均随填料的增加先增大后减小，填料含量为60wt%时，材料的冲击韧性最佳。三种填料体系的复合材料中六方氮化硼体系的耐冲击性最优。当填料含量在一定范围之内时，填料粒子可以有效阻碍微裂纹，抑制裂纹的产生；当填料含量过高时，粒子间出现团聚现象，空隙、孔洞等缺陷增多，复合材料的抗冲击性能开始下降。
　　研究表明，随着填料含量的增加复合材料的介电性能降低，但总体绝缘性能较好。当填料含量达到最大的80wt%时，填料体系的介电常数仍小于5.5，满足材料的绝缘性能要求。在研究热稳定性的过程中发现，复合材料的热失重温度随着填料含量的增加而增高，说明随着填料的添加，材料的热稳定性增强。

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图表清单

注释表

第一章 绪论

1.1引言

1.2复合材料的导热机理及理论模型

1.3导热绝缘材料的研究概况

1.4影响高分子复合材料导热性能的因素

1.5本论文的研究背景及研究内容

第二章 实验原料、设备与研究方案

2.1实验原料

2.2实验设备

2.3研究方案

第三章 导热绝缘树脂基复合材料成分设计与制备工艺研究

3.1基体树脂和固化剂的选择与配比

3.2填料的选择

3.3填料的表面处理

3.4环氧树脂基复合材料的制备

3.5环氧树脂基导热复合材料制备后宏观形貌分析

3.6本章小结

第四章 导热绝缘复合材料的导热性能研究

4.1影响复合材料导热性能的主要因素分析

4.2本章小结

第五章 导热绝缘复合材料的其他性能研究

5.1冲击韧性实验

5.2影响复合材料冲击性能因素分析

5.3复合材料的线收缩率分析

5.4复合材料的介电性能分析

5.5复合材料的热稳定性分析

5.6本章小结

第六章 总结与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

致谢

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