氧化石墨烯/酚醛环氧复合材料的界面改性与热性能研究

摘要

随着当代电子技术的发展，电子设备的元器件高度集成，功能日益强大的同时也带来了发热量的急剧增大，针对这一问题诞生了界面导热材料，技术的发展改进促使我们寻求导热率更高的填料与性能更优的界面导热基体材料，目前已知的材料中导热系数最高的是石墨烯，导热系数可达到5300W/m·K，但其作为无机碳材料填充进高分子基体中与基体相容性差且易团聚，而氧化石墨烯表面具有活性官能团，借由这些官能团的化学特性可以进一步对氧化石墨烯进行表面修饰从而缓解与高分子基体界面相容性差及易团聚的问题，同时它作为填料加入高分子基体更能减少界面的空气，降低空气对界面导热材料导热性能的影响，因而它是界面导热材料填料的不错选择。而兼具酚醛树脂及环氧树脂优良性能的酚醛环氧树脂，耐热性，耐腐蚀性和物理机械性能优良，可作为界面导热材料的基体。 本文即是在氧化石墨烯的基础上，对其进行进一步有机化处理，得到了表面经过修饰的氧化石墨烯。红外光谱测试(FTIR)透射电镜测试(TEM)表明氧化石墨烯表面接枝有有机分子，将改性氧化石墨烯，酚醛环氧树脂，固化剂按不同比例混合模压固化，即得到改性氧化石墨烯导热复合材料。扫描电镜测试(SEM)测试显示改性氧化石墨烯在树脂基体中的分散性及与树脂的界面相容性良好。热失重测试(TG)显示随改性氧化石墨烯的加入，导热复合材料升温至900℃时最终残余量由30.03%逐步提升至44.67%，最大分解速率温度由388℃增至396℃，说明改性氧化石墨烯的加入提升了导热复合材料的热稳定性。动态热机械测试(DMA)表明当改性氧化石墨烯的质量分数达到36.8%时，Tg达到222℃，较纯酚醛环氧树脂提升了近60℃，导热率测试显示添加了导热填料的复合材料的导热率由0.044W/m·K逐步提升至1.096W/m·K。由此可说明，对氧化石墨烯进行表面修饰并将其作为导热填料加入树脂基体中是制各界面导热材料的一条有效途径。

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