弹性体热界面材料迁移特性及导热填料优化改性研究

摘要

随着科学技术和生活水平的不断提高，对热界面材料的各方面性能要求越来越高。曾经主要被航空航天以及真空度要求较高的领域所关注的迁移特性，正在逐步走进日常生活中。迁移是指弹性体热界面材料中的小分子油状物从材料的内部逸出到材料外部的现象。材料的迁移特性，直接影响着真空度的维持，以及光学元器件中敏感表面的清洁。迁移特性越差，小分子物质从材料中逸出越容易，就越有可能造成光学等元器件的失效。除了迁移特性，弹性体热界面材料的导热性能一直是被关注的重点。导热系数的高低一直是衡量热界面材料优异的重要指标。本文主要从迁移特性和热导率两个角度出发，研究了以下几方面内容:　　1、光学元器件中的弹性体热界面材料失效后，其光学端面很可能因此被污染，影响该元器件的正常使用。针对这一类案例，我们从弹性体热界面材料自身出发研究其结构及组成，并从渗出失效和挥发失效两个角度研究了弹性体热界面材料的失效历程。采用红外分析、凝胶色谱分析、气相色谱质谱联用分析、接触角分析等分析手段，对材料中迁移出的物质进行了综合分析。其中，气相色谱质谱联用仪(GC-MS)可以对收集的渗出物和挥发冷凝物进行分子结构分析，并且我们成功建立了一种采用GC-MS定性定量的探究迁移物的种类和含量的研究方法。　　2、选取三种不同粒径的球形氧化铝，填充到双组份硅橡胶基体中，制备出弹性体热界面复合材料。当三种填料的总填充质量一定时，考察了不同配比对复合材料的导热性能的影响。采用正交试验方法设计实验方案，模拟实验作为辅助说明。研究表明，最佳配比为:当平均粒径为75μm的Ax75-150的含量为55 wt％，平均粒径为45μm的Aw45-70的含量为20 wt％，平均粒径为5μm的Ax3-32的含量为25 wt％时，该硅橡胶热界面复合材料的导热系数为4.61 W/(m·K)。　　3、导热填料的表面改性和界面优化一直被作为提高复合材料热性能的方法之一。本文采用邻苯二酚和四乙烯五胺作为改性剂对球形氧化铝填料进行表面包覆（简称:酚胺改性），然后选用硅烷偶联剂KH570(γ-甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷)对填料进行接枝改性。结果表明，包覆效果最佳的反应条件为:当填料量为10 g/100g去离子水，反应温度为60℃，pH值为9.5，反应时间为6h时，酚胺改性包覆效果最显著。经过酚胺改性后，KH570接枝效果更佳，均有效的改善了氧化铝粉体的表面特性。

目录

声明

摘要

符号说明

第一章 绪论

1．1 课题背景

1．1．1 热界面材料概述

1．1．2 热界面材料研究进展

1．2 硅橡胶基热界面材料

1．2．1 硅橡胶基热界面材料简介

1．2．2 硅橡胶基热界面材料研究进展

1．2．3 硅橡胶基热界面材料发展趋势

1．3 热界面材料迁移特性研究

1．4 导热填料复配优化

1．4．1 同种填料复配优化

1．4．2 不同种填料复配优化

1．5 导热填料表面改性

1．6 本课题的目的意义、主要内容和创新点

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 实验原材料

2．2．2 仪器设备

2．2．3 实验流程

2．2．4 样品表征及测试

2．3 结果与讨论

2．3．1 光模块内导热材料物性分析

2．3．2 光模块内不同导热材料的挥发率与渗油率对比

2．3．3 GC-MS试验方法的建立与样品分析

2．3．4 硅油在光模块材料表面扩散特性研究

2．4 本章小结

第三章 不同粒径导热填料复配优化

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 实验原料

3．2．2 仪器设备

3．2．3 制备工艺

3．2．4 样品表征及测试

3．3 模拟实验部分

3．4 结果与讨论

3．3．1 实验结果分析

3．3．2 空间模拟结果分析

3．4 本章小结

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 实验原料

4．2．2 仪器设备

4．2．3 实验流程

4．2．4 样品表征及测试

4．3 结果与讨论

4．3．1 表面改性形貌分析

4．3．2 改性前后化学组成对比

4．3．3 改性前后疏水性对比

4．4 小结

第五章 结论

参考文献

致谢

研究成果及已发表的学术论文

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