混炼型ZnO/Al2O3填充硅橡胶导热复合材料的制备及性能

摘要

随着集成技术和组装技术的快速发展，电子元器件、逻辑电路的体积越来越小，迫切需要散热性良好的高导热绝缘材料。人们希望这种导热材料既能够为电子元器件提供安全可靠的散热途径，又能起到绝缘和减震作用，而导热硅橡胶复合材料正好具备这一优良的综合性能。
　　 本论文以二甲基乙烯基硅橡胶为基体，以2，5-二甲基-2，5-双（过氧化叔丁基）已烷(DBPMH)为引发剂，以氧化锌和氧化铝为导热填料，硅烷偶联剂为表面处理剂，制备了一种导热率高、电绝缘与应用性能良好的导热硅橡胶片状复合材料。论文的主要内容:
　　 1)研究了引发剂用量、导热填料、硫化温度对硅橡胶硫化的影响。结果表明，引发剂DBPMH的最佳用量为硅橡胶的3.2份，此时硅橡胶的硫化温度为180℃，硫化时间为6min;硅橡胶硫化受导热填料的影响很小，填充大粒径，硅橡胶硫化更彻底。
　　 2)研究了硅烷偶联剂类型与用量对硅橡胶性能的影响。结果表明，乙烯基三乙氧基硅烷处理效果最佳，最佳用量为填料质量的0.5wt％。
　　 3)研究了氧化锌填充分数、不同形状不同粒径的氧化铝对硅橡胶性能的影响。结果表明，硅橡胶复合材料导热系数、拉伸强度和硬度随氧化锌填充量的增加而增加，体积电阻率随氧化锌填充量的增加而减小。氧化铝形状、粒径对硅橡胶性能有影响，与4μm不规则形、6μm片状、10μm方体形氧化铝相比，40μm四面体的氧化铝为最佳选择，能制得综合性能优良的硅橡胶复合材料。
　　 4)研究了氧化锌/氧化铝混配比、氧化锌与不同粒径氧化铝混配、不同粒径氧化铝混配对硅橡胶的影响。结果表明，当选用氧化锌与大粒径(40μm)氧化铝按1∶1质量比复合填充时，硅橡胶性能最佳，制备的硅橡胶复合材料（填料含量为84％）性能为:导热率1.8 W/m·K，体积电阻率4.0×1012Ω·cm，邵氏硬度73，拉伸强度2.24MPa，导热填料对硅橡胶耐热性的影响很小。
　　 5)导热硅橡胶复合材料的最佳配方为1μm氧化锌及40μm氧化铝为导热填料，填充比列为1∶1，填充到86.5％。导热硅橡胶复合材料的导热率是2.30W/m·K，拉伸强度为2.4MPa，断裂伸长率为70％，硬度为78，体积电阻率为3.0×1012，耐热性很好，370℃才分解。

目录

声明

摘要

致谢

第一章 绪论

1．1 导热材料

1．2 硅橡胶复合材料的研究进展

1．2．1 填料表面处理

1．2．2 填料配方设计

1．2．3 导热理论研究

1．3 硅橡胶复合材料的导热原理与导热测试方法

1．3．1 导热硅橡胶复合材料的导热原理

1．3．2 导热测试方法

1．4 影响硅橡胶复合材料导热率的因素

1．4．1 导热填料

1．4．2 导热填料用量

1．4．3 混杂粒径导热填料混合填充

1．4．4 不同导热填料混杂并用

1．4．5 导热填料的表面处理

1．5 本论文研究的意义和内容

1．5．1 研究意义

1．5．2 论文主要研究内容

第二章 实验部分

2．1 原料及设备

2．1．1 仪器设备

2．1．2 仪器设备

2．2 实验过程

2．3 性能测试

第三章 结果与讨论

3．1 硅橡胶的硫化

3．1．1 引发剂用量对硅橡胶硫化的影响

3．1．2 导热填料对硅橡胶硫化的影响

3．1．3 温度对硅橡胶硫化的影响

3．1．4 小结

3．2 导热填料表面处理

3．2．1 偶联剂对硅橡胶复合材料性能的影响

3．2．2 硅烷偶联剂用量对硅橡胶复合材料性能的影响

3．2．3 小结

3．3 单一导热填料填充对硅橡胶复合材料性能的影响

3．3．1 氧化锌填充量对复合材料性能的影响

3．3．2 氧化铝单一填充对复合材料性能的影响

3．3．3 小结

3．4 复合填料对导热硅橡胶复合材料性能的影响

3．4．1 氧化锌与氧化铝混合填充对复合材料性能的影响

3．4．2 不同粒径的两种氧化铝混合填充

3．4．3 三种填料混合填充

3．4．4 小结

3．5 导热填料对导热硅橡胶复合材料耐热性能的影响

3．6 最优配方

第四章 结论

参考文献

攻读学位期间发表的论文