環(huán)氧樹脂等聚合物的導(dǎo)熱系數(shù)低,添加無機(jī)導(dǎo)熱絕緣材料能提升環(huán)氧等聚合物復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù);研究填料結(jié)構(gòu)、尺寸、無序性、幾何結(jié)構(gòu),聚合物基體化學(xué)結(jié)構(gòu)、鏈運(yùn)動(dòng)、取向、結(jié)晶、分子間作用力,以及填料-基體界面作用對復(fù)合材料的熱導(dǎo)率、導(dǎo)熱機(jī)制的影響,是開發(fā)高導(dǎo)熱材料和器件的主要思路。
Al2O3、BN等的填充可以提高環(huán)氧樹脂導(dǎo)熱性能,但是Al2O3、BN的填充往往導(dǎo)致環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的介電強(qiáng)度等絕緣性能的降低,不能滿足一些電子、電器的使用要求。二氧化硅填充環(huán)氧樹脂,能抑制復(fù)合材料內(nèi)部電樹枝的形成,提高復(fù)合材料的絕緣性能;但二氧化硅的導(dǎo)熱系數(shù)相對較低,需要提高其與基材的界面結(jié)合力以及分散性,構(gòu)建更好的導(dǎo)熱通路。
張建英等利用硅烷偶聯(lián)劑γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)改性硅微粉,使其表面帶有氨基,氨基能與環(huán)氧樹脂的環(huán)氧基團(tuán)發(fā)生反應(yīng),提升填料與基材之間的界面結(jié)合力,不僅有利于兩相之間的熱傳導(dǎo),提高硅微粉的分散性,而且還能提高環(huán)氧樹脂的交聯(lián)密度,結(jié)合硅微粉的抑制電樹枝形成能力,制備了高絕緣導(dǎo)熱環(huán)氧塑封料,并研究了硅烷偶聯(lián)劑KH550表面改性硅微粉及其填充量對復(fù)合材料絕緣、導(dǎo)熱等性能的影響。
結(jié)果表明,改性硅微粉所制備環(huán)氧塑封料的導(dǎo)熱系數(shù)、體積電阻率、介電強(qiáng)度、熔融指數(shù)均高于相應(yīng)填充分?jǐn)?shù)的未改性體系;改性硅微粉表面含有氨基基團(tuán),能與樹脂的環(huán)氧基團(tuán)發(fā)生反應(yīng),提高硅微粉與樹脂的界面結(jié)合力。
當(dāng)改性硅微粉的填充量達(dá)到80%時(shí),環(huán)氧塑封料導(dǎo)熱系數(shù)為1.55W/(m·K),體積電阻率為4.2×1015Ω·cm,介電強(qiáng)度為26.2kV/mm,熔融指數(shù)為7.4g/10min;普通市售二氧化硅填充的環(huán)氧塑封料導(dǎo)熱系數(shù)只有0.97W/(m·K),介電強(qiáng)度為19kV/mm;與市場上相同填充量的塑封料相比,導(dǎo)熱系數(shù)提高了60%,介電強(qiáng)度提高了40%,可應(yīng)用于二極管、三極管、晶閘管以及部分貼片電容器等領(lǐng)域。
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