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随着电子工业中集成技术和组装技术的发展,电子元器件和逻辑电路的体积趋向小型化,对于粘接和封装材料的导热、绝缘性能的要求越来越高。
本文以无机粒子填充的环氧树脂作为胶粘剂的主体材料,开发导热、绝缘、抗冲击等综合性能优良的粘接材料,用于大型电机的主绝缘以及电子电器的封装。
为提高环氧树脂胶粘剂的导热率,选择了导热性较好的纳米级Al<,2>O<,3>粉体作为导热填料。为了改善填料与粉体的相容性,采用硅烷偶联剂KH.570、KH-590、A-151及异氰酸酯类偶联剂TDI等对填料进行改性探索,并确定了最佳改性工艺。
对环氧树脂复合材料固化物导热率的系统研究表明,填料的种类、粒径以及添加量对环氧树脂的导热率的影响较大,但使用不同种类的偶联剂对填料改性后,对制得的环氧树脂导热率影响不大。各种填料都不同程度提高了环氧树脂的导热率,且在相同添加量的情况下,纳米级填料比微米级填料提高导热率的幅度更大,表现出纳米级填料的优势;当20nm Al<,2>O<,3>填料的添加量达到20%时导热率最大,达到0.4476 W/(m·K);但是当纳米级填料继续增加时,纳米级填料因发生团聚而使复合材料导热率明显下降,但仍比添加微米级填料的环氧树脂导热率要高。
另外研究了各种填料的加入对复合材料其他性能的影响,不同填料填充改性环氧树脂后,体积电阻率和表面电阻率都是先稍有上升,达到最大值后开始下降,当纳米Al<,2>O<,3>粒子的添加量达到5%时,其体积电阻率和表面电阻率达最大值:添加了用A-151改性的纳米Al<,2>O<,3>粒子后,体系的体积电阻率和表面电阻率最大;冲击实验表明,当加入的纳米级填料较少时,能提高复合材料的冲击性能,当添加量达10%时,冲击强度最好,此后填料增加,冲击强度变差;TG测试说明了纳米填料的加入对环氧树脂的热稳定性没有负面影响;SEM扫描图片也说明当纳米填料添加量较少时,纳米粒子能很好地分散于基体树脂中,对环氧树脂起到了增韧增强作用,而当添加量较多时,纳米粒子就会团聚,且添加量越多,团聚也越严重。