表面接枝MgO的碳纖維-尼龍6導熱絕緣復合材料的制備及性能研究.pdf

1、隨著LED、微電子封裝、半導體等電子技術行業(yè)的迅速發(fā)展，各種器件不斷向著小型化、節(jié)能化、智能化方向邁進，對材料的散熱性和絕緣性提出了更高的要求。傳統(tǒng)的導熱絕緣材料大多數(shù)都采用無機納米粒子與高分子材料共混復合來實現(xiàn)，這種復合材料需要非常高的填料量，會導致材料的力學性能降低且成本較高。然而，將碳材料、金屬材料等作為導熱填料填充到高分子材料中，盡管材料的導熱性和力學強度有所提升，但是絕緣性下降特別明顯。因此，在較低填料量下制備出具有良好導熱性

2、、絕緣性和力學強度兼?zhèn)涞牟牧铣蔀閷岵牧现匾陌l(fā)展方向。
　　為了制備出具有良好導熱性和絕緣性的材料，本文將高導熱碳纖維(CF)與導熱絕緣的氧化鎂(MgO)粒子進行復合，制備出一種新型化學鍵合類導熱絕緣填料，并將其與尼龍6樹脂共混制備導熱絕緣復合材料。本文利用偶聯(lián)劑交叉處理法分別對CF和MgO粒子進行處理，利用氨基與環(huán)氧基間發(fā)生的開環(huán)聚合反應，使得MgO粒子與碳纖維以化學鍵形式復合，合成出一種特殊的化學鍵合型復合填料(CF-MgO

3、)。偶聯(lián)劑作用后增強碳纖維與樹脂、MgO粒子與樹脂、碳纖維與MgO粒子的界面結合性，降低界面熱阻;利用碳纖維良好的導熱性和力學強度提高復合材料的熱導率和強度;利用MgO粒子的絕緣性和導熱性使得填料與樹脂界面間形成導熱絕緣區(qū)域。
　　首先，通過控制螺桿轉速、碳纖維初始長度等條件選出最優(yōu)的工藝參數(shù)，然后又研究偶聯(lián)劑種類、用量對材料導熱性影響。實驗結果表明:碳纖維初始長度為2-3mm、螺桿轉速為100r/min、偶聯(lián)劑(KH550)濃度

4、為3wt％時，碳纖維/尼龍6復合材料的導熱性最好，且填料質量分數(shù)為7-10％時出現(xiàn)導熱逾滲現(xiàn)象。
　　固定以上工藝參數(shù)，碳纖維經過退漿、酸化、偶聯(lián)劑處理將羧基、氨基等活性基團引入纖維表面，同時MgO粒子經偶聯(lián)劑KH560處理后與碳纖維復合，制備新型導熱填料(CF-MgO)，通過控制粒子含量、偶聯(lián)劑濃度、反應時間和溫度提升MgO粒子在碳纖維表面的接枝率。實驗結果表明:MgO-KH560粒子的質量分數(shù)為4wt％、100℃下反應8h的碳